来自陆地棉的与棉花纤维强度相关的分子标记及其应用

摘要

本发明涉及棉花分子育种领域，具体涉及来自陆地棉的与棉花纤维强度相关的分子标记及其应用。所述分子标记包括CGR6078、DPL0041和BNL1707，以用于棉花纤维强度的标记辅助选择。

说明书

技术领域

本发明涉及棉花分子育种领域，具体涉及来自陆地棉的与棉花纤维强度相关的分子标记及其应用。

背景技术

棉纤维是一种优良的天然纤维，是重要的纺织工业原料。纺织工业的发展更多地要求更强、更细和更整齐的棉纤维。

传统育种方法在棉花育种过程中发挥了重要的作用，然而，纤维品质与产量的负相关依然存在，即使是纤维品质各个性状之间也存在复杂的相关关系，这些导致了传统育种策略中产量和品质往往难以兼顾，品质性状内部各个指标间的匹配还不理想。由于环境对基因效应的影响，使得育种家对目标性状选择费时费力，传统育种方法效率较低。

连锁作图在解析数量性状基因方面存在一些问题：(1)QTL检测主要依赖一个或少数几个亲本组合，以此进行分子标记辅助选择MAS，不能有效利用更多的种质资源和更广泛的遗传多样性。(2)来自于棉花种间杂交群体定位的QTL，难以直接应用于陆地棉的MAS；而来自陆地棉种内杂交群体定位的QTL，具有较强的“群体专一性”，在其他育种群体后代中进行MAS时仍然存在一定的困难。已定位的QTL，除少数应用于标记辅助选择，大多数QTL需在种质资源群体中进一步证实。

现有纤维品质性状的分子标记辅助选择在试验材料的选择上没有考虑和育种材料相结合，还很难应用的育种实践中。本发明利用陆地棉骨干品种或品系构成的自然群体，挖掘与目标性状关联的分子标记及其优异等位变异，显著提高标记辅助选择的进度。

发明内容

本发明通过挖掘陆地棉骨干品种或品系中与棉花高强纤维关联的分子标记及其优异等位变异，利用这些与纤维强度关联的SSR(Simple Sequence Repeats，简单序列重复)分子标记的等位变异进行DNA水平上的早期辅助选择。

根据本发明的与棉花纤维强度相关的主效分子标记包括CGR6078、DPL0041和BNL1707三个标记，

所述标记CGR6078的引物序列为：

CGR6078F：CATGCAAGAAAGCTGCTCAA

CGR6078R：TAGGCATGTGTCTCCGTGTG

标记DPL0041的引物序列为：

DPL0041F：GCATCATATCATGTCCCATTACAC

DPL0041R：GGGAGAGAGTGTAGTATGTTTGGG

标记BNL1707的引物序列为：

BNL1707F：TCCTAGGCTGAGTGAGGGCT

BNL1707R：AATGACGTCGTTTTATGCCC

根据本发明的与棉花纤维强度相关的分子标记，其相应的优异等位基因分别为CGR6078-2、DPL0041-2和BNL1707-3。

根据本发明的具体实施方式，与棉花纤维强度相关的主效分子标记，是通过以下方法获得的：

1、以172份陆地棉骨干品种或品系多代自交，并构建自然群体，其中64份来自黄河流域棉区，25份来自长江流域棉区，55份来自西北内陆棉区，18份来自北部特早熟棉区，10份为国外引进；

2、提取自然群体叶片基因组DNA；

3、从与陆地棉重要性状连锁或关联的分子标记中共选取1080个标记(引物)，利用自然群体的12个材料DNA进行扩增，通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选多态性引物；

4、筛选出的多态性引物对自然群体进行基因型扫描，记录个体标记基因型时以KK1543为参照，与KK1543带型相同的记为1，第一种与其不同的记为2，第二种与其不同的记为3，依次类推，作为该位点的等位变异，构成各材料的等位变异矩阵。

5、利用STRUCTURE 2.3软件和70个不连锁或弱连锁的分子标记对172份陆地棉品种资源进行基于贝叶斯模型的群体结构分析，最终确定CGR6078、DPL0041和BNL1707是与纤维强度相关的主效分子标记。

本发明具有如下有益效果：

本发明所涉及的与纤维强度关联的分子标记CGR6078、DPL0041和BNL1707，在2012年河南新乡和新疆石河子，2013年河南新乡和新疆石河子四个环境中均检测到，且平均贡献率均大于10％，分别解释表型变异的16.71％、21.14％和13.48％，是与纤维强度稳定关联的主效分子标记。

CGR6078在所有材料扩增出3个等位基因，优异等位基因为CGR6078-2，等位基因效应为2.22，说明该等位基因能够增加纤维强度2.22cN/Tex。DPL0041在所有材料扩增出2个等位基因，优异等位基因为DPL0041-2，等位基因效应为2.91，说明该等位基因能够增加纤维强度2.22cN/Tex。BNL1707在所有材料扩增出3个等位基因，优异等位基因为BNL1707-3，等位基因效应为5.57，说明该等位基因能够增加纤维强度5.57cN/Tex。综上所述，与纤维强度稳定关联的主效分子标记CGR6078、DPL0041和BNL1707及其优异等位基因，可以用于棉花纤维强度的标记辅助选择。

