JIA专题|棉花生物技术育种—中国农业科学院棉花研究所联合石河子农业科学研究院定位挖掘棉花早熟相关性状候选基因的研究

文摘   2024-10-29 16:51   北京  






JIA专题 Special Issue

 棉花生物技术育种

Cotton Genomics, 

Biotechnology and 

Molecular Breeding


早熟棉品种是提高我国复种指数、缓解粮棉争地矛盾的有效途径。早熟性是棉花育种工作的重要目标,定位控制棉花早熟性的QTL位点、挖掘棉花早熟基因对培育早熟且高产优质的棉花品种具有重要意义。

近期,中国农业科学院棉花研究所联合河南科技学院石河子农业科学研究院合作完成的题为“Identification of candidate genes for early-maturity traits by combining BSA-seq and QTL mapping in upland cotton (Gossypium hirsutum L.)” 的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2024年10期正式发表。

该研究通过BSA-seq和QTL定位,检测到包括全生育期、开花时间、第一结果枝节位、第一果枝节位高度和株高在内的早熟性状相关数量性状位点(QTL)及其所在区间内的四个基因,为棉花早熟分子改良提供了理论支撑和基因资源。

该研究以早熟棉品种中棉所50和晚熟棉品种国欣棉11为亲本分别在2020年和2021年构建得到两个F2分离群体,用于BSA-seq和QTL定位。基于2020年的F2分离群体表型数据,构建了极端混池进行BSA-seq测序,分析发现早熟相关性状的候选区间位于D03染色体上。为进一步缩小候选区间,利用22个多态性InDel标记在2020年和2021年群体中分别检测到位于两个候选区域内(InDel_G286-InDel_G144和InDel_G24-InDel_G43)的5个和4个早熟性状相关QTL位点。两个候选区间内,三个基因(GH_D03G0451GH_D03GO649GH_D03G1180)的外显子在两个亲本中存在非同义突变,一个基因(GH_D03G0450)的上游序列在两个亲本中存在SNP变异。上述四个基因在花器官中均具有较高的表达。在花芽分化阶段,GH_D03G0451GH_D03GO649GH_D03G1180在中棉所50中的表达量显著高于国欣棉11,而GH_D03G0450则表现出相反的趋势。对GH_D03G0451的进一步功能验证显示沉默GH_D03GO451的植株表现出开花延迟。

石河子农业科学研究院杨永林研究员、新乡科技学院张蒙博士为该文章的通讯作者,中国农业科学院棉花研究所棉花早熟遗传改良团队马亮助理研究员、胡廷立硕士、康萌研究助理为该文章第一作者。
该研究得到了新疆维吾尔自治区自然科学基金(2022D01B222)、中国棉花产业体系(CARS-15-06)和新疆兵团八师重点研发计划项目(2021NY01)的资助。


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‍https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311924001813‍
Cite the article:

Liang Ma, Tingli Hu, Meng Kang, Xiaokang Fu, Pengyun Chen, Fei Wei, Hongliang Jian, Xiaoyan Lü, Meng Zhang, Yonglin Yang. 2024. Identification of candidate genes for early-maturity traits by combining BSA-seq and QTL mapping in upland cotton (Gossypium hirsutum L.). Journal of Integrative Agriculture, 23(10): 3472-3486.


研究团队简介


中国农业科学院棉花研究所棉花早熟遗传改良团队长期开展早熟棉花育种研究工作,在早熟棉品种培育、早熟相关基因的挖掘及调控机制等研究上拥有良好的积累和沉淀。该团队培育了众多适合我国不同棉区种植的早熟棉新品种,拥有收集于不同时期、不同区域的早熟棉种质资源150余份,并且完成了西北内陆和黄河流域两个生态点的农艺性状鉴定,为以后早熟棉品种选育和遗传机制研究提供了丰富的资源材料。该团队先后承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金等国家级项目 10 余项;发表学术论文 100余篇,在早熟棉花品种培育和遗传机制研究领域取得了重要成果。

石河子农业科学研究院棉花机采棉育种团队长期开展早熟机采棉育种研究工作,近年来培育的新陆早46号、新陆早62号、新石K18等早熟陆地棉品种相继作为第八师机采棉主栽品种在生产上应用,累计推广种植880.9万亩,新增产值9亿余元。该团队主持和参加国家、兵团及师、市项目20余项,在《中国农学通报》、《中国棉花》、《JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY》等刊物上发表文章20余篇,获兵团科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项。

| 图文由中国农业科学院棉花研究所棉花早熟遗传改良团队提供




专题|棉花生物技术育种  

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☉  中国农科院棉花所杜雄明团队基于单纤维品质检测揭示调控纤维成熟度和细度遗传基础
☉  浙江大学方磊教授课题组锦葵科果胶酸裂解酶基因家族分析及其对纤维品质形成的影响
☉  西南大学农学与生物科技学院棉花分子育种团队张正圣教授课题组棉花衣分QTL精细定位的研究
☉ 河北农业大学棉花抗病遗传育种创新团队马峙英教授课题组棉花抗黄萎病机制的研究
☉ 西南大学肖月华/曾健晏课题组揭示类富甘氨酸蛋白GhGRPL增加植物非生物和生物胁迫抗性的机制
☉ 石河子大学聂新辉教授课题组发表棉花乙烯响应因子GhERF91参与对黄萎病菌的防御反应
☉ 山东省农业科学院棉花遗传育种创新团队:棉花黄萎病抗性关键基因挖掘及功能验证的研究
 中国农科院生物技术所程红梅研究员课题组:高抗黄萎病转基因棉花新材料的创制及应用研究
 甘肃农业大学宿俊吉教授课题组发表敲低非典型蛋白激酶基因使陆地棉对盐和PEG胁迫更敏感的研究
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 南京农业大学棉花遗传与种质创新利用团队:全基因组关联分析挖掘陆地棉苗期根系形态相关性状优异位点和候选基因
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 中国农业科学院生物技术研究所张锐研究员团队探究GbLMI1过表达促进棉花地上部营养生长
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Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持


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