來自海島棉海1與纖維長度有關(guān)的分子標(biāo)記及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及棉花分子育種技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及到來自海島棉海1與纖維長度有關(guān) 的分子標(biāo)記及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 棉花是世界上重要的經(jīng)濟(jì)作物，棉纖維是重要的紡織工業(yè)原料，棉花在我國國民 經(jīng)濟(jì)中占具重要地位。隨著紡織工業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對棉花纖維 品質(zhì)的要求也越來越高。我國的棉花育種工作者在上世紀(jì)80年代前主要集中在產(chǎn)量的提 高上，纖維品質(zhì)的提高沒有得到足夠的重視，使得我國的棉花品種大多表現(xiàn)為產(chǎn)量高，品質(zhì) 差。進(jìn)入90年代中后期，纖維品質(zhì)的育種已成為棉花分子育種的一個重要目標(biāo)。纖維長度 是纖維品質(zhì)性狀的一項(xiàng)重要指標(biāo)。培育纖維較長的品種是紡高檔紗和出高檔棉織品的要求 之一，也是實(shí)現(xiàn)棉花機(jī)械化采收的一個重要要求。
[0003] 陸地棉因產(chǎn)量高，適應(yīng)性廣，被大面積種植，其產(chǎn)量占世界棉花產(chǎn)量的95%W上， 但纖維品質(zhì)一般，而海島棉因產(chǎn)量低、適應(yīng)范圍小而不被廣泛種植，但海島棉具有纖維長、 強(qiáng)、細(xì)等優(yōu)異的纖維品質(zhì)因此挖掘海島棉的優(yōu)異纖維品質(zhì)基因，把海島棉優(yōu)異纖維品質(zhì)基 因轉(zhuǎn)移到陸地棉背景中，對我國陸地棉纖維品質(zhì)的提高有著重要的意義。
[0004] 棉花的纖維品質(zhì)性狀屬于多基因控制的數(shù)量性狀。品質(zhì)性狀之間存在復(fù)雜的相 關(guān)關(guān)系，尤其是主要纖維品質(zhì)性狀與產(chǎn)量性狀之間存在顯著或不顯著負(fù)相關(guān)，給棉花纖維 品質(zhì)與產(chǎn)量的同步改良帶來了難度。采用傳統(tǒng)的育種方法，每一世代的品質(zhì)選擇都需等到 棉花吐絮后收取棉花進(jìn)行纖維品質(zhì)檢測后才能決定，而且纖維品質(zhì)性狀受環(huán)境影響較大， 使得表型選擇準(zhǔn)確性差、周期長、效率低，育種進(jìn)展緩慢。分子生物學(xué)W及數(shù)量性狀基因位 點(diǎn)作圖方法的發(fā)展為棉纖維品質(zhì)改良提供了有效手段。利用與目標(biāo)QTL緊密連鎖的分子標(biāo) 記，對目標(biāo)性狀跟蹤選擇，可W減少育種過程中選擇的盲目性，有利于打破連鎖累寶。
[0005] 分子標(biāo)記輔助選擇是借助分子標(biāo)記對目標(biāo)性狀的基因型直接進(jìn)行選擇，而不必考 慮作物生長時期和發(fā)育條件，可在早期進(jìn)行選擇，又能減少來自同一位點(diǎn)不同等位基因或 不同位點(diǎn)的非等位基因間的相互干擾，有利于快速壘集目標(biāo)基因，加速回交育種進(jìn)程，克服 不利性狀連鎖，極大地縮短了育種時間，減少了群體種植規(guī)模。分子標(biāo)記輔助選擇對同步改 良纖維品質(zhì)和產(chǎn)量、多性狀基因聚合、快速培育棉花新品種等具有無比優(yōu)越性。利用不同的 陸海雜種群體進(jìn)行連鎖圖譜的構(gòu)建和重要纖維品質(zhì)性狀的的'L篩選，取得了很大研究進(jìn)展 為纖維品質(zhì)性狀的分子標(biāo)記輔助選擇打下了良好的基礎(chǔ)，有少量QTLs或與之連鎖的分子 標(biāo)記已應(yīng)用于分子標(biāo)記輔助選擇育種中。
[0006] 但是，現(xiàn)有研究中多數(shù)是利用分離群體，或只在單個環(huán)境下檢測得到的結(jié)果，因此 缺乏穩(wěn)定性和可靠性，且有些研究最初的目的只是為了進(jìn)行目標(biāo)基因的定位，在實(shí)驗(yàn)材料 的選擇上沒有考慮和育種材料相結(jié)合，還很難應(yīng)用到育種中。漸滲系（或?qū)胂?，又叫?色體片段代換系CSSLs)，基因組中只含有少數(shù)供體親本的染色體片段，大部分遺傳背景與 受體親本一致，減少了遺傳背景的干擾，提高了giL檢測的準(zhǔn)確性。
