大铃棉中棉所48主要经济性状的分子标记与QTL定位

本研究利用4961对的SSR引物对中棉所48的两个亲本进行多态性筛选,结果筛选到71对条带清晰,稳定性好的多态性引物,用这些引物对261个F2群体进行扩增构建连锁图,获得了包含有49个标记位点的14个连锁群,共覆盖498.7cM,约占棉花总基因组10.0%的遗传图谱。采用WinQTL Cartographer 2.5的复合区间作图法（CIM）,对F2群体的铃重、衣分及纤维品质进行分析,共检测到11个稳定的 QTLs,其中铃重有2个,衣分4个,纤维整齐度2个,纤维细度2个,纤维伸长率1个。这些稳定表达的QTLs,能解释较大的表型变异,可用于纤维品质及产量性状的标记辅助选择,也可为大铃、优质棉的分子标记辅助选择,改良、提高大铃基因的选择效率,提供理论依据。     

大铃棉中棉所48主要经济性状的QTL定位分析

利用4961对SSR引物对中棉所48的2个亲本进行多态性筛选,结果筛选到71对条带清晰、稳定性好的多态性引物,利用这些引物对261个F2群体进行扩增构建连锁图,获得了包含有49个标记位点的14个连锁群,共覆盖498.7cM,约占棉花总基因组10.0％的遗传图谱.采用WinQTL Cartographer 2.5的复合区间作图法(CIM),对F2群体的铃重、衣分及纤维品质进行分析,共检测到l1个稳定的QTLs,其中铃重2个、表分4个、纤维整齐度2个、纤维细度2个、纤维伸长率1个.这些稳定表达的QTLs能解释较大的表型变异,可用于纤维品质及产量性状的标记辅助选择,也可为大铃、优质棉的分子标记辅助选择,改良、提高大铃基因的选择效率,提供理论依据.     

引进海岛棉种质的SSR遗传多样性分析

利用95对SSR分子标记对56份海岛棉种质进行遗传多样性分析,其中33份来自于俄罗斯,5份来自埃及,2份来自美国,1份来自阿尔巴尼亚,8份来自我国新疆,7份来自我国云南、江苏等地。结果表明,95对SSR引物在56个海岛棉品种中共测出了384个等位基因,其中多态性等位基因296个,占77.1%。每对引物等位基因变幅是2~9个,平均为4.1个。基因多样性指数(H)在0.035~2.931之间,平均为0.879。Shannon信息指数(I)在0.090~4.417之间,平均为1.363。各指数的趋势一致。95对SSR引物的多态性信息含量PIC变幅为0.035~0.926,平均为0.698。56份海岛棉品种两两间的相似系数在0.585~0.952之间,主要集中在0.6~0.8之间,占整个数据的97%,平均遗传相似系数为0.7。从整体上来看,56份海岛棉的遗传相似系数较高,从聚类图上可以看出,以遗传距离为0.69为标准,56份海岛棉品种可分为4类。第1类主要是前苏联海岛棉为主的27份品种,其中来自埃及的吉扎77和来自美国的派字棉以及中239都归到了这一类。第2类较复杂,但主要是以来自新疆的6份海岛棉和来自埃及的吉扎系列的4份为主。第3类包括8个品种,主要是来自于前苏联的6个品种、来自于新疆的巴3116和河北的冀B91-45。第4类只有来自于前苏联的L-8007,独自成一类。研究结果表明SSR作为一种共显性标记,尤为适用于海岛棉及其亲本的系谱分析及鉴定。因而,SSR标记技术可以为海岛棉育种实践工作中的亲本选配,提供可靠的分子水平上的依据。     

利用SRAP标记研究四川高原青稞育成品种的遗传多样性

利用SRAP(Sequence-related Amplified Polymorphism)分子标记技术, 对25份来自四川高原的青稞育成品种进行了遗传多样性研究。结果表明: 64对引物组合共检测出999条清晰条带, 62对可以获得多态性条带, 多态性引物组合占96.9%, 共产生225条多态性条带, 占总条带数的22.5%。64对引物组合共扩增出333种等位变异, 平均每个引物组合检测到5.20种等位变异。遗传多样性在0(me9/em14, me9/em15)~0.8928(me6/em18)之间, 平均为0.5126。聚类分析结果表明, 25份材料可分成A、B、C 3大类, 材料聚类与其来源地有明显的相关性。25份材料间的平均遗传距离较小(0.3240), 平均遗传多样性较低(0.5126), 遗传基础较为狭窄。     

棉属四倍体AD1与二倍体A2、D5基因组的同源SSR分析

SSRs(Simple sequence repeats)是一类广泛存在于动植物基因组的DNA短串联重复序列,是重要的基因组分子标记。比较不同基因组同源SSR的差异,有利于了解相近物种间的进化过程。文章使用雷蒙德氏棉基因组(D₅)、亚洲棉基因组(A₂)全基因组序列和陆地棉(AD₁)的限制性酶切基因组测序数据,进行全基因组SSR扫描,比较了A组和D组的SSR分布情况,通过识别3个基因组之间的同源SSR,比较它们之间同源SSR重复序列的差异。结果发现,A组和D组同源SSR的分布规律非常相似,但A组与AD组的同源SSR保守性比D组与AD组同源SSR的保守性强。与AD组同源SSR相比,A组中重复序列长度增长的SSR数量约为长度缩短的SSR数量的5倍,在D组中这一比值约为3倍。可以推测,四倍体AD组在与A组、D组的平行进化过程中,由于基因组融合,导致SSR的重复序列长度变化速率与二倍体A、D组有差异,同时这种差异可能导致了AD组SSR重复序列长度在进化过程中与二倍体相比有变短的趋势。文章首次对3个棉花基因组的同源SSR进行了系统地比较,发现了同源SSR在棉属四倍体基因组和二倍体基因组中的显著差异,为进一步揭示棉属基因组的进化规律提供了基础。     

