棉花RGAP、DGAP和DDRT标记的定位研究

 根据本实验室已克隆的RGAs和DGAs,设计48条RGAs和4条DGAs特异引物,以“海7124×TM-1”组合的BC₁群体为材料把5个RGAP和2个DGAP标记定位到棉花的染色体上;以一个高抗黄萎病陆地棉品系5026为材料,在接种黄萎病菌后不同时期提取根部RNA,用mRNA差异显示（DDRT-PCR）技术,获得164个差异片段,根据这些片段设计34对DDRT引物。用已构建好的“海7124×军棉1号”组合的F₂群体,将3个RGAP和5个DDRT定位到了相应的染色体上。用Joinmap3.0软件把两张连锁图谱整合为一张图谱,并将这些标记与抗黄萎病QTLs进行连锁分析。     

陆地棉衣分QTL的形态和RAPD分子标记筛选

本研究以陆地棉遗传标准系TM-1(衣分31.4%)和T586(衣分7.64%)为亲本构建衣分QTLs的作图群体.根据F2单株衣分表现,以BSA法筛选获得4个与控制陆地棉衣分QTLs连锁的RAPD分子标记.其中,OPD13947,OPAD02500,OPAO169473个标记位于同一连锁群,且与茸毛基因(T1)连锁,位于棉花的第6染色体上.该衣分QTL来自T586,标记位点可解释6.6%的表     

利用置换系检测棉花第22染色体短臂的产量相关性状QTLs

CSB22sh为以陆地棉(Gossypium.hirsutum L.)遗传标准系TM-1为背景的第22染色体短臂被海岛棉(Gossypium.barbadense L.)Pima3-79置换的海陆置换系。TM-1与CSB22sh杂交,构建了104个F2单株的作图群体,应用6748对SSR引物对亲本进行分子标记筛选,获得90个多态性标记位点。其中85个标记位点构建了总长85.24 cM的遗传图谱,标记间平均距离1.0 cM,覆盖棉花基因组的1.8%。通过复合区间作图法对F2:3和F2:4家系的7个产量相关性状(衣分、铃重、子指、株高、第一果枝节位、单株铃数、单株果枝数)进行QTL检测,共检出28个不同QTLs,解释性状表型变异的3.5%～44.8%。仅在一个环境中检测到的QTLs有17个,2个环境同时检测到的QTLs有8个,3个环境同时检测到的QTLs有3个。不同的QTL在相同区段的成簇分布表明,控制不同性状的基因可能紧密连锁或一因多效。检测到的稳定的QTL可以用于相应性状的分子标记辅助选择。     

转基因抗虫棉产量相关性状QTL的分子标记及定位

 采用亚洲棉渐渗的纤维强度突出的陆地棉优质新品系0-153与陆地棉转基因抗虫新品系sGK9708为亲本,构建了F₂及F_2∶3分离群体。利用3869对SSR引物筛选亲本,得到125对多态性引物。进一步对183个F₂群体单株分析得到150个多态性标记位点,其中100个标记位点连锁,构建20个连锁群,共覆盖660 cM,占棉花总基因组的14.67%,每个连锁群平均包含5个标记位点,标记间平均相距6.6 cM,其中13个连锁群确定了对应的染色体。利用F₂和F_2:3数据,通过复合区间作图,共检测到28个产量及相关因素的QTLs。这些控制产量性状的QTLs只存在于5个连锁群上,成簇分布。与皮棉产量性状有关的2个QTLs,均与其它多个产量相关性状的QTLs在同一个连锁区段内,增效基因遗传效应方向一致,有必要研究其在标记辅助选择中的效果。本研究没有检测到在多世代表现稳定的QTL。因此,需要培育重组自交系,进一步明确产量性状有关QTL的遗传效应。     

