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杜雄明/宋宪亮团队合作解析棉花外源片段引起的偏分离现象

点击次数:44 发布时间:2020-11-07

近日,中国农业科学院棉花研究所杜雄明团队和山东农业大学宋宪亮团队合作在Industrial Crops & Products在线发表题为Alien genomic introgressions enhanced fiber strength in upland cotton (Gossypium hirsutum L.)的研究论文。该研究发现超级优质纤维种质J02-508的D08染色体上一个大片段区间(7.073-60.027 Mb)来自二倍体野生棉瑟伯氏棉(D1),该区间引起严重的偏分离现象,进一步发现在该区间有一个与纤维强度显著相关的稳定QTL。该研究为解析标记偏分离、外源片段导入及关键农业性状之间的相互关系提供了分子生物学证据。

 

偏分离是生物界普遍存在的现象,在许多动植物物种中普遍存在。在种间群体中,偏分离通常被认为是阻止物种间基因流动的生殖障碍,偏分离程度与物种分化程度之间存在正相关关系。在植物育种过程中,偏分离的分析有助于理解种内或种间杂交产生杂zhong致死和基因非正常分离等特殊现象,也可以分析定位重要的农艺性状相关基因,特别是涉及从相关野生种向栽培种导入的情况。偏分离的标记不符合遗传作图分析中假设的标准分离比,会影响遗传作图及QTL定位的准确性,但是直接去掉偏分离标记可能会错失与生物关键遗传特性有关的含偏分离标记的染色体区域。

 

该研究以纤维强度较高(>38 cN/tex)的导入系J02-508与纤维品质差的陆地棉系ZRI015杂交,建立分离群体,通过简化基因组(GBS)测序技术进行纤维品质QTL定位。研究过程中发现,J02-508与ZRI015组配的F5群体存在显著的标记偏分离现象,26条染色体上偏分离标记所占的比例平均达到83.13%。其中D08染色体上分布的标记总数最多,偏分离标记所占的比例也最gao达99.39%。通过综合Binmap图谱关联分析和DistortedMap软件校正图谱与QTL定位两种方法对D08染色体上所有标记再次分析,在D08染色体上发现了一个与纤维强度显著相关的稳定QTLqFS_D08,LOD = 11.49),该QTL在D08染色体上物理间隔约53 Mb

研究进一步利用3,227份棉花材料的重测序数据,确定了J02-508材料中外源片段的供体是二倍体野生棉瑟伯氏棉(D1,通过序列分析、PCR验证等多种方法确定J02-508材料中外源片段区间为7.073-60.027 Mb,来自于瑟伯氏棉的CM013381.1染色体。该外源片段区间与qFS_D08的染色体区间重合,与群体中标记偏分离现象和纤维强度性状相关

 

标记偏分离现象和外源片段导入是遗传研究中常见的现象,在其它物种中也有单独报道。该研究结果表明,以前被淘汰的偏分离标记可能与有价值的性状有关,尤其是在分析可能携带大量外源染色体片段的导入系时,应改进传统的QTL定位策略。该研究不仅有助于了解棉花种间杂交在育种中的重要性,而且为利用Illumina重测序数据分析大尺寸外源基因组片段提供了新思路。

 

山东农业大学和中棉所已毕业博士生王丽媛和中国农业科学院棉花研究所何守朴副研究员为论文的共同第yi作者,中国农业科学院棉花研究所杜雄明研究员和山东农业大学宋宪亮教授为论文共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划、山东省现代农业产业技术体系、山东省自然科学基金和转基因育种重点项目等的资助。

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