引言
【研究意义】作物多数的农艺、产量、品质、抗逆性等重要性状均属于多基因控制的数量性状。数量性状在分离后代中呈连续的表型变异, 每个数量性状的基因座对表现型的贡献率微小、对环境反应敏感, 因此, 进行QTL分离和鉴定难度大[1]。大量分子标记的开发和数量性状统计解析技术的快速发展, 为作物数量性状的全面深入研究提供了平台。随着分子标记的不断开发, 棉花的遗传图谱日益饱和[2, 3], 棉花的QTL定位不断深入发展, 已在棉花中鉴定出来的QTL涉及纤维品质[4, 5]、农艺性状[6, 7, 8]、抗病抗逆[9, 10, 11, 12, 13]、生育期[14, 15]等许多重要性状, 这也促使棉花的标记辅助育种深入研究。新陆早棉花品种是新疆北疆地区本地化选育和主栽的品种, 具有独特的农艺性状和优良的纤维品质, 对新陆早棉花品种的农艺和纤维品质重要目标性状进行关联分析, 寻找与早熟棉农艺和纤维品质相关的优异等位变异和典型材料, 可为棉花后期利用数量性状位点定位目标基因和图位克隆奠定基础, 同时也为早熟棉花品种分子设计育种提供依据。
【前人研究进展】分子标记技术已经广泛地应用在棉花品种的起源[16, 17, 18]、遗传多样性分析[19, 20, 21]、分子遗传连锁图谱构建及重要性状QTL定位[22, 23, 24, 25]等领域。随着棉花分子标记的大量开发、遗传图谱的高度加密、生物信息学的迅速发展以及解析植物复杂数量性状生物软件的不断成熟, 关联分析已经在棉花重要数量性状研究中被初步应用。以陆地棉为材料, 一些学者对农艺、纤维品质、产量及抗病性性状进行了关联分析研究, 获得与以上性状相关联的标记位点和典型材料[6, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32]; 此外, Wang等[33]以海岛棉为材料对产量和纤维品质性状进行关联分析, 获得26个位点与产量性状相关, 46个位点与纤维品质性状相关; Kantarzihe等[34]、贺道华等[8]、王莉萍等[35]通过对来源于陆地棉、海岛棉及亚洲棉材料的农艺、纤维品质及抗病性性状进行关联分析, 获得与性状相关联的标记位点。
【本研究切入点】近年来, 应用关联分析的方法发掘植物数量性状基因已成为目前国际植物基因组学研究热点之一[36]。关联分析（association analysis）, 又称连锁不平衡作图（linkage disequilibrium mapping, LD）或关联作图（association mapping）, 是一种以连锁不平衡为基础, 将目标性状的多样性与基因（位点）多态性结合起来分析, 直接鉴定出与表型变异密切相关的具有特定基因功能（标记）位点[37]。与传统的连锁分析比较, 关联分析具有以下优点：以自然群体为材料; 检测同一座位的多个等位基因; 可达到单基因水平[38, 39]。但是, 连锁分析和关联分析在QTL定位的精度和广度、提供信息量、统计分析方法等方面明显的互补, 连锁分析初步定位控制目标性状等位基因的位置, 关联分析可快速对目标基因进行精细定位[40, 41, 42], 结合两者优点, 鉴于目前棉花通过连锁分析已经定位大量与农艺和纤维品质性状相关的QTL, 本试验收集新疆早熟棉的原原种全套资源（2013年以前审定品种）, 以新陆早棉花品种遗传多样性分析[43]为基础, 利用关联分析方法挖掘与新陆早棉花品种农艺和纤维品质性状相关的优异等位变异及对应的载体材料。关于全面系统地对新疆早熟棉品种利用关联分析挖掘优异的等位基因, 解析载体材料聚合的优异等位变异及在分子设计育种中的应用未见报道。
【拟解决的关键问题】本研究以新陆早51份棉花品种为材料, 选用均匀分布于染色体且多态性高的75对SSR标记, 分析群体的遗传结构和连锁不平衡, 对4种环境下农艺和纤维品质性状的表型性状与基因型进行关联分析, 挖掘与农艺和纤维品质性状相关联的优异等位变异及携带优异等位基因的载体材料, 利用获得优异等位变异和典型材料为将来新陆早棉花品种分子设计育种奠定基础。
http://chinaagrisci.com/article/2015/0578-1752-48-15-2891.html