[0007] 本發(fā)明利用陸地棉早熟背景的陸海漸滲系通過多環(huán)境giL篩選鑒定，篩選出穩(wěn)定 的纖維長度QTLs及其緊密連鎖的分子標(biāo)記，并利用與運(yùn)些giL緊密連鎖的分子標(biāo)記篩選出 纖維較長的株系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服傳統(tǒng)育種中表型選擇準(zhǔn)確性差、周期長、效率低、等許多缺點(diǎn)，解決纖維 品質(zhì)育種進(jìn)展緩慢的問題。本發(fā)明W生產(chǎn)上大面積種植的陸地棉品種中棉所36為輪回親 本，海島棉品系海1為供體親本，構(gòu)建了陸海漸滲系群體，并進(jìn)行了多環(huán)境產(chǎn)量和品質(zhì)性狀 的評價，為挖掘海島棉纖維品質(zhì)性狀的Q化、直接培育用于育種的新品系奠定了基礎(chǔ)。
[0009] 本發(fā)明的目的是提供來自海島棉海1與纖維長度有關(guān)的分子標(biāo)記。
[0010] 本發(fā)明的再一目的是提供一種陸地棉纖維長度輔助育種方法。
[0011] 本發(fā)明的再一目的是提供上述來自海島棉海1與纖維長度有關(guān)的分子標(biāo)記的應(yīng) 用。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的來自海島棉海1與纖維長度有關(guān)的分子標(biāo)記，所述分子標(biāo)記為 PGMLOI86I33。、D化02092。。和CGR5565 巧〇，
[0013] 其中，各分子標(biāo)記的特異性引物序列和擴(kuò)增的目的片段長度如下：
[0014]①PGMLOI86I33。正向引物序列為GGAACCGCAATACCACAACT，
[0015] 反向引物序列為CAACCAGTTTATGTGACGGG，擴(kuò)增長度為330bp的海1的DNA片段； [001引 ②DPL0209200
[0017] 正向引物序列為GAAGGAACCTCGTGATTATTTGAG，
[0018] 反向引物序列為GACCGGTAGACAGAGATGAGAAAT，擴(kuò)增長度為200bp的海1的DNA片 段；
[001 引 ③CGR5565i加
[0020] 正向引物序列為GCCATTAACCCATTAGGCAA，
[0021] 反向引物序列為GCCATTGGAGCTTATAAGGATG，擴(kuò)增長度為150bp的海1的DNA片段。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的與陸地棉纖維長度輔助育種方法，使用SSR標(biāo)記PGML0186133。、 0化02092。。和CGR5565U。在與海島棉海1等有關(guān)的育種群體中對纖維長度性狀進(jìn)行分子 標(biāo)記選擇，可提高陸地棉的纖維長度。該方法所用的分子標(biāo)記PGMLOI86I33。、D化02092。。 和CGR5565is。分別與棉花纖維長度性狀的3個QTLs:qFk6-l、qFkll-l和qFk20-l(FL 是纖維長度的英文單詞fiberlength的縮寫。的'L的命名：q+性狀名稱英文縮寫+染 色體序號+同一染色體上控制該性狀QTL的順序編號。如：qFk6-l表示在第6條染色 體上控制纖維長度的第1個QTL。）緊密連鎖。運(yùn)3個纖維長度性狀的QTLs:qFk6-l、 qFkll-l和qFk20-l，分別位于染色體化r6、化rll和化r20上，都來源于海島棉海1，對 棉花纖維長度的貢獻(xiàn)率分別為3. 69-8. 80 %、3. 50-6. 71 %和3.66-8. 46%，加性效應(yīng)分別 為 0. 27-0. 43cm、0. 26-0. 36cm和 0. 30-0.45畑1。
[0023] 本發(fā)明不僅有助于篩選超長纖維材料，為今后海島棉海1雜交、回交后代及其衍 生品系的纖維長度性狀育種利用提供了極大的便利，同時也為QTL的精細(xì)定位及基因克隆 奠定基礎(chǔ)。
[0024] 使用本發(fā)明可W在苗期預(yù)測纖維長度的高低并進(jìn)行淘汰，進(jìn)而可W快速篩選長纖 維的株系用于棉花纖維品質(zhì)育種，輔助育種選擇目標(biāo)明確，節(jié)約成本。通過與長纖維性狀的QTLs緊密連鎖的分子標(biāo)記在與海島棉海1等有關(guān)的育種群體中的分子標(biāo)記選擇，快速地提 高現(xiàn)有陸地棉品種的纖維品質(zhì)，W克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0025] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的與海島棉海1相關(guān)的陸地棉纖維長度性狀提高的分子標(biāo)記選擇 方法，使用與海島棉海1纖維長度性狀緊密連鎖的SSR標(biāo)記PGMLOI86I33。、D化02092。。和 CGR5565is。在與海島棉海1有關(guān)的育種群體中進(jìn)行分子標(biāo)記選擇，可提高陸地棉棉纖維長 度0. 27-0. 43cm、0. 26-0. 36cm和0. 30-0.45畑1。該方法包括W下步驟：苗期單株提取DNA; 使用分子標(biāo)記PGMLOI86I33。、D化02092。。和CGR556515。對群體單株的基因型進(jìn)行分子檢測； 對檢測結(jié)果進(jìn)行分析；選擇帶有海島棉海1特征條帶的植株，運(yùn)些中選單株的纖維長度得 到不同程度的提高。
