雜種優(yōu)勢作為一種復雜的數(shù)量性狀,近一個世紀來被廣泛應用于眾多作物表型的遺傳改良。雖然雜種已經(jīng)被育種家廣泛利用,但是有關雜種優(yōu)勢的分子機制還尚未研究透徹。目前作物遺傳改良的主要目標是培育出更高產(chǎn)的品種。目前,領先的棉花遺傳改良方案仍然缺陷,無法取得重大成就。在本研究中,我們以284份棉花品種為母本,5份棉花品種為父本,以及采用L×T遺傳交配設計獲得的F_1為材料,在2012-2013年分別在12個地點進行了棉花產(chǎn)量和纖維品質性狀的考察,并分別計算了雜種優(yōu)勢值、GCA和SCA。結合SSR和SNP分子標記,在群體結構和連鎖不平衡(LD)分析的基礎上,利用混合線性模型(MLM)對表型、GCA、SCA及雜種優(yōu)勢相關值(HB、MP、HI、K)進行全基因組關聯(lián)分析。分別檢測到46個和165個與纖維品質和產(chǎn)量優(yōu)勢顯著關聯(lián)的SSR和SNP位點。分析發(fā)現(xiàn)約2/3與纖維品質優(yōu)勢顯著關聯(lián)的SSR位點分布在D基因組上,而且其中一些SSR位點具有一因多效效應。然而D組關聯(lián)到的SNP位點大約是A組的兩倍。其中發(fā)現(xiàn)的32個與雜種優(yōu)勢相關的微衛(wèi)星QTL(hQTL)為本研究首次發(fā)現(xiàn)。96個與纖維品質優(yōu)勢相關的優(yōu)異等位基因均來自于以A971Bt為父本的C組組合的父本A971Bt。通過整合GWAS結果和TM-1的轉錄組數(shù)據(jù),我們共鑒定到9個控制棉花纖維品質和產(chǎn)量的候選基因,而且這些候選基因的優(yōu)異等位變異大多數(shù)來自于D組的父本4133Bt。我們發(fā)現(xiàn)的這些遺傳變異和候選基因有助于我們研究棉花纖維發(fā)育的分子機制。而那些擁有優(yōu)異單倍型的基因型將是遺傳改良的重要材料。因此,為了解析纖維品質雜種優(yōu)勢的分子機制進而提高纖維品質,我們需要發(fā)掘更多與雜種優(yōu)勢相關的QTL和SNP標記。因此在未來的高品質棉花選育中,可以首要選擇A971Bt和4133Bt作為親本。本研究為在分子水平上揭示棉花產(chǎn)量和品質性狀的雜種優(yōu)勢提供了理論依據(jù),為棉花分子標記輔助育種奠定了基礎。
【學位單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S562


本文編號：2823022