陆地棉核心种质产量性状一般配合力的分子机理初探

Cotton germplasms is an key material basis for genetic improvement production. General combining ability (GCA) of crops is one of the important index in breeding evaluation. The investigation of the genetics and molecular mechanism of GCA has important theoretical significance and application value for greatly increasing breeding efficiency and controllable. At the present time, the genetics and molecular basis of GCA has been largely overlooked. In our previous study, investigation of the major yield traits of 205 core collections and 1000 hybrid combinations were arranged in three ecological regions for two years. The proposed project will analyze population structure and the allele-specific expression of these core collection based on the yield traits, GCA, RAD-Seq approach, transcriptome sequence and the cotton genome sequence of A2/D5 or AD1. Moreover, GCA is also regarded as a trait to explore the associated SNP and genes by association analysis. This study not only could clarify the formation and molecular regulation mechanism of GCA, but also could provide theoretical basis and new method for research and utilization of cotton germplasm resources.

种质资源是棉花育种的重要物质基础。作物一般配合力（GCA）是育种亲本的评价指标之一，研究其遗传和分子调控机理对显著提高亲本选育的效率及亲本选育过程的可控性具有重要意义和应用价值。目前，棉花GCA的遗传学与分子生物学基础仍不明确。研究团队利用205份陆地棉核心种质及其1000个杂交组合进行了2年3试验点的主要产量性状鉴定。本项目将在此基础上，通过其产量性状及其GCA分析、简化基因组测序（RAD-Seq）和转录组测序，参考棉花A2、D5或AD1基因组序列，大规模发掘SNP标记，深入分析我国陆地棉核心种质产量性状GCA的优势群体结构、相关基因表达模式，挖掘与GCA紧密关联的SNP标记和基因，探讨产量性状GCA的形成与分子调控机制，拟期为我国棉花种质资源研究和利用提供理论依据与新方法。

作物一般配合力（GCA）是育种亲本的评价指标之一，研究其遗传和分子调控机理对显著提高亲本选育的效率及亲本选育过程的可控性具有重要意义和应用价值。目前，棉花GCA的遗传学与分子生物学基础仍不明确。利用不完全双列杂交（NCII）实验设计配制的1128个F1及其286个亲本（282个母本、4个父本）的产量性状数据，对陆地棉核心种质的一般配合力进行了评价和分子解析。明确了286份核心种质的基因型和群体结构，根据群体结构分析结果，进行了5个亚群10个产量和纤维品质相关性状一般配合力的比较分析；根据亲本的地理来源，将其分成6类。利用亲本基因型与亲本表型和一般配合力（GCA）进行全基因组关联分析（GWAS），采用混合线性模型（MLM），利用F1基因型与F1表型、各杂种优势指标（包括中亲优势MP、超亲优势HB、竞争优势CH和优势指数HI）和特殊配合力（SCA）进行GWAS；共关联到5314个SNPs｛–log(p)≥4｝，其在A、C、D、E的4个基因组中分布并不相同；确定了103个与产量性状及其GCA紧密相关的SNP 标记；挖掘了4个可能与 GCA 紧密相关的基因；提供了19份综合性状好的高 GCA优异种质。.因此，借助新一代高通量测序和数量遗传学的成熟研究方法，阐明棉花优异种质不同性状一般配合力的形成与分子调控机制，挖掘相关的有利基因，提供优异种质，将为我国棉花基因挖掘与利用、种质改良与创新、资源高效发放与利用提供了理论依据和新方法。