国内多家科研单位合作揭示遗传渐渗在新疆海陆栽培棉品种遗传和纤维性状改良中的作用学术资讯

来源：植物科学最前沿

陆地棉和海岛棉是栽培最广泛的两个四倍体棉种，一般陆地棉具有一定的产量优势，而海岛棉纤维具有品质优势。在育种过程中，可以通过一定的种间杂交拓宽棉花种内的遗传多样性，这种引入外源基因组片段到目标物种中的策略被称为渐渗。现今通过人为杂交创造渐渗材料改良棉花的产量、品质和抗性是育种的重要手段，而早在1990年，海陆种间自然发生的历史渐渗事件就已有报道。随着我国新疆棉区的扩大，育成了众多的海岛棉和陆地棉品种，但是海陆品种间渐渗的存在及其对纤维性状改良的影响尚未有报道。

2020年4月4日，Plant Journal在线发表了石河子大学聂新辉教授团队、华中农业大学林忠旭教授团队、石河子农业科学研究院尤春源副研究员和中国农业科学院棉花研究所杜雄明研究员等合作题为“High‐density genetic variation maps reveal the correlation between asymmetric interspecific introgressions and improvement of agronomic traits in Upland and Pima cotton varieties developed in Xinjiang, China”的研究论文，该研究通过高通量测序技术建立了海陆种间和种内的高密度遗传变异图谱，鉴定了海陆品种间显著遗传渐渗位点，通过种内全基因组关联作图挖掘了对纤维性状具有重要效应的渐渗位点。
该研究中石河子大学和石河子农业科学研究院收集并测序了159份陆地棉品种和70份海岛棉品种，在陆地棉品种中鉴定了包括SNP，Indel和结构变异（SV）在内的400多万遗传变异，在海岛棉品种中鉴定了包括SNP，Indel和SV在内的300多万遗传变异，同时在海陆种间群体鉴定了600多万高质量SNPs，300多万固化的种间SNPs（图1）。群体结构分析表明海陆群体有明显的群体结构，可以分为两个亚群，而进一步划分，又可以将该群体划分为陆地棉野生型、陆地棉品种和海岛棉品种三个亚群（图2）。

图1 海陆种间群体全基因组SNP分布

图2 海陆群体的群体结构种内选择性分析表明海陆品种育成过程中众多位点受到了选择，而种间遗传渐渗分析表明海陆栽培品种间在经过选择后仍然存在大量的遗传渐渗位点，其中陆岛棉鉴定到7个种间渐渗事件，海岛棉鉴定到17个种间渐渗事件，种间分化系数在种间渐渗位点呈现出低分化状态（图3）。

图3 海陆种间群体遗传分化和渐渗
通过多年多点的田间实验，获得了海岛棉和陆地棉的纤维相关农艺性状，农艺性状与遗传渐渗位点的相关性分析表明，众多的遗传渐渗位点会影响到纤维的产量和品质，而在一定程度的渗入位点积累和产量或品质有一定正相关关系；纤维农艺性状的全基因组关联分析分别在陆地棉鉴定到40个QTL，在海岛棉鉴定到63个QTL，其中有5个QTL与4个渐渗事件重合，尤其鉴定到D03染色体上存在一个重要的海岛棉遗传渐渗位点显著提升海岛棉纤维产量（图4）。

图4 GWAS鉴定到陆地棉渗入海岛棉的纤维产量QTL
石河子大学聂新辉教授和华中农业大学温天旺博士（现任教于江西农业大学）为该论文共同第一作者，石河子大学绿洲特聘/华中农业大学林忠旭教授、石河子农业科学研究院尤春源副研究员和中国农业科学院棉花研究所杜雄明研究员为该论文通讯作者。群体种质资源自2007年开始收集和纯化，中国农业科学研究院棉花研究所、兵团农垦科学院棉花研究所、新疆农科院经作所、巴州农科所、兵团第一师、第五师、第七师和第八师农业科学研究所等参与了这些种质资源的收集和纯化，共历经将近十年时间。该研究得到国家重点研究发展项目（No. 2016YFD0100203）和国家自然科学基金（No. 31760402）资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14760

来源：frontiersin 植物科学最前沿

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247494623&idx=2&sn=f066a5bc369e502e9499313d5f77d7db&chksm=e8bd99c1dfca10d755eee3c3d116de2ca01b33f0965e8f7f9d54b234285174bbfe5b8824a242#rd

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