不同棉花种质资源耐热性鉴定

随着全球气候变暖,高温胁迫已经成为影响棉花产量的主要因素之一.中国棉花种植区,在7月和8月棉花花铃高峰期经常出现周期性极端高温胁迫,导致蕾铃脱落,降低了产量,因此棉花耐热性种质的筛选迫在眉睫.本试验在新疆吐鲁番自然高温条件下,调查200份不同棉花种质资源的脱落率、花粉活力、叶片萎蔫程度、花粉形态、不孕子率等田间性状.然后选择29份不同耐热性种质在河南安阳种植,调查30、35、40、45和50℃离体培养条件下的花粉萌发率.不同耐热性种质资源在自然高温条件下的鉴定指标和室内离体培养花粉萌发率存在着极显著的差异.而且不同鉴定指标间也存在着不同的相关性.结合田间调查结果和花粉离体培养萌发率,将29份种质划分为耐高温型、较耐高温型、高温较敏感型和高温敏感型种质,并初步确定了耐热性的鉴定指标.     

青藏高原青稞品种醇溶蛋白的遗传多样性

利用A-PAGE（acid-polyacrylamide gel electrophoresis）法对来自中国青藏高原地区67份青稞品种进行了醇溶蛋白位点的遗传多样性研究。共分离出29条相对迁移率不同的条带,多态性为100％。所有材料在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ醇溶蛋白位点分别发现了36、46和7种等位变异类型,总变异数以四川材料为最高,甘肃材料为最少,等位变异类型频率在地区间的分布存在显著或极显著差异。4个青稞群体醇溶蛋白Ⅰ、Ⅱ位点的遗传多样性均略大于Ⅲ位点的遗传多样性,4个地区材料的平均遗传多样性无显著性差异。聚类分析结果表明,67份材料可分成A、B、C、D、E、F、G和H8类,材料聚类与其生长的地区有明显的相关性。     

陆地棉矮化突变体Ari1327茎尖的转录组分析

为了从分子水平上研究陆地棉矮秆突变体Ari1327的矮化机理,本研究以矮秆突变体Ari1327、野生型Ari971和高秆突变体Ari3697的茎尖为材料,建立3个cDNA文库,用Illumina HiSeqTM2000系统对3个材料的茎尖cDNA进行转录组测序。3个文库测序共得4.9 G数据量,拼接得到Unigene 70877个。通过矮化突变体Ari1327与野生型Ari971和高秆突变体Ari3697两个文库的差异筛选,得到13919个与矮化相关的差异表达基因,其中5406个表现上调,8513个表现下调。GO功能和KEGG通路富集发现,差异基因在植物激素信号转导途径显著富集。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证,推测Ari1327的矮化可能与赤霉素和生长素2种激素的信号转导及互作有关。转录组测序得到的大量差异基因,为深入研究棉花的矮化机理具有重要参考价值,同时为棉花的矮化育种工作奠定了基础。     

雷蒙德氏棉和拟南芥基因启动子中顺式作用元件的分布

随着雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)基因组草图的完成, 相关的基因组学研究已经全面展开。文章利用已公布的雷蒙德氏棉和拟南芥基因组序列, 结合顺式作用元件(cis-regulatory element, CRE)数据库PLACE中的CRE序列信息, 对两个物种中带有5′UTR注释的基因启动子上游1 000 bp序列进行CRE扫描和统计。结果表明, 雷蒙德氏棉和拟南芥基因组中分别有44(12.3%)和57(15.5%)个CRE在启动子的特定位置呈峰状分布, 其中在两个基因组均呈峰状分布的有34个, 这些CRE又可以根据核心序列分为4大类。TATABOX类CRE顶峰在启动子中出现的位置和其真实位置(~ -30 bp)具有一致性, 预示CRE真实位置在不同基因启动子中相对保守, 从而推测本研究中呈峰状分布CRE的顶峰位置可能就是转录因子和该CRE结合的真实位置。而同一CRE在两个基因组中存在的位置差异则主要源于雷蒙德氏棉基因的5′UTR长度变异大于拟南芥。另外, 文章还发现绝大多数峰状分布的CRE的位置都集中在-110 bp~0 bp之间, 这种集中的分布可能更有利于转录因子之间相互作用, 从而调控下游基因的表达。     

棉花资源收集、保存、评价与利用现状及未来

截至2010年12月,国家棉花种质中期库共保存棉花种质8868份,保存数量居世界第4位,其中陆地棉7362份、陆地棉野生种系350份、海岛棉633份、亚洲棉433份、草棉18份、野生种32份。共编目8503份,上交数据信息系统7527份,入长期库合格7298份,未能入长期库保存种质2194份。完善了繁殖更新技术,繁殖更新种质6550份,2001-2010年,共向704人次提供11507份棉花种质,年均1150份。2007-2010年对330份优异种质在河南安阳、江苏南京、新疆库车进行了精准鉴定,并进行了优异种质展示。近十年,创造了不同基因源且具有优质、专用、多抗、高产、高效等多个重要性状的优异基因聚合的新种质32份,并分别对12份棉花优异种质,从形态学、系谱和分子标记等方面进行了基因源和利用价值的分析,并定位相关基因。用简单重复序列(SSR)、EST-SSR、AFLP等分子标记,结合一种新方法"十进制数字串条形码",构建了优异种质特有的"分子身份证"。