附图说明

图1显示本发明的与棉花纤维强度相关的分子标记及优异等位基因，BNL1707-3、CGR6078-2、和DPL0041-2分别为相应的优异等位基因。

图2显示本发明中与棉花纤维强度相关的主效分子标记BNL1707、CGR6078和DPL0041在部分材料中的基因型，其中，1～48分别表示1.kk1543；2.黑山棉3.新陆早1号；4.新陆早2号；5.新陆早3号；6.新陆早4号；7.新陆早5号；8.新陆早6号；9.新陆早7号；10.新陆早8号；11.新陆早9号；12.新陆早10号；13.18-3；14.新陆早11号；15.新陆早12号；16.新陆早13号；17.新陆早15号；18.新陆早16号；19.新陆早17号；20.新陆早18号；21.新陆早19号；22.新陆早20号；23.新陆早21号；24.新陆早22号；25.新陆早23号；26.新陆早24号；27.新陆早25号；28.新陆早26号；29.新陆早27号；30.新陆早28号；31.新陆早29号；32.新陆早30号；33.新陆早31号；34.新陆早32号；35.新陆早33号；36.新陆早34号；37.新陆早35号；38.新陆早36号；39.新陆早37号；40.新陆早38号；41.新陆早39号；42.新陆早40号；43.新陆早41号；44.新陆早42号；45.新陆早45号；46.新陆早46号；47.新陆早47号；48.新陆早48。

具体实施方式

下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐述本发明。

实施例1

与棉花高强纤维关联的主效分子标记及优异等位基因是通过以下方法得出的：

1、以172份陆地棉骨干品种或品系多代自交，并构建自然群体，其中64份来自黄河流域棉区，25份来自长江流域棉区，55份来自西北内陆棉区，18份来自北部特早熟棉区，10份为国外引进。该自然群体分别于2012年和2013年种植在黄河流域棉区的河南新乡和西北内陆棉区的新疆石河子，完全随机区组设计，单行区，两次重复。新乡点每行14～16株，行长5米，行距1.0米；石河子点每行38～40株，行长5米，行距0.45米。当地大田常规管理。对2年2点所有材料，每行材料取15～20克的皮棉样进行纤维品质测定。将各材料两次重复的平均值作为该材料当年性状的表型值，最终获得新乡和石河子2年2点4个环境下的目标性状表型值，并进行性状统计分析。

2、取该自然群体的幼叶，提取自然群体的基因组DNA；

3、构建的四倍体棉花遗传图谱，在各连锁群每10cM选取一个SSR标记，共选取1080个标记引物，对该自然群体的12个代表性材料DNA进行PCR扩增，所述代表性材料包括中棉所16、中棉所50、百棉1号、鲁棉研28、泗棉2、苏棉12号、新陆早2号、锦棉4号、辽棉5号、晋棉14号、岱字棉15和KK1543，扩增产物通过8％非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳进行显示，采用改良的银染法检测，并记录实验结果。

4、筛选出的多态性引物对自然群体进行基因型扫描，记录个体标记基因型时以在所有材料中甬道编号为1的KK1543为参照，与KK1543带型相同的记为1，第一种与其不同的记为2，第二种与其不同的记为3，依次类推，作为该位点的等位变异，构成各材料的等位变异矩阵。

5、利用STRUCTURE 2.3软件和70个不连锁或弱连锁的分子标记对172份陆地棉品种资源进行基于贝叶斯模型的群体结构分析，最终确定CGR6078、DPL0041和BNL1707是与纤维强度相关的主效分子标记。

表1 172份陆地棉骨干品种(品系)的来源和名称

表2至少在2个环境中检测到的与纤维强度显著关联的分子标记及其贡献率

实施例2陆地棉纤维强度性状提高的分子标记选择方法

使用实施例1获得的分子标记CGR6078、DPL0041和BNL1707在与陆地棉有关的育种群体中进行分子标记选择，包括以下步骤：

1、以本发明自然群体的48份陆地棉骨干品种或品系为材料，提取幼叶DNA；

2、PCR扩增：利用纤维强度主效分子标记BNL1707、CGR6078和DPL0041对48份材料进行PCR扩增；

3、电泳检测：PCR扩增得到产物用8％聚丙烯凝胶电泳进行检测，并记录检测结果，如图2所示；

4、对该48份材料两年两点共四个环境下的纤维强度表型及基因型数据进行分析,(见表3)，结果表明：具有BNL1707-3、CGR6078-2或DPL0041-2标记材料的纤维强度显著优于不具有该优异位点的材料，证实BNL1707-3、CGR6078-2和DPL0041-2(图1)是与纤维强度相关的优异位点，并具备一定的通用性，能够在陆地棉纤维品质育种中进行分子标记辅助选择。

表3与纤维强度稳定关联位点的等位变异表型均值及多重比较

位点等位变异样本数均值LSD(α＝0.05)BNL1707BNL1707-12530.433.96BNL1707-21929.653.96BNL1707-3434.63.96CGR6078CGR6078-12829.283.01CGR6078-21832.493.01CGR6078-3228.843.01DPL0041DPL0041-12929.373.27DPL0041-21433.063.27DPL0041-3529.583.27

<110> 河南科技学院

<120> 来自陆地棉的与棉花纤维强度相关的分子标记及其应用

<160> 6

<210> 1

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 1

catgcaagaa agctgctcaa20

<210> 2

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 2

taggcatgtg tctccgtgtg20

<210> 3

<211> 24

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 3

gcatcatatc atgtcccatt acac 24

<210> 4

<211> 24

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 4

gggagagagt gtagtatgtt tggg 24

<210> 5

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 5

tcctaggctg agtgagggct20

<210> 6

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 6

aatgacgtcg ttttatgccc20