發(fā)布時間：2018-05-23 08:26

  本文選題：陸地棉 + GWAS��； 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：棉花(Gossypium spp.)是世界上最重要的纖維作物,也是我國最主要的經(jīng)濟作物之一。我國是主要的產(chǎn)棉大國和棉紡織品出口大國,棉花在我國國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。陸地棉(Gossypium hirsutum L.)是棉花最大的四倍體栽培種,其產(chǎn)量占了整個棉花的95%以上。早熟、纖維品質(zhì)、產(chǎn)量等性狀是陸地棉最主要的育種目標(biāo)性狀,這些性狀的QTL定位和基于SSR標(biāo)記關(guān)聯(lián)分析的研究已有大量的報道,但是基于全基因組SNP位點的全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)的研究相對較少。因此從全基因組水平上解析主要育種目標(biāo)性狀遺傳基礎(chǔ)的研究仍不夠,需要進一步開展相關(guān)研究。本研究利用355份陸地棉種質(zhì)資源構(gòu)成的自然群體,基于SLAF簡化測序技術(shù),檢測到了能均勻分布在陸地棉26條染色體上的81,675個SNP位點;同時分2年(2014-2015)2點(河南安陽、新疆石河子)田間種植全部供試材料,調(diào)查了與早熟、纖維品質(zhì)、產(chǎn)量相關(guān)的主要性狀,開展了SNP位點與目標(biāo)性狀的GWAS研究及顯著關(guān)聯(lián)位點附近候選基因的挖掘,主要研究結(jié)果如下:通過6個早熟相關(guān)性狀的GWAS研究,獲得了41個與早熟相關(guān)性狀顯著的關(guān)聯(lián),其中29個關(guān)聯(lián)所對應(yīng)的SNP位點分布在Dt3染色體上。在這些顯著關(guān)聯(lián)的位點中,位于Dt3染色體上的SNP位點rsDt3:13562854同時與5個早熟相關(guān)性狀(WGP、FT、FBP、NFFB和YPBF)顯著關(guān)聯(lián),-log10(P)為6.77~10.10,能解釋9.34%~14.13%的表型變異。rsDt3:13562854附近1Mb的基因組區(qū)域注釋了32個基因,qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn),CotAD_01947在葉片中優(yōu)勢表達,2~4葉期在早熟品種葉片的表達量顯著高于中晚熟品種(P0.01)。結(jié)果說明CotAD_01947是與陸地棉的早熟性相關(guān)的候選基因。通過3個產(chǎn)量構(gòu)成性狀的GWAS研究,獲得12個與衣分性狀顯著相關(guān)的SNP位點,其中定位在At3和At4染色體上的5個SNP位點的-log10(P)6.21,能解釋9.42%~12.88%的表型變異。分布在At4染色體上rsAt4:15572813和rsAt4:15573052能在4個不同的環(huán)境及BLUPs下同時與衣分顯著關(guān)聯(lián);分布在At3上rsAt3:43538238、rsAt3:43631774和rsAt3:43631819能在3個不同的環(huán)境及BLUPs下同時與目標(biāo)性狀顯著關(guān)聯(lián),說明At3和At4染色體上存在控制衣分性狀的兩個主效QTL。利用陸地棉(TM-1)10個不同組織的RNA-seq數(shù)據(jù),分析發(fā)現(xiàn)Gh_A02G1268在5 DPA纖維中優(yōu)勢表達,而在種子表達量很低,是纖維5 DPA表達量的1/300,我們推測Gh_A02G1268可能在提高陸地棉衣分及纖維品質(zhì)方面具有潛在的作用。通過5個纖維品質(zhì)構(gòu)成性狀的GWAS研究,分別獲得了16、10、7個與FL、FS和FU顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點。在Dt7染色體上發(fā)現(xiàn)了兩個重要基因組區(qū)段MGR1和MGR2,其中MGR1上存在有9個SNP位點均與FL顯著關(guān)聯(lián);MGR2存在有2個SNP位點同時與FL、FS顯著關(guān)聯(lián)。在MGR1和MGR2兩個區(qū)段內(nèi),存在有四個注釋基因:CotAD_22823、CotAD_22824、CotAD_22825和CotAD_35088,這四個基因可能是控制FL與FS的候選基因。同時發(fā)現(xiàn)MGR1和MGR2,在五個生態(tài)區(qū)(YR、YZR、NW、LN和USA)品種間的優(yōu)異單倍型分布頻率和遺傳多樣性系數(shù)均存在顯著的差異。YR、YZR和USA材料的優(yōu)異單倍型頻率顯著高于NW和LN材料,新疆南疆品種的優(yōu)異單倍型出現(xiàn)頻率顯著高于北疆。結(jié)果說明我國低緯度地區(qū)品種優(yōu)異單倍型的出現(xiàn)頻率要高于高緯度地區(qū)的品種。同時發(fā)現(xiàn)MGR1和MGR2的遺傳多樣性系數(shù)遠低于全基因組及Dt7染色體的平均遺傳多樣性指數(shù),而且優(yōu)異單倍型種質(zhì)的遺傳多樣性系數(shù)也顯著低于非優(yōu)異單倍型種質(zhì)。這些結(jié)論支持MGR1和MGR2經(jīng)歷了一個人工選擇過程的推論。
[Abstract]:Cotton (Gossypium spp.) is the most important fiber crop in the world and one of the most important economic crops in our country. China is the main big country of cotton producing and cotton textile export. Cotton plays a very important role in the national economy of our country. Gossypium hirsutum L. is the largest tetraploid planting seed of cotton, its production accounts for its production. More than 95% of the whole cotton, precocious, fiber quality, yield and other traits are the most important breeding target traits of upland cotton. There have been a lot of reports on the QTL location of these traits and SSR based markers association analysis, but the total genomic association analysis (GWAS) based on the whole genome SNP loci is relatively less. Therefore, the whole gene is from the whole gene. It is not enough to analyze the genetic basis of the main breeding target traits at the level of the group. The natural population of 355 terrestrial cotton germplasm resources is used in this study. Based on the simplified sequencing technology of SLAF, 81675 SNP loci that can be evenly distributed on the 26 chromophore of upland cotton are detected, and 2 years (2014-20) 15) 2 points (Anyang in Henan, Shihezi of Xinjiang) were planted in the field, and the main characters related to precocious, fiber quality and yield were investigated. The GWAS study of SNP and target traits and the mining of candidate genes near the significant associated sites were carried out. The main results were as follows: through the GWAS study of 6 precocious related traits, the results were obtained. 