不同国家和地区海岛棉SSR遗传多样性分析

本研究利用60对SSR引物对9个国家的299份海岛棉材料进行遗传多样性分析。试验显示,60对SSR引物在299份海岛棉材料中共检测出209个等位基因,其中多态性等位基因185个,占88.5%;Ne值在1.020~3.940之间,平均为2.220;H′值在0.056~1.385之间,平均为1.109;PIC变幅为0.020~0.746,平均0.505。利用NYSTS-pc2.20软件,采用类平均法(UPGMA)进行聚类分析,299份海岛棉种质间SSR相似系数变幅为0.206~1,平均相似系数0.756。在阈值0.69处294份海岛棉分为两类,第I类进一步可分为6个亚类,其余5份材料与其它种质遗传距离较远被单独归为一类。试验所得表明:不同海岛棉种质,大多根据来源地和品系聚为一类,且相似系数的变化幅度较大;阿根廷地区海岛棉遗传多样性最为丰富,而来自其它地区的海岛棉材料遗传距离较为狭窄。这些成果为研究海岛棉在全球的传播驯化及中国海岛棉的育种工作提供参考。     

不同地域海岛棉基于表型的遗传多样性研究

本研究基于13个表型特征对9个国家的208份海岛棉材料进行了遗传多样性分析。试验显示,208份海岛棉表型性状平均变异系数18.33%,平均多样性指数1.30。对不同来源海岛棉表型性状进行多重比较分析发现,伸长率和马克隆值差异不显著,铃形差异显著,其他性状差异极显著。对各性状间的相关分析发现38对性状极显著相关,12对性状显著相关。通过因子分析将表型性状简化为5个互不相关的主成分,累计贡献率达81.69%。通过聚类分析,将208份材料在阈值21.5处划分为6个类群。试验表明:海岛棉种质各性状具有广泛变异性和多样性;中国主产区海岛棉材料遗传多样性最为丰富,但产量性状较差,美洲海岛棉材料的纤维品质优势明显;表型性状的5个主成分分别为纤维品质因子、棉铃特征因子、果枝特征因子、株高因子和马克隆值因子;各类群具有明显的区域性和品质差异性。这些结果为拓宽中国海岛棉的遗传基础,提高中国海岛棉育种效率有重要参考价值。     

棉花新材料A111基于cpDNA的种性初步鉴定

A111是从澳大利亚收集到的一份新的野生棉,属于澳洲棉、或奈尔逊氏棉乃至一个新的棉种,归属一直没定论。为鉴别A111与澳大利亚以及世界其它地区棉种的差别,以24个棉种（变种）为参照,分析了A111的cpDNA序列特点。结果表明,在15条cpDNA基本序列中,筛选出了8条序列适合于棉属植物系统发育和种性鉴别研究。这8条序列的变异率和识别率均较高,其中rps16识别率最高(100%)。基于8个序列组合的系统发育分析,能识别单个棉种。聚类结果显示,棉属分为两大分支,A111与奈尔逊氏棉（G3）处于澳洲野生棉分支中的姊妹分支。序列比对结果表明,A111的叶绿体序列存在特异的插入与缺失,明显区别于其他棉种。由此,初步鉴定A111是澳洲野生棉的一个新种,与奈尔逊氏棉的亲缘关系最近。     

同一SSR引物在不同棉种BAC文库中的筛选及其FISH分析

本实验室前期利用SSR引物NAU1201筛选海岛棉Pima 90-53 BAC文库，其中BAC克隆299N22含有特殊的重复序列。本试验用SSR引物NAU1201分别在阿非利加棉文库和达尔文氏棉文库中筛选到3个和1个阳性BAC克隆。这些BAC克隆在A（亚）组所有的染色体上均有弥散的杂交信号，而在D（亚）组所有的染色体上几乎没有杂交信号，这与海岛棉文库BAC克隆299N22的FISH结果一致。相似的FISH杂交信号说明这些BAC克隆极有可能均含有相同的重复序列。这些BAC克隆的获得为研究该重复序列在不同棉种基因组中的分布情况以及序列差异提供了物质基础。     

半野生棉耐盐碱筛选初报

2011—2012年对194份半野生棉材料进行0.4%(质量分数)的NaCl胁迫砂培鉴定,初步筛选出93份耐盐级别以上材料。2013年对93份材料在新疆中度发生的次生盐碱地复筛,筛选出6份耐盐半野生棉。2014年继续在新疆次生盐碱地对6份材料进行多重复鉴定,最终筛选出1份高抗盐碱、3份抗盐碱半野生棉材料。其抗性稳定可靠,可作为抗盐碱育种及其机制研究的基础材料。     

