CN104878115A - 利用定位的优良纤维品质QTLs辅助回交聚合优质育种方法 - Google Patents

利用定位的优良纤维品质QTLs辅助回交聚合优质育种方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用定位的优良纤维品质QTLs辅助回交聚合优质育种方法，包括如下步骤：构建遗传图谱，进行纤维品质QTLs定位后，进行分子标记辅助育种，筛选获得不同核心种质资源材料20份。本发明利用已标记的高品质性状基因，通过分子标记辅助选择回交后代群体，聚合产量、品质性状，可以解决田间盲目筛选，提高了选择效率，加快了新疆棉花纤维品质改良和高产的品种培育进程；使新疆棉花的纤维品质(绒长、比强)能够进一步提高，使新疆棉花的纤维品质达到纺高支纱的要求，实现新疆棉花品质和产量同步提高。

Description

利用定位的优良纤维品质QTLs辅助回交聚合优质育种方法
技术领域
本发明涉及作物分子育种，具体涉及一种利用定位的优良纤维品质QTLs辅助回交聚合优质育种方法。
背景技术
新疆棉花生产中存在的纤维品质差、纤维长度、比强度、纤维细细度匹配不合理等问题，产量与品质通常为负相关，传统的表型育种对棉花纤维品质的改良耗时长、效率低，投入大。
目前对棉花的纤维品质性状分子标记研究和QTL定位比较多，研究群体一般是海陆杂交群体，后代会出现分离严重、纯合难度大、产量性状下降等问题。棉花纤维品质属于数量性状，受多基因控制，检测到主效QTLs比较困难，遗传基础复杂，且易受环境影响，上述因素造成纤维品质性状表现型与基因型之间难以有准确的对应关系。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种利用定位的优良纤维品质QTLs辅助回交聚合优质育种方法，利用已标记的高品质性状基因，通过分子标记辅助选择回交后代群体，聚合产量、品质性状，可以解决田间盲目筛选，提高了选择效率，加快了新疆棉花纤维品质改良和高产的品种培育进程；使新疆棉花的纤维品质(绒长、比强)能够进一步提高，使新疆棉花的纤维品质达到纺高支纱的要求，实现新疆棉花品质和产量同步提高。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
利用定位的优良纤维品质QTLs辅助回交聚合优质育种方法，包括如下步骤：
S1、构建遗传图谱
S11、应用1200对SSR引物和238对SRAP引物对试验组合的亲本进行分子标记的多态性筛选，得到多态性引物115对；
S12、利用Mapmaker/Exp3.0b软件构建遗传连锁图谱，115个标记位点中，81个位点分布在13个连锁群上，总长1022.8cM，覆盖棉花基因组20.2％；标记间平均距离12.6cM，最长连锁群为136.8cM，包含14个标记；最短连锁群为18.4cM，包含2个标记，标记之间遗传距离最小为0.9cM，最大为49.4cM，其余34个标记未进入任何连锁群；
S2、纤维品质QTLs定位
S21、构建陆地棉品系10-108-3与中长绒陆地棉品种1096杂交的F2、F2：3代群体，共180个株系；
S22、采用完备区间作图法，构建13个遗传连锁群，对棉花纤维品质主要性状进行了QTL定位，总共检测到了13个与纤维品质相关的QTL，其中纤维长度4个，纤维比强度4个，纤维马克隆值3个，纤维伸长率2个，分布于第2、3、5、7、8、11、15和16染色体上，LOD值变异范围为2.57～8.39；
S3、以利用以陆地棉品系10-108-3(纤维长度：31.40mm，比强度：31.8cN/tex)为母本，以优质陆地棉品系1096(纤维长度：34.70mm，比强度：35.30cN/tex)为父本，配置高品质(10-108-3×1096)单交组合及其衍生的回交群体，利用与纤维品质紧密连锁分子标记辅助选择目标基因，得到2个与纤维绒长紧密连锁的SSR标记MUSB1077，TMB1152，1个与纤维比强度紧密连锁的SSR标记HAU1081；在BC1-BC3回交群体的生育早期，采用上述标记对各个单株进行检测，选取带型与1096带型一致的单株，在成熟期详细鉴定纤维长度和纤维比强；
