棉花生物学国家重点实验室

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实验室在棉花基因组变异和重要性状遗传机理研究中取得重大突破

作者:棉花生物学国家重点实验室办公室 日期:2018/5/10 10:31:15 访问量:

      5月7日,棉花生物学国家重点实验室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(Nature Genetics)》。
  “亚洲棉多样性及演化的遗传学基础研究”由实验室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(C16:0)和棕榈油酸(C16:1)含量差异的主要原因。该研究为解析二倍体棉花基因组进化和驯化提供新的视角,为将二倍体棉花优良抗逆性状导入广泛种植四倍体棉花奠定了重要的遗传基础。
  “陆地棉核心种质基因组变异及其影响纤维品质和产量的关键位点研究”由实验室杜雄明团队联合河北农业大学、安阳工学院和新疆农科院等8家单位,首次利用我国419份陆地棉核心种质发掘了约366万个SNP标记,对遗传多样性和群体结构进行了系统分析。该研究的主要亮点是完整地搜集了13个纤维性状在12个环境中的表现,系统地开展了纤维产量、品质、生育期等性状的全基因组关联分析(GWAS),鉴定到大量与纤维长度、纤维强度密切关联的主效QTL位点,利用关联分析发掘了一大批重要性状相关的位点和基因,并对关键候选基因进行了功能验证。该研究成果标志着我国在棉花基因组变异和纤维性状遗传领域取得重大进展,棉花核心种质重要性状表型、基因组变异和分子标记鉴定以及新基因发掘跃居国际领先行列,发掘出的较为精准的标记和基因资源,加速棉花的遗传改良和分子设计育种。
  亚洲棉研究成果原文链接:https://www.nature.com/articles/s41588-018-0116-x
    陆地棉研究成果原文链接:https://www.nature.com/articles/s41588-018-0119-7