41 associations with the precocious correlation, of which the corresponding SNP loci of the 29 associations were distributed on the Dt3 chromosome. In these significantly associated sites, the SNP locus on the Dt3 chromosome was associated with the 5 precocious related traits (WGP, FT, FBP, NFFB and YPBF), and -log10 (P) could be interpreted. 32 genes were annotated in the genomic region of 1Mb in the vicinity of the phenotypic variation.RsDt3:13562854. QRT-PCR analysis found that CotAD_01947 was dominant in leaves, and the expression of leaves at 2~4 leaf stage was significantly higher than that of middle late maturing varieties (P0.01). The results indicated that CotAD_01947 was a candidate gene related to early maturity of land cotton. Through 3 yields, it was found that CotAD_01947 was a candidate gene for early maturity of land cotton. The GWAS study, which constitutes a trait, obtained 12 SNP loci significantly related to the properties of the linen, including -log10 (P) 6.21 of the 5 SNP loci on the At3 and At4 chromosomes, which could explain the phenotypic variation of 9.42%~12.88%. On the At4 chromosome, rsAt4:15572813 and rsAt4:15573052 can be closely related to the linen under 4 different environments and BLUPs. The distribution of rsAt3:43538238, rsAt3:43631774 and rsAt3:43631819 on At3 can be associated with the target traits at the same time in 3 different environments and BLUPs, indicating that there are RNA-seq data on the two main QTL. using 10 different tissues of Land Cotton (TM-1) on the At3 and At4 chromosomes, and that Gh_A02G1268 is found in 5 DPA fibers. The expression in the seed is very low, but the expression of the seed is very low. It is 1/300 of the 5 DPA expression of fiber. We speculate that Gh_A02G1268 may have a potential role in improving the cotton clothing and fiber quality of the land. The SNP locus which is significantly associated with FL, FS and FU, respectively, is obtained by the GWAS study of the character of 5 fiber qualities. In the Dt7 chromosome Two important genome segments MGR1 and MGR2 were found, of which 9 SNP loci on MGR1 were associated with FL; there were 2 SNP loci in MGR2 with FL and FS significantly associated. There were four annotated genes in MGR1 and MGR2 two regions: four genes may be controlled. The candidate genes of L and FS also found that the excellent haplotype distribution frequencies and genetic diversity coefficients of the five ecological regions (YR, YZR, NW, LN and USA) were significantly different in.YR, and the excellent haplotype frequency of YZR and USA materials was significantly higher than that of the materials. The frequency of the outstanding haplotypes of Xinjiang Southern Xinjiang varieties was significantly higher. The results show that the frequency of high haplotypes in low latitudes in China is higher than those of high latitudes. The genetic diversity coefficient of MGR1 and MGR2 is far lower than the average genetic diversity index of the whole and Dt7 chromosomes, and the genetic diversity coefficient of the excellent haplotype species is also significantly lower than that of non optimal ones. These results support the inference that MGR1 and MGR2 have undergone an artificial selection process.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S562

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本文編號：1923998