S4、筛选获得不同核心种质资源材料20份
通过QTL设计聚合回交，获得陆地棉高绒长材料7份(纤维绒＞33mm)、高比强材料7份(比强度＞33cn/tex(ICC))为新疆中长绒棉花品种选育提供了遗传资源材料。其中，所述步骤S11中多态性引物115对中显性标记共有101个，占多态标记的87.8％。
本发明具有以下有益效果：
通过纤维品质性状QTLs辅助筛选回交聚合修饰群体株系的纤维品质性状，创制出具有不同标记性状的核心种质系，为棉花纤维品质遗传改良提供更有价值的核心资源，验证筛选纤维品质(绒长、比强、马值等)等性状稳定的QTL位点，采用稳定、快速的检测技术，结合田间的性状和实验室品质测试结果，进行对比分析，大规模筛选后代材料。降低陆地棉优质育种的经济成本，使分子标记辅助育种能够大规模地和快速的应用，改良新疆陆地棉纤维品质，创新棉花新材料和新品种。
附图说明
图1为本发明实施例中步骤S1和S2的示意图。
图2为本发明实施例中群体(10-08-3×1096)F2、F2：3的连锁图及纤维品质性状QTL的染色体定位。
图3为本发明实施例中步骤S3的示意图。
图4为本发明实施例中与1096带型(MUSB1077)一致的单株。
图5为本发明实施例中与1096带型(TMB1152)一致的单株。
图6为本发明实施例中与1096带型(HAU1081)一致的单株。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
S1、构建遗传图谱
S11、应用1200对SSR引物和238对SRAP引物对试验组合的亲本进行分子标记的多态性筛选，得到多态性引物115对；其中共显性标记101个，占多态标记的87.8％。
S12、利用Mapmaker/Exp3.0b软件构建遗传连锁图谱(图1)，115个标记位点中，81个位点分布在13个连锁群上，总长1022.8cM，覆盖棉花基因组20.2％；标记间平均距离12.6cM，最长连锁群为136.8cM，包含14个标记；最短连锁群为18.4cM，包含2个标记，标记之间遗传距离最小为0.9cM，最大为49.4cM，其余34个标记未进入任何连锁群；(见表1，图2)
S2、纤维品质QTLs定位
S21、构建陆地棉品系10-108-3与中长绒陆地棉品种1096杂交的F2、F2：3代群体，共180个株系；
S22、采用完备区间作图法，构建13个遗传连锁群，对棉花纤维品质主要性状进行了QTL定位，总共检测到了13个与纤维品质相关的QTL，其中纤维长度4个，纤维比强度4个，纤维马克隆值3个，纤维伸长率2个，分布于第2、3、5、7、8、11、15和16染色体上，LOD值变异范围为2.57～8.39；
表1 1096×10-08-3群体中纤维品质的QTL
表中，Add：加性效应；dom：显性效应；1)表示dom/|add|；
如图3所示，S3、针对(10-108-3×1096)优良纤维品质回交群体，利用与纤维品质紧密连锁分子标记辅助选择目标基因，得到2个与纤维绒长紧密连锁的SSR标记MUSB1077，TMB1152，1个与纤维比强度紧密连锁的SSR标记HAU1081；如表2所示，综合每个单株的上述3种标记，带型与1096带型一致的单株均表现为纤维长度＞32mm，比强度＞33tex/tex；由此表明本研究中所检测到的标记与控制纤维长度和纤维比强的基因是紧密连锁的；可用于分子标记辅助育种。
表2纤维品质主效QTLs
在BC1-BC3回交群体的生育早期，采用上述标记对各个单株进行检测，选取带型与1096带型一致的单株(图4、5、6)，在成熟期详细鉴定纤维长度和纤维比强。结果显示：综合每个单株的3种标记，带型与1096带型一致的单株均表现为纤维长度＞32mm，比强度＞33tex/tex。由此表明本研究中所检测到的标记与控制纤维长度和纤维比强的基因是紧密连锁的。可用于优质分子标记辅助育种，以加快育种进程、提高育种效率。
S4、筛选获得不同核心种质资源材料20份
通过QTL设计聚合回交，获得陆地棉高绒长材料7份(纤维绒＞33mm)、高比强材料：7份(比强度＞33cn/tex(ICC))为新疆中长绒棉花品种选育提供了遗传资源材料。(详见表3，表4)。