ET-ISJ标记的开发及陆地棉遗传图谱构建

根据植物结构基因外显子拼接位点的保守序列,设计扩增外显子的ET-ISJ (exon targeted intron-exon splice junction)标记引物。利用1 280对ET-ISJ引物组合,在陆地棉品种渝棉1号和T586中,筛选获得69对多态性引物组合,占引物组合的5.4%。用多态性ET-ISJ引物组合检测(渝棉1号×T586)F_2:7重组近交系群体,得到70个位点。以70个ET-ISJ标记位点与523个SSR、59个IT-ISJ、29个SRAP和8个形态标记进行连锁分析,构建的遗传连锁图谱包括59个连锁群和673个位点(68个ET-ISJ、510个SSR、58个IT-ISJ、29个SRAP和8个形态标记)。连锁图覆盖3 216.7 cM,占棉花基因组的72.3%,标记间平均长度为4.8 cM。68个ET-ISJ标记分布于20条染色体。研究表明ET-ISJ标记多态性较高、稳定性好,可有效用于棉花与其他植物遗传连锁图谱构建。     

陆地棉7个置换系的遗传评价

对7个陆地棉置换系的形态、产量、纤维品质及个体发育等性状进行了系统研究,结果表明所研究的7个置换系分别与不同的农艺性状相关联,同一农艺性状同时与几个置换系相关联.利用(TM-1×Sub16)F2群体进行分子标记筛选,标记SSR1694195与第一果枝节位、铃重、衣指连锁,标记SSR2986120和SSR300880均与铃重、开花日期连锁,标记SSR306     

陆地棉亚红株突变体基因的初步定位

陆地棉亚红株突变体PD-17与GK19杂交F₁代表现出良好的光合作用效率,具有较高的超亲优势,是潜在的优良种质资源。寻找与该突变基因Rs连锁的分子标记并进行染色体定位,对于该基因的进一步精细定位或克隆具有重要的意义。以亚红株突变体PD-17与GK19配置的BC1群体为作图群体,选用覆盖棉花所有已鉴定染色体及大多数连锁群的419对SSR引物,利用BSA（bulked segregation analysis）法筛选有多态性差异引物,然后根据群体单株基因型进行作图分析。结果显示,位于第7条染色体上的5个分子标记与Rs基因相连锁,SSR标记BNL2634与Rs基因的遗传距离较小,约为10.3 cM,SSR标记CIR393位于Rs基因另一侧,与Rs基因的遗传距离约为29.1 cM,由此,可将Rs基因定位于第7染色体上。     

基于EST-SSR的木薯分子标记遗传连锁图谱的构建

此实验以木薯推广品种‘KU50’为母本,‘SC124’为父本通过杂交得到包含240个单株的F1分离群体,利用300对EST-SSR引物,20对SSR和20对SRAP引物组合对亲本和部分群体株系进行多态性分子标记筛选,共获得具有多态性的引物110对。在此基础上,利用这110对多态性引物对该F1群体进行分子标记的多态性分析,共获得269个多态性标记。利用JoinMap 3.0软件对这269个多态性标记进行分组和遗传图谱构建,最后获得了一张包含140个标记的木薯分子遗传连锁图谱,其中EST-SSR标记111个,SSR标记22个,SRAP标记7个;共21个连锁群,其中连锁群1和3（LG1、LG3）上的标记位点最多（15个）,LG21标记位点最少（2个）。此遗传连锁图谱的总长度为1314.775 cM,单个连锁群最长为132.904 cM（LG3）,最短为0.431 cM（LG19）,标记间平均长度9.391 cM。     

