陆地棉第21染色体纤维品质性状QTL精细定位及候选基因鉴定

Cotton is important natural fiber crop in the world. It is essential to fine-map QTL affecting fiber quality traits and identify QTL candidate gene for cotton molecular breeding. In our previous study, the environment-stable QTL for fiber quality trait was mapped on chromosome 21 in upland cotton recombinant inbred line population (T586 × Yumian 1). To fine-map the fiber quality QTL and identify QTL candidate gene on chromosome 21, the present study selects a recombinant line RIL020 from upland cotton recombinant inbred line population (T586 × Yumian 1) to cross with Yumian 1 and develop a (RIL020 × Yumian 1) F2 population with about 5000 individuals. For RIL020, the fiber quality trait QTL region on chromosome 21 originated from T586 whereas the other chromosome regions originated from Yumian 1. The new SSR primers designed from the G. raimondii sequence, which responds to the QTL region, are used to construct a saturated QTL region map on chromosome 21. Based on the fiber quality identified from F2, F3,F4 and F5 recombinant lines, QTL isogenic recombinant analysis will be used to fine-map the fiber quality QTL on chromosome 21. Markers within the QTL region will be used to screen the BAC bank, which was developded from T586 genome, and the positive BAC clones will be sequenced. The putative QTL candidate genes are confered from BAC sequences according to bioinformatics. The RT-PCR and QPCR will be used to analyze the tissue expression patterns of putative candidate genes, and the candidate genes of variety Yumian 1 and T586 will be cloned. The result will pave a way for marker breeding in cotton.

棉花是重要的天然纤维作物，精细定位纤维品质性状QTL和鉴定QTL 候选基因对棉花育种意义重大。项目组前期利用（T586×渝棉1号）RIL群体，在第21染色体检测到环境稳定的纤维品质性状QTL。为进一步精细定位第21染色体纤维品质性状QTL和鉴定QTL候选基因，本项目选择第21染色体QTL区域来源T586（其他区域来源渝棉1号）的株系RIL020与渝棉1号杂交，建立包括5000株左右的F2群体。利用QTL区域对应的雷蒙德氏棉序列设计SSR引物，构建QTL区域饱和图谱，筛选重组单株。结合（RIL020×渝棉1号）F3、F4和F5重组系的纤维品质鉴定结果，采用QTL近等基因重组系分析法精细定位纤维品质性状QTL。利用QTL区域标记筛选T586基因组BAC库，并对阳性克隆测序。根据BAC序列推测QTL初步候选基因。利用RT-PCR和QPCR技术分析初步候选基因的组织表达特性，确定并克隆候选基因。

棉花是重要的天然纤维作物，精细定位纤维品质性状QTL和鉴定QTL候选基因对棉花育种意义重大。为精细定位项目组前期利用（T586×渝棉1号）RIL群体在第21染色体检测到的纤维品质性状QTL，本研究选择第21染色体QTL区域来源T586（其他染色体区域来源渝棉1号）的重组系RIL051与渝棉1号杂交，建立了包括799个单株的F2群体。根据初步定位QTL区域对应的雷蒙德氏棉基因组序列设计SSR引物与第21染色体上原有的SSR标记，构建了第21染色体纤维品质性状QTL区域高密度遗传连锁图谱，利用F2和F2:3纤维品质性状检测结果，将第21染色体纤维比强度和马克隆值QTL定位于SSR标记SWU1713与SWU1715之间（遗传距离为0.56cM），与绿色纤维Lg基因共分离。SWU1713和SWU1715区域对应雷蒙德氏棉基因组物理距离26.65Kb，该区域仅存在一个编码R2R3-MYB转录因子MYB9的注释基因Gorai.007G362200。根据注释基因基因组序列开发的序列标签位点标记STS36220与绿色纤维性状共分离标记，表明陆地棉第21染色体纤维品质QTL与绿色纤维Lg为同一基因控制。从渝棉1号和RIL051中克隆得到MYB9基因全长DNA序列分别为3148和3153 bp。RIL051启动子区域比渝棉1号多了两个629 bp的重复序列。渝棉1号第3个外显子区域的1969至1970之间一个碱基C删除。qRT-PCR分析表明RIL051的MYB9表达显著高于渝棉1号。研究结果将为解析棉花绿色纤维形成的机理以及绿色纤维与纤维品质的关系奠定基础。