近日，農(nóng)林科學(xué)國(guó)際期刊《Industrial Crops & Products》在線(xiàn)發(fā)表了新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的研究論文“Unraveling the genetic basis of superior traits in Gossypium barbadense: From phenotype to genotype”,。該研究利用海島棉RIL群體,，通過(guò)高密度的遺傳連鎖圖譜結(jié)合5個(gè)環(huán)境的表型數(shù)據(jù)定位到了169個(gè)QTL，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)與衣分緊密連鎖的bin標(biāo)記可作為育種標(biāo)記,。此外,，結(jié)合RNA-seq，揭示了棉纖維不同發(fā)育階段基因表達(dá)的動(dòng)態(tài)變化,，構(gòu)建了纖維次生細(xì)胞壁發(fā)育的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò),，挖掘到了8個(gè)調(diào)控纖維品質(zhì)性狀相關(guān)的候選基因，闡明了我國(guó)海島棉育種史上優(yōu)良位點(diǎn)qFL_D04_1的遺傳基礎(chǔ),。

棉花是世界上廣泛種植的纖維作物,，針對(duì)其纖維品質(zhì)的改良一直是研究熱點(diǎn)，創(chuàng)制和選育出具有高產(chǎn)量和優(yōu)異纖維品質(zhì)的種質(zhì)資源也成為棉花育種工作者長(zhǎng)期努力的方向與目標(biāo),。但對(duì)棉花的研究主要集中在陸地棉,，海島棉的研究進(jìn)展相對(duì)緩慢。對(duì)重要性狀的遺傳位點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制的了解有限,，優(yōu)良性狀發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)仍不清楚,。隨著海島棉（3-79、海7124和Pima90）的基因組被測(cè)序,，為研究海島棉的遺傳學(xué)和基因組學(xué)提供了重要的基因組資源,，加快了利用標(biāo)記輔助選擇（MAS）或全基因組選擇（GS）育種的進(jìn)程。從分子水平的機(jī)理研究有助于更好地理解海島棉優(yōu)良性狀的調(diào)控機(jī)制,，因此，有必要針對(duì)海島棉優(yōu)良性狀在不同環(huán)境中均穩(wěn)定表達(dá)的主效QTL開(kāi)展定位及分子機(jī)制解析工作,，并通過(guò)開(kāi)發(fā)緊密連鎖的分子標(biāo)記或者功能標(biāo)記,，借助于標(biāo)記輔助選擇和轉(zhuǎn)基因育種手段來(lái)快速改良棉花的產(chǎn)量和品質(zhì),。

隨著測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步和成本的不斷降低，導(dǎo)致全基因組范圍內(nèi)標(biāo)記開(kāi)發(fā)成本降低且速度加快,，由此出現(xiàn)了許多基因定位的方法,。比如全基因組關(guān)聯(lián)分析，高密度遺傳連鎖圖譜QTL定位,，BSA-seq等,。在實(shí)際研究中，往往會(huì)將多種方法聯(lián)合起來(lái),，例如使用QTL定位或者BSA-seq配合RNA-Seq夠?qū)δ繕?biāo)性狀特異基因快速的完成定位和功能分析,。本研究以來(lái)自美國(guó)的06E2062和新疆大面積推廣材料新海21為親本構(gòu)建了重組自交系（RIL）群體。綜合分析了雙親本和RIL群體的表型特征,，以及RIL群體的表型相關(guān)性,、遺傳力和遺傳模型。采用全基因組重測(cè)序技術(shù)構(gòu)建了包含5295個(gè)bin標(biāo)記,，總遺傳圖譜距離為2721.79cM的高密度遺傳連鎖圖譜,。利用5種不同環(huán)境下的表型數(shù)據(jù)檢測(cè)到169個(gè)QTL位點(diǎn)。包含30個(gè)與農(nóng)藝性狀相關(guān)的QTL,，61與產(chǎn)量性狀相關(guān)QTL個(gè),，78個(gè)與纖維品質(zhì)性狀相關(guān)QTL，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)與衣分緊密連鎖的bin標(biāo)記可作為育種標(biāo)記,。（圖1）,。

圖1 新海21和06E2062的表型特征及8個(gè)不同性狀的QTL定位

利用RIL群體親本棉纖維發(fā)育在纖維發(fā)育的7個(gè)時(shí)間點(diǎn)的RNA-seq數(shù)據(jù)，揭示了棉纖維不同發(fā)育階段基因表達(dá)的動(dòng)態(tài)變化,，并鑒定了纖維次生細(xì)胞壁發(fā)育和代謝網(wǎng)絡(luò)中重要的差異表達(dá)基因,。QTL定位和轉(zhuǎn)錄組的聯(lián)合分析，預(yù)測(cè)了8個(gè)參與調(diào)節(jié)纖維品質(zhì)性狀的候選基因,，我國(guó)海島棉育種史上優(yōu)良位點(diǎn)qFL_D04_1的遺傳基礎(chǔ),。本研究為棉花品種改良提供了新的基因資源和潛在育種標(biāo)記，為了解海島棉重要性狀的遺傳基礎(chǔ)提供了有價(jià)值的理論信息,，有效推動(dòng)了棉花生物技術(shù)育種的發(fā)展,。

圖2 海島棉次生細(xì)胞壁發(fā)育過(guò)程中候選基因的鑒定與分析

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人陳全家教授和鄭凱副教授為該論文的通訊作者，博士生蔡永生為該論文的第一作者,。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（32301867）,、新疆“天山人才培養(yǎng)計(jì)劃”（2023TSYCLJ0012）、國(guó)家育種聯(lián)合研究（2022MH-01）和新疆維吾爾自治區(qū)“揭榜掛帥”（GMLM2023–09)項(xiàng)目的資助,。