棉花為世界紡織品提供著優(yōu)質(zhì)纖維，在4種棉花栽培品種中，陸地棉（Gossypium hirsutum）以其高產(chǎn)量，纖維品質(zhì)適中，強(qiáng)適應(yīng)性的特點在生產(chǎn)中占世界棉花的95％，備受人們關(guān)注。自2016年以來，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所與北京百邁客合作的棉花遺傳圖譜文章相繼發(fā)表于Frontiers in Plant Science、BMC Plant Biology、Crop Science[1,2,3]，分別對陸地棉的黃萎病抗性，纖維強(qiáng)度，棉鈴重性狀進(jìn)行了QTL定位。近期，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張獻(xiàn)龍教授，林忠旭教授和百邁客合作的基于SLAF-seq測序技術(shù)，利用陸地棉和毛棉的種間雜交滲入系定位影響棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的QTL發(fā)表于International Journal of Molecular Sciences [4]上，具體做了什么呢？圖譜君給大家詳細(xì)解讀。
PS：文末同樣有中標(biāo)的基金標(biāo)書哦~
1.材料與方法
1.1群體構(gòu)建
父母本：Gossypium hirsutum acc.4105（輪回親本）× G. tomentosum （供體親本）
群 體：107個IL群體（圖1為群體構(gòu)建過程）
圖1 群體構(gòu)建流程
1.2表型鑒定
兩年三點試驗，分別對IL群體的107個個體及其父母本的8個產(chǎn)量性狀，5個纖維品質(zhì)農(nóng)藝性狀考察。
8個產(chǎn)量性狀包括：鈴重（BW），棉重（LW），皮棉百分率（LP），百粒重（HSW），株高（PH），鈴數(shù)（BN），果實分枝數(shù)（FBN）和種子指數(shù)（SI）；
5個纖維品質(zhì)性狀包括：馬克隆值（MIC），纖維長度（FL），纖維整齊度（FU），纖維強(qiáng)度（FS）和纖維伸長率（FE）。
1.3 SNP Calling
應(yīng)用Illumina High-seq 2500測序平臺。
在輪回親本中，獲得595419個SLAF標(biāo)簽；供體親本中，獲得359255個SLAF標(biāo)簽；IL群體中，獲得258697個SLAF標(biāo)簽，共得到3157個SNP位點。
1.4 QTL定位
利用QTL IciMapping 4.1軟件進(jìn)行QTL定位。
2結(jié)果分析
2.1表型考察
作者分別對IL群體的107個個體及其父母本的8個產(chǎn)量、5個纖維品質(zhì)農(nóng)藝性狀兩年三點表型考察，所關(guān)注的性狀在IL群體個體間存在顯著變化（p<0.01水平），其中棉鈴數(shù)的變異系數(shù)（CV）值為24.91-25.43，顯著高于其他性狀，纖維整齊度的CV為1.27-1.52，顯著低于其他性狀。IL群體13種性狀表型值均表現(xiàn)出正態(tài)分布，表明每個性狀都受多基因控制。
2.2 SLAF-Seq及SNP開發(fā)
對供體親本、輪回親本及107個滲透系群體SLAF測序數(shù)據(jù)分析，Q30達(dá)到91％，GC含量為40％，表明得到較高質(zhì)量的測序數(shù)據(jù)。輪回親本中，共獲得595419個SLAF標(biāo)簽，每個標(biāo)簽的平均測序深度為29.73×，供體親本中獲得359255個SLAF標(biāo)簽，平均測序深度為21.12×，ILs群體中，獲得258697個SLAF標(biāo)簽，每個SLAF標(biāo)簽的平均測序深度為8×。基于測序所得的SLAF標(biāo)簽，共得到了3157個SNP多態(tài)性標(biāo)記，其中1816個位于A基因組，1341個位于D基因組。每個染色體上的SNP標(biāo)記數(shù)量分布范圍從24-535不等（圖2）。
圖2 不同染色體上的marker數(shù)
2.3 基因組組成及ILs多樣性分析
使用Microsoft Excel計算基因組中滲入片段的覆蓋度和百分比，結(jié)果表明，滲入片段占四倍體棉花基因組的35.13％，A基因組和D基因組分別為35.68％和34.59％。最大的滲入片段位于A13染色體，大小為62Mb，且A13染色體上滲入片段基因組覆蓋率最高，為77.54％。最小的滲入片段位于D09染色體，大小為9Mb，D11染色體上滲入片段基因組覆蓋率最低，為19.67％。
2.4 影響纖維品質(zhì)及產(chǎn)量的QTL定位
在20條染色體上共檢測到74個與纖維品質(zhì)和產(chǎn)量相關(guān)的QTL。其中，30個QTL與5個纖維品質(zhì)性狀相關(guān)，44個QTL與8個產(chǎn)量性狀相關(guān)。其中47個QTLs（63.51％）來自于A基因組，27個QTL（36.49％）來自D基因組。共發(fā)現(xiàn)69個SNP標(biāo)記與74個QTL相關(guān)，其中29個標(biāo)記與纖維品質(zhì)性狀相關(guān)，40個標(biāo)記與產(chǎn)量相關(guān)。13個性狀的的PVE介乎2.02％-30.15％之間，平均為10.22％。
2.5 QTL 熱點分析
作者以10 Mb（?20 cM）物理區(qū)域包含兩個或多個QTL定為QTL簇標(biāo)準(zhǔn)。在5條染色體上檢測到5個QTL簇，每個簇至少有3個QTL（表1）。其中3個位于A基因組，2個位于D基因組中。鑒定出含有影響纖維品質(zhì)和產(chǎn)量性狀的多個QTL的基因組區(qū)域，有利于后期分子改良。
表1 影響產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的QTL簇位點分析
參考文獻(xiàn)：
[1] Palanga K, Jamshed M, et al. Quantitative Trait Locus Mapping for Verticillium wilt Resistance in an Upland Cotton Recombinant Inbred Line Using SNP-Based High Density Genetic Map [J], Frontiers in Plant Science, 2017.
[2] Zhen Z, Qun G, et al. Construction of a High-Density Genetic Map and Its Application to QTL Identifcation for Fiber Strength in Upland Cotton [J], Crop Science, 2017
[3] Zhen Z, Hai H, et al. Construction of a high-density genetic map by specific locus amplified fragment sequencing (SLAF-seq) and its application to Quantitative Trait Loci (QTL) analysis for boll weight in upland cotton (Gossypium hirsutum.)[J], BMC Plant Biology, 2016
[4] Ayaz A, Chao S, et al. QTL Mapping for Fiber Quality and Yield Traits Based on Introgression Lines Derived from Gossypium hirsutum × G. tomentosum[J], International Journal of Molecular Sciences, 2018
遺傳群體事業(yè)部 胡思帆丨文案
許語輝 | 審核
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