近日,，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)陳全家教授團(tuán)隊(duì)提出基于關(guān)鍵抗旱指標(biāo)的棉花抗旱候選基因定位技術(shù),，該成果以“Rapidly mining candidate cotton drought resistance genes based on key indicators of drought resistance”為題發(fā)表于國(guó)際著名期刊《BMC Plant Biology》。

干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中危害最大的非生物脅迫之一,，棉花作為經(jīng)濟(jì)作物,，其生長(zhǎng)和生產(chǎn)都受到干旱脅迫的嚴(yán)重影響,。一直以來，棉花抗旱性相關(guān)性狀的復(fù)雜性,，為棉花種質(zhì)資源的抗旱性評(píng)價(jià)和抗旱關(guān)鍵基因的挖掘都增加了難度,。在前期的研究中，陳全家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)聚焦到了株高（PH）,、有效果枝數(shù)（EFBN）,、單鈴重（SBW）、蒸騰速率（Tr）和葉綠素（ChI）等5個(gè)棉花抗旱性鑒定的關(guān)鍵指標(biāo),，并建立了逐步回歸方程,。

表1 關(guān)鍵指標(biāo)的逐步回歸方程

抗旱關(guān)鍵指標(biāo)的聚焦對(duì)于快速挖掘出棉花抗旱相關(guān)候選基因具有重要的意義。在本次研究中陳全家團(tuán)隊(duì)對(duì)抗旱相關(guān)重組自交系群體進(jìn)行了花鈴期抗旱性鑒定,，基于3個(gè)環(huán)境點(diǎn)2019KT,、2019SW、2020SW調(diào)查的18,、21,、22個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行聚焦，將關(guān)鍵性狀指標(biāo)再次聚焦到株高（PH）,、單鈴重（SBW）和蒸騰速率（Tr）等3個(gè)指標(biāo)上,，并以這三個(gè)指標(biāo)計(jì)算D1值，與抗旱性度量值D值進(jìn)行群體抗旱性鑒定的結(jié)果大致相同（圖1）,。

圖1 3個(gè)環(huán)境點(diǎn)抗旱度量值D值與D1值聚類分析圖

同時(shí),，基于這3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，構(gòu)建了三組BSA-seq極端混合池,。對(duì)極端材料的PH相對(duì)變化率,、SBW相對(duì)變化率、Tr相對(duì)變化率進(jìn)行正態(tài)分布及T檢驗(yàn)分析,，3個(gè)性狀的極端相對(duì)變化率均具有極顯著性差異,，對(duì)極端材料的抗旱性鑒定至關(guān)重要（圖2）。

圖2. BSA測(cè)序混池的建立及極端材料的差異性

根據(jù)BSA-seq定位到的每個(gè)性狀的QTL定位區(qū)間,，選擇A13(3.2 Mb),、A10(2.45 Mb)和A07(0.62 Mb)染色體上共6.27Mb的QTL區(qū)間作為本研究的重點(diǎn),。根據(jù)注釋信息和qRT-PCR分析，篩選出可能參與棉花干旱脅迫反應(yīng)的3個(gè)關(guān)鍵基因：GhF6‘H1,、Gh3AT1和GhPER55,。并對(duì)這些關(guān)鍵基因展開初步的功能驗(yàn)證，證實(shí)了關(guān)鍵基因?qū)γ藁购敌缘闹匾绊?。該研究以棉花抗旱性的關(guān)鍵指標(biāo)為研究對(duì)象,，為快速挖掘棉花抗旱候選基因奠定了基礎(chǔ)，為棉花抗旱性的定向分子育種提供了遺傳資源,。

圖3. 3個(gè)關(guān)鍵基因的VIGS試驗(yàn)

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)耿世偉博士,、高文舉博士為共同第一作者，陳全家教授為通訊作者,。該成果是棉花創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)針對(duì)棉花抗旱性關(guān)鍵性狀指標(biāo)聚焦,，挖掘關(guān)鍵基因的又一重要進(jìn)展。該研究得到了新疆維吾爾自治區(qū)重大科技專項(xiàng)（No.2021A02001-3）的資助,，以及新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持,。