鲁棉研15号纤维品质性状QTL定位研究

 以陆地棉（Gossypium hirsutum L.）杂交种鲁棉研15号的F₂群体为作图群体,利用SSR标记和JoinMap3.0软件构建遗传连锁图谱;利用复合区间作图法分别对随机组成的3个鲁棉研15号的F_2:3家系亚群体进行纤维品质性状QTL定位。构建的遗传连锁图谱包含116个多态位点,25个连锁群,全长892.25 cM,覆盖棉花总基因组的20.05%,平均每个连锁群4.64个标记,标记间平均距离7.76 cM;根据已有图谱的定位结果,19个连锁群与染色体建立了联系。在3个F_2:3家系亚群体中共检测到46个QTL,其中16个为纤维长度（FL）QTL、7个为纤维强度（FS）、12个为麦克隆值（FM）、6个为伸长率（FE）,5个为整齐度指数（FU）。发现在A_h05、A_h08、A_h09、D_h02染色体上QTL有成簇分布的现象,并在3个亚群体中检测到一些受环境影响较小、稳定遗传的QTL。这些QTL可以在今后应用于分子标记辅助选择。     

陆地棉分子遗传图谱的构建

利用SSR引物对具有抗黄萎病性状的F2群体进行分子遗传图谱构建研究。结果表明：2000对SSR引物在对新陆中10号和新陆早7号的的多态性筛选中,共筛选到89个稳定的SSR多态性位点,其中共显性标记为74个,显性标记15个;利用Mapmaker/EXP（version 3.0b）对89个标记构建了连锁群,其中65个标记位点被分配到19个不同的连锁群上,24个标记位点没有分配到连锁群上;19个连锁群连锁群总的长度962.2cM,覆盖率为17.49%。     

Constructing Molecular Marker Linkage Maps of Chromosome 14Sh and 22Sh and QTL Mapping for Major Traits by Use of Substitution Lines of Gossypium hirsutum L.

CSB14Sh,which is isogenic for its recurrent parent TM-1 except for chromosome 14 short arm,was crossed with TM-1,and the F2 population was produced.A total of 3800 SSR primer pairs covering the whole genome were used to screen polymorphism among two parents,TM-1 and CSB14Sh,and their F1 progeny,which resulted in 15 polymorphic primer pairs.The 15 polymorphic primer pairs amplified 23 marker loci.     

AB-QTL法定位陆海杂种棉花产量相关性状

本研究利用中棉所36和海1配制杂交组合,并用中棉所36为轮回亲本构建高代回交群体。利用3223对SSR引物筛选亲本和F1,筛选到294对含有海1显性带的引物,占筛选引物总数的9.12%。最终对其中的267对引物进行了群体扩增,获得277个SSR标记差异位点。其中,217个标记位点连锁,构建44个连锁群,平均每个连锁群包含4.93个标记位点。图谱覆盖1908.67cM,占棉花基因组的42.89%,平均每个连锁群覆盖43.38cM,标记间平均相距8.80cM。利用陆海杂种BC1F1、BC2F1和BC1S1的表型数据,通过复合区间作图,共检测到9个QTL,解释表型变异6.90%-19.17%。其中3个增效基因来自海岛棉亲本海1,6个增效基因来自陆地棉亲本中棉所36。此外,控制衣分的2个QTL在3个世代都能够检测到,分别解释6.90%和19.17%的表型变异,效应稳定,为进一步分子标记辅助选择奠定了基础。     

陆地棉转录因子的染色体定位

利用植物转录因子PTFD数据库1 116条陆地棉转录因子DNA序列设计的1 455对SSR引物,筛选陆地棉品种/品系渝棉1号、中棉所35、7235和T586,获得66对多态性引物。它们涉及到27个转录因子家族的64个转录因子,其中渝棉1号与中棉所35间23对多态性引物,渝棉1号与T586间30对多态性引物,渝棉1号与7235间33对多态性引物。以多态性引物检测对应重组近交系群体,共获得93个位点。其中,(渝棉1号×中棉所35)群体23个位点,(渝棉1号×T586)群体32个位点,(渝棉1号×7235)群体38个位点。利用转录因子SSR位点与实验室已定位的SSR位点进行遗传连锁分析,将84个位点定位于23条染色体上,其中32个位点分布于A染色体组,52个位点分布于D染色体组。     

