基于关联分析的新陆早棉花品种农艺和纤维品质性状优异等位基因挖掘

【目的】寻找与新陆早棉花品种农艺和纤维品质性状相关联的分子标记,鉴别与这些性状相关的优异等位变异及携带优异等位变异基因的典型载体材料,为新陆早棉花品种分子设计育种奠定基础。【方法】利用筛选出分布于26条染色体且多态性高的75对SSR标记对51份新陆早棉花品种进行多态性扫描;采用R语言编程软件对多环境的表型性状绘制boxplot图;在对供试材料进行群体结构和连锁不平衡分析的基础上,利用TASSEL软件中MLM(mixed linear model)方法进行分子标记与15个性状的关联分析;依据计算的表型效应值,鉴别和统计优异等位变异的位点及典型材料。【结果】通过群体遗传结构分析将51份新陆早棉花品种划分为4个亚群结构。针对15个表现型性状的BLUP(best linear unbiased prediction)结果进行统计和分析,鉴别出极显著和显著相关的性状。分析结果显示,在4种环境条件下,棉花5个性状(果枝始节高、果枝始节数、衣分、纤维上半部长度和短纤维率)变化趋势稳定,10个性状(株高、果枝数、叶枝数、有效铃数、单铃籽棉重、单铃皮棉重、马克隆值、比强度、纤维整齐度和纤维伸长率)较稳定。通过关联分析,获得与农艺性状相关的等位变异位点117个(P<0.05),其中对9个农艺性状贡献率(R2)最大的等位变异位点分别为:BNL3650b(株高,R 2=11.78;果枝始节高,R 2=20.80;果枝始节数,R 2=11.54)、NAU3995c(果枝数,R2=14.86)、BNL119b(叶枝数,R2=9.7)、NAU3995d(有效铃数,R 2=14.98)、BNL3255a(单铃籽棉重,R 2=11.11)、NAU1071a(单铃皮棉重,R 2=10.15)和BNL663a(衣分,R2=12.42)。与纤维品质相关的等位变异位点55个(P<0.05),其中分别对6个纤维品质性状贡献率最大的等位变异位点为:NAU1103b(纤维上半部长度,R 2=6.4)、NAU1071a(纤维比强度,R 2=7.57)、BNL3140b(马克隆值,R 2=12.06)、BNL3650b(纤维整齐度,R 2=13.47)、BNL1421a(短纤维率,R 2=13.04)和BNL2960b(纤维伸长率,R 2=11.67)。共检测到39个与农艺(29个)和纤维品质(10个)性状相关的位点(P<0.01),对表型变异解释率范围为6.45%—20.8%,平均值为11.14%,同时检测到与2个以上性状相关联的位点47个。携带优异等位变异基因的典型材料共计17份。通过与已经报道的棉花农艺和纤维品质性状相关的QTL(quantitative trait loci)比较,检测的27个QTL在前人研究中已经报道,其中BNL3650(纤维整齐度)、BNL3033(马克隆值)、NAU3254(纤维伸长率)、GH132(衣分)、TMB1618(比强度)、BNL1421(比强度和纤维整齐度)和BNL119(纤维伸长率)7个QTL具有相同的关联性状。【结论】51份原种新陆早棉花品种的群体遗传结构简单,连锁不平衡水平低,表型性状在2种环境条件下变化趋势较稳定。基于SSR的关联分析,发掘了一些与农艺和纤维品质相关的优异等位变异基因及典型材料。