表3高绒长材料(≥33mm)
表4高比强材料(＞33cn/tex)
本具体实施利用与纤维品质性状相关QTLs紧密连锁的分子标记辅助选择回交聚合群体后代，培育待审高产优质新品系-西域418，选育高产、优质品系材料YM-5、YM-63、YM-58、YM-26可以有效解决新疆南疆棉花生产中棉纤维比强度低、纤维品质综合指标匹配不合理等问题，提高产量和纤维比强度，目前已在新疆南疆等县示范推广，具有巨大的推广价值和广阔的市场。随着选育的品种、导入系推广、创新的种质资源被应用可获得显著经济效益和社会效益。
创新的多种标记的核心种质资源将为棉花育种提供丰富的遗传物质基础。创新的特异资源材料可直接用于棉花品质育种，在陆地棉聚合育种中，将拓宽亲本的品质性状遗传基础背景，加快优质育种的选择速率，从而更有利于聚合优质、高产、抗逆等有利基因，培育出优质、高产、多抗的棉花新品种。通过资源共享，中国农业大学、河北农业大学、中国农科院棉花研究所、河南农科院经作所、新疆农垦科学院棉花研究所、巴州地区农科所等单位纷纷引种应用，对促进科技进步发挥了重要作用。
本具体实施利用的是陆陆杂交群体，后代材料不存在分离严重问题，其高值亲本为陆地中长绒品种，纤维品质优良绒长、比强度甚至能达到长绒棉品质水平。利用本群体检测到与纤维性状相关的稳定的、主效QTLs位点，采用快速的分子标记检测，结合田间的性状和实验室品质测试结果，进行对比分析，大规模筛选回交后代材料。将分子标记辅助选择技术能够大规模地应用到改良陆地棉纤维品质性状方面，提高选择效率，创制棉花优质新材料和新品种(系)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.利用定位的优良纤维品质QTLs辅助回交聚合优质育种方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、构建遗传图谱
S11、应用1200对SSR引物和238对SRAP引物对试验组合的亲本进行分子标记的多态性筛选，得到多态性引物115对；
S12、利用Mapmaker/Exp3.0b软件构建遗传连锁图谱，115个标记位点中，81个位点分布在13个连锁群上，总长1022.8cM，覆盖棉花基因组20.2％；标记间平均距离12.6cM，最长连锁群为136.8cM，包含14个标记；最短连锁群为18.4cM，包含2个标记，标记之间遗传距离最小为0.9cM，最大为49.4cM，其余34个标记未进入任何连锁群；
S2、纤维品质QTLs定位
S21、构建陆地棉品系10-108-3与中长绒陆地棉品种1096杂交的F2、F2：3代群体，共180个株系；
S22、采用完备区间作图法，构建13个遗传连锁群，对棉花纤维品质主要性状进行了QTL定位，总共检测到了13个与纤维品质相关的QTL，其中纤维长度4个，纤维比强度4个，纤维马克隆值3个，纤维伸长率2个，分布于第2、3、5、7、8、11、15和16染色体上，LOD值变异范围为2.57～8.39；
S3、利用以陆地棉品系10-108-3为母本，以优质陆地棉品系1096为父本，配置高品质单交组合及其衍生的回交群体，利用与纤维品质紧密连锁分子标记辅助选择目标基因，得到2个与纤维绒长紧密连锁的SSR标记MUSB1077，TMB1152，1个与纤维比强度紧密连锁的SSR标记HAU1081；在BC1-BC3回交群体的生育早期，采用上述标记对各个单株进行检测，选取带型与1096带型一致的单株，在成熟期详细鉴定纤维长度和纤维比强；
S4、筛选获得不同核心种质资源材料20份
通过QTL设计聚合回交，获得陆地棉高绒长材料7份、高比强材料7份为新疆中长绒棉花品种选育提供了遗传资源材料。
2.根据权利要求1所述的利用定位的优良纤维品质QTLs辅助回交聚合优质育种方法，其特征在于，所述步骤S11中多态性引物115对中显性标记共有101个，占多态标记的87.8％。
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