[0027] 通過運(yùn)些分子標(biāo)記選擇可獲得纖維長度得到提高的陸地棉品種，加速棉花纖維品 質(zhì)的育種進(jìn)程。
[0028] 上述一種提高陸地棉纖維長度性狀的分子標(biāo)記選擇方法，所設(shè)及的分子標(biāo)記是通 過W下方法按照下列步驟獲得的：
[0029] (1)采用早熟陸地棉中棉所36為受體親本，海島棉海1為供體親本，組配陸海雜 交組合，利用中棉所36為輪回親本進(jìn)行回交，連續(xù)自交，構(gòu)建了陸海漸滲系材料；
[0030] (2)對408個漸滲系設(shè)置S年五個環(huán)境（2010安陽，2011年安陽、新疆和迂寧， 2014年新疆）的試驗(yàn)，進(jìn)行田間農(nóng)藝性狀的調(diào)查和纖維品質(zhì)測定，并提取每個代換系DNA， DNA按照化tersonetal. (1993)的方法提取。
[00引]做從W中棉所36X海1BCA群體構(gòu)建的高密度分子遺傳連鎖圖譜（ShiYZ，et al.JournalofIntegrativePlantBiology, 2015, 57 巧）：450-467)上，每隔大約 5-lOcM 選擇一個SSR標(biāo)記，最終挑選出能夠覆蓋棉花全部26條染色體的530個標(biāo)記位點(diǎn)，并用其 對上述（2) 408個漸滲系材料DNA進(jìn)行基因型檢測。
[0032] (4)利用S年五個環(huán)境（2010安陽，2011年安陽、新疆和迂寧，2014年新疆）的纖 維長度性狀的表型數(shù)據(jù)和基因型數(shù)據(jù)，進(jìn)行纖維長度性狀的多環(huán)境的'L定位分析，獲得四 個環(huán)境穩(wěn)定的纖維長度性狀的QTLs,其中有3個giL是新發(fā)現(xiàn)的，運(yùn)3個giL為qFk6-l、 qFkll-l和qFk20-l(表3)，分別位于染色體化r6X虹11和化r20上，增效基因都來源于 海島棉海1，對棉花纖維長度的貢獻(xiàn)率分別為3. 69-8. 80%、3. 50-6. 71%和3.66-8. 46%， 加性效應(yīng)分別為0. 27-0. 43cm、0. 26-0. 36cm和0. 30-0. 45cm;與運(yùn)3個纖維長度性狀的 QTLs緊密連鎖的SSR分子標(biāo)記分別為PGMLOI86I33。、D化02092。。和CGR5565 150。
[0033] 各分子標(biāo)記的引物序列和擴(kuò)增的目的片段長度如下：
[0034]①PGMLOI86I33。正向引物序列為GGAACCGCAATACCACAACT，
[0035] 反向引物序列為CAACCAGTTTATGTGACGGG，擴(kuò)增長度為330bp的海1的DNA片段；
[0036]②DPL0209200
[0037]正向引物序列為GAAGGAACCTCGTGATTATTTGAG，
[0038] 反向引物序列為GACCGGTAGACAGAGATGAGAAAT，擴(kuò)增長度為200bp的海1的DNA片 段；
[0039]③CGR5565is〇
[0040] 正向引物序列為GCCATTAACCCATTAGGCAA，
[0041] 反向引物序列為GCCATTGGAGCTTATAAGGATG，擴(kuò)增長度為150bp的海1的DM片段。
[0042] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0043] 本發(fā)明提供了一種提高陸地棉纖維長度性狀的分子標(biāo)記選擇方法，使用分子標(biāo)記 PGMLOI86I33。、D化02092。。和CGR556515。在與海島棉海1有關(guān)的育種群體中進(jìn)行分子標(biāo)記選 擇，可提高纖維長度 0. 27-0. 43cm、0. 26-0. 36cm和 0. 30-0.45畑1。
[0044] 使用運(yùn)些分子標(biāo)記可W在棉花苗期進(jìn)行選擇，提高纖維長度性狀的選擇效率。本 發(fā)明不但有助于解決我國棉花纖維長度育種進(jìn)展緩慢的問題，而且有助于克服傳統(tǒng)育種技 術(shù)對纖維品質(zhì)鑒定存在的成本高、時間長、穩(wěn)定性低、準(zhǔn)確性差、效率低等不足，快速地提高 現(xiàn)有陸地棉品種的纖維長度，大大加快我國高優(yōu)質(zhì)纖維新品種的培育與種子產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面通過具體實(shí)施例方式的詳細(xì)描述來進(jìn)一步闡明本發(fā)明，但并不是對本發(fā)明的 限制，僅僅作示例說明。
[0046] 實(shí)施例1篩選分子標(biāo)記
[004