棉花Oligo-FISH技术建立及其初步应用

【目的】荧光原位杂交技术可以实现DNA序列直观准确的染色体定位,是基因组深入研究的重要技术之一。染色体特异探针的获得是该技术应用的关键。本研究旨在建立棉花寡核苷酸荧光原位杂交技术。【方法】利用已经公布棉花基因组序列数据,采用生物信息学方法获得染色体特异的寡核苷酸库,随后用乳化聚合酶链式反应方法标记成荧光探针,在棉花有丝分裂中期染色体上进行原位杂交。【结果】建立了一套棉花寡核苷酸荧光原位杂交技术体系。【结论】该体系可用于棉花单染色体识别鉴定。     

毛棉苗期抗旱性状的QTL定位

【目的】通过分析毛棉苗期抗旱相关性状的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL),以期检测稳定的主效QTL,促进栽培品种抗旱性状遗传改良及提高抗旱育种效率。【方法】以四倍体野生种毛棉(Gossypium tomentosum)和陆地棉品种中棉所12(CCRI 12)的种间杂种F2及其F2:3家系为研究材料,用于基因型分型的F2有188个系,用于表型分型的F2:3家系有149个株系。分别在干旱胁迫和正常灌水2个环境下调查表型数据。采用复合区间作图法对F2:3家系苗期相关性状抗旱系数进行QTL定位。【结果】对苗期相关性状抗旱系数的QTL定位分析,共得到16个QTL,其中与株高、叶片数、叶绿素含量、脯氨酸含量、丙二醛含量抗旱系数相关的QTL分别有5个、1个、3个、3个、4个,分布在13条染色体上。来自毛棉的5个加性QTL分别为qSHDC-19-1、qSHDC-19-2、qSLNDC-5-1、qMDADC-24-1、qMDADC-24-2,其加性效应值为0.10~0.22,解释变异9.4%~25.8%。【结论】这些与抗旱相关的QTL有助于棉花抗旱分子标记辅助选择。     

棉属D基因组3个野生棉种Bet v1基因鉴定及功能分析

【目的】对棉花D基因组中Bet v 1基因家族进行分析,比较其在不同抗性棉种间的表达模式差异,为深入研究Bet v 1基因在棉花抗黄萎病中的作用提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法对D基因组中Bet v 1基因进行鉴定。通过雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii,D5)、三裂棉(G. trilobum,D8)和瑟伯氏棉(G.thurberi,D1)转录组和实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)分析Bet v 1基因在黄萎病菌处理下的表达模式。利用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)对Bet v 1基因进行功能鉴定。【结果】[棉花D基因组中包含59个成员,其中57个基因带有内含子,分布于8条染色体上,多数为亲水性蛋白并定位于细胞质。]黄萎病菌胁迫条件下3个野生棉种的Bet v 1基因表达量与其抗病水平一致。将不同表达水平的基因分为3组,其中第3组基因响应黄萎病菌侵染并在抗病棉种瑟伯氏棉中高表达,表明该组基因可能与黄萎病胁迫应答反应有关。从中筛选出高水平表达的Bet v 1基因,在陆地棉中沉默相应的同源基因,棉株感病加重,揭示该基因在棉花抵御黄萎病菌侵染过程中起正调控作用。【结论】响应黄萎病菌胁迫的Bet v 1基因在棉花抗黄萎病复杂的生物过程中至关重要。本研究结果为棉花Bet v 1家族基因的深入研究提供依据,为进一步解析棉花Bet v 1基因的功能奠定基础。     

棉花RAV基因家族的全基因组分析

在二倍体棉花D5基因组(Gossypium raimondii Ulb.)数据库中鉴定出10个RAV基因,分布于4、5、8、9、13号染色体;在二倍体棉花A2基因组(Gossypium arboreum L.)数据库中鉴定出10个RAV基因,与棉花D5基因组的R AV成员的数量和序列具有一一对应的同源关系,推测棉花A、D组的祖先种中可能存在10个RAV基因。对植物R AV蛋白序列做系统发育分析,将R AV成员分为4个组;发现棉花R AV基因可能参与了棉属所特有的基因组多倍化事件的证据。对N CBI中陆地棉(Gssypium hirsutum L.)EST、Unigene数据库做比对统计,得到陆地棉不同组织中R AV基因表达情况;对陆地棉受黄萎病菌胁迫后的荧光定量检测,发现棉花RAV基因与棉花响应黄萎病菌的胁迫相关。