利用重组自交系定位棉花第22染色体短臂的纤维品质性状的QTL

 以TM-1的染色体片段代换系CSB22sh和TM-1杂交,构建了包含104个家系的重组自交系（RILs）群体。利用74对具有多态性位点的引物进行检测,构建了包含61个多态性位点,长度为76.93 cM的遗传图谱,平均标记间距离1.26 cM。利用此遗传图谱结合重组自交系群体4个环境下的5个纤维品质性状进行QTL定位,共定位出12个QTLs,解释性状表型变异的2.45%～21.11%;在1,2,3,4个环境中同时检测到的QTLs分别有9,1,1,1个。而利用4个环境平均值进行联合分析定位出个4个QTLs,纤维长度和纤维整齐度的QTLs均为2个,解释性状表型变异的14.37%～19.97%,并且纤维长度和整齐度的QTL在相同的位置。多环境下检测到的QTL可能对标记辅助选择有实际应用价值。     

BAC-derived SSR markers chromosome locations in cotton

Bacterial artificial chromosome (BAC) libraries with large DNA fragment inserts have rapidly become the preferred choice for physical mapping. BAC-derived microsatellite or simple sequence repeats (SSRs) markers facilitate the integration of physical maps with genetic maps. The objective of this research was to identify chromosome locations of the BAC-derived SSR markers in tetraploid cotton. A total of 192 SSR primer pairs were derived from BAC clones of an Upland cotton genetic standard line TM-1 (Gossypium hirsutum L.). Metaphor agarose gel electrophoresis results revealed 76 and 59 polymorphic markers between TM-1 and 3–79 (G. barbadense) or G. tomentosum, respectively. Using deletion analysis method, we assigned 39 markers out of the 192 primer pairs to 17 different chromosomes or chromosome arms. Among them, 19 and 17 markers were localized to A-subgenomes (chromosome 1–13) and D-subgenomes (chromosome 14–26), respectively. The subgenome status for the remaining three markers remained unclear due to their two potential chromosome locations achieved by tertiary monosomic stocks deletion analysis. Chromosomal assignment of these BAC-derived SSR markers will help in integrating physical and cotton genetic linkage maps and thus facilitate positional candidate gene cloning, comparative genome analysis, and the coordination of chromosome-based genome sequencing project in cotton. Disclaimer: Mention of trademark, proprietary product, or vendor does not constitute a guarantee or warranty of the product by USDA, ARS and does not imply its approval to the exclusion of other products or vendors that may also be suitable. The U.S. Government’s right to retain a non-exclusive, royalty-free license in and to any copyright is acknowledged.     

用于区别不同棉花品种基因组特征的微卫星位点筛选

保守性强、重复性好、多态性高的微卫星位点可被有效用于构建作物DNA条形码。选取目前生产上主要推广种植、代表不同来源系统的12个棉花品种作为微卫星位点筛选材料,参考我室构建的四倍体栽培棉种种间高密度遗传图谱信息,从376对覆盖全基因组的SSR引物中,筛选出51对引物可扩增出带型清晰且多态性高的微卫星位点。这些引物在12个供试品种中共产生155个等位位点,每对引物揭示的等位基因位点在2~7之间,平均值为3.04。参照微卫星位点的染色体定位和多态信息,在每条染色体上选择一个多态性相对高的SSR位点,其相应的26对SSR引物被推荐为构建棉花品种DNA条形码的一套首选引物,并初步应用于12个品种的DNA条形码编制。其余25对引物作为候选引物。使用该套引物扩增出的微卫星位点可用于大量棉花品种DNA条形码构建,为棉花品种真实性和纯度的分子鉴定奠定基础。     

陆地棉半野生种系的遗传多样性和亲缘关系分析

2000-2010年以陆地棉标准系TM-1和海岛棉标准系3-79作为对照,将陆地棉的7个半野生种系64份种质资源进行了简单重复序列(SSR)分子标记的遗传多样性和亲缘关系研究.112对SSR引物共检测出502个等位位点,其中多态性位点392个,约占总位点数的78%.每对引物扩增出2～10个等位位点,平均约为4.5个,其...