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原标题:棉花基因组变异与小小质量和生产技术遗传商量

浏览次数:58 时间:2020-03-22

中美首次联合开展棉花基因组测序研究

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“棉花基因组变异与纤维品质和产量遗传研究”取得新进展

[作者:记者范建] [来源:科技日报] [关键字:中国美国棉花科研合作]]

日前,中国农业科学院棉花研究所联合国内多家科研机构开展的亚洲棉和陆地棉2项研究成果同时在线发表于《自然遗传学》。两项研究揭示了亚洲棉在中国的演化历史,并鉴定到大量与陆地棉纤维长度、纤维强度密切关联的主效QTL位点。

加拿大pc28,5月8日,国际权威期刊Nature Genetics在线发表了由中国科学家完成的一项在棉花基因组变异和纤维性状遗传领域的研究成果,该研究通过首次对来自中、美、澳等主要植棉国的419份陆地棉核心种质的基因组重测序,确定了一系列在长期的自然选择和人工选育过程中,与棉花纤维长度、强度、铃重、衣分等重要性状相关的基因组变异和位点及其分布规律,为棉花重要性状定向育种提供了较为精准的标记和基因资源。

“棉花的纤维基因和杨树的基因十分相似”。这是中美联合主持的棉花基因组测序中的最新发现。记者10日从中国农科院棉花研究所主办的国际棉花基因组大会了解到,中美首次联合主持开展的陆地棉基因组测序研究,已从两条染色体上找到363个基因,这对棉花的优质、高产和抗病有非常大的好处。从而实现从经验育种到定向育种,从传统育种向分子育种的跨越。

“亚洲棉多样性及演化的遗传学基础研究”由棉花所李付广团队与中国农业科学院深圳农业基因组研究所、武汉大学、安阳工学院合作,通过对243份二倍体棉花种质材料进行重测序,构建了完整的棉花A基因组变异图谱,揭示了亚洲棉在中国的演化历史,为基因功能的挖掘和分子育种奠定了基础。该研究表明亚洲棉在中国的传播过程中逐渐形成了华南、长江及黄河流域三种生态型,同一生态型内部的材料具有更为相似的基因型。研究通过比较不同生态型群体之间的分化程度,共鉴定出163个遗传分化区间,揭示了人工选择及生态地理对基因组的影响;通过聚类及驯化相关性状分析,揭示了中国的亚洲棉可能最早来源于华南,从南往北逐渐扩散到长江和黄河流域。发现了决定亚洲棉抗病性的关键变异位点,此位点变异使得谷胱甘肽转移酶基因启动子上的顺式作用元件发生变化,进而影响病菌入侵时基因表达水平,从而使得棉花细胞的“解毒”能力增强。研究发现3-酮脂-ACP合成酶基因的一个非同义突变是导致亚洲棉种子棕榈酸含量差异的主要原因。

该研究通过对上述419份陆地棉核心种质进行深度达6.55倍的基因组重测序,鉴定出3665030个单核苷酸多态性。研究人员通过与陆地棉野生种系全基因组功能基因SNP变异比较,首次发现23876个基因无任何SNP变异,表明这些基因在长期驯化过程中高度保守;发现33899和6957个基因分别表现为SNP变异数减少和增加,暗示这些基因应是育种改良予以重点关注的基因。同时,研究人员在我国黄河流域、长江流域和西北内陆3大棉区6个地点12个环境鉴定了与纤维长度、强度、铃重、衣分等13个纤维品质和产量性状,获得了近20万个表型数据。基于测定的3665030个SNP的全基因组关联分析,研究人员共鉴定出11026个与13个性状显著关联的SNP,并找到了多个与纤维长度、强度等显著关联的SNP所在的基因位点。

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