CN112094935A - 鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的snp分子标记及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的SNP分子标记及应用，所述SNP分子标记有两个，分别为chr23_16630630和chr23_16596338；chr23_16630630位于SEQ ID No.1所示的核苷酸序列的第201位，且该处碱基为T或C；chr23_16596338位于SEQ ID No.2所示的核苷酸序列的第201位，且该处碱基为A或G。本发明在QTL定位基础上发现两个SNP标记，这两个标记在鉴定纤维比强度和马克隆值方面效果显著，可用于棉花纤维比强度和马克隆值分子标记辅助育种。

Description

鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的SNP分子标记及应用

技术领域

本发明属于分子生物学领域，具体涉及一种可同时鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的SNP分子标记。

背景技术

棉花是世界上最重要的天然纤维作物，也是我国重要经济作物，对国民经济发展、农民增产增收有重要影响。近年来，随着纺织机械及高品质棉纤维产品对纤维品质的要求的不断提高，优质优价成为棉花收购的流行模式，纤维品质逐渐成为限制植棉收益的主要因素，培育优质新品种成为当前棉花生产的重点攻关目标。

纤维品质主要包括纤维长度、比强度、马克隆值、整齐度和伸长率五个性状，并且均受微效基因控制，分子遗传机制复杂(Han et al.Genomic signatures and candidategenes of lint yield and fiber quality improvement in Upland cotton inXinjiang.Plant Biotechnology Journal,2020,1-3)。优质纤维的要求是纤维长度较长、比强度较强、整齐度较高、伸长率较好、马克隆值较小。生产实践及基础研究发现，五个纤维品质性状之间存在复杂的相互关系，纤维长度越长、比强度越强的材料，马克隆值越大，三者难以同步改良。

此外，由于棉花产量和纤维品质之间存在负相关关系(Liu et al.GWAS analysisand QTL identification of fiber quality traits and yield components in Uplandcotton using enriched high-density SNP markers.Frontiers in Plant Science,2018,9:1067)，随着单产的不断增长，纤维品质的改良受到严重限制，保证产量和改良纤维品质成为育种的难点。而长期的传统育种技术导致棉花遗传多样性减少，采用常规育种技术改良纤维品质的难度不断增加，特别是同步改良多个性状的难度更大。

分子标记的开发有利于从染色体水平进行性状的遗传选择，特别是单核苷酸多态性(SNP)标记，数量多、多态性丰富。近年来，随着测序技术的不断进步，SNP的检测成本、可靠性、时效性等方面不断向着有利于研究的方面发展，也使得育种技术在打破基因连锁、同步改良多个性状方面成为可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：如何提供一对新的鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的SNP分子标记，用于棉花纤维比强度和马克隆值分子标记辅助育种，并实现两个性状的同步改良。

本发明的技术方案为：鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的SNP分子标记，所述SNP分子标记有两个，分别为chr23_16630630和chr23_16596338；chr23_16630630位于SEQ IDNo.1所示的核苷酸序列的第201位，且该处碱基为T或C；chr23_16596338位于SEQ ID No.2所示的核苷酸序列的第201位，且该处碱基为A或G。

上述所述SNP分子标记在棉花纤维比强度和马克隆值相关性状筛选上的应用。

鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的方法，包括如下步骤：检测待鉴定棉花基因组DNA中SNP位点的基因型，所述SNP位点位于SEQ ID No.1所示的核苷酸序列的第201位和SEQID No.2所示的核苷酸序列的第201位，如果其基因型为CCGG，则该待鉴定的棉花纤维比强度较高、马克隆值较低；如果其基因型为TTAA，则该待鉴定的棉花纤维比强度较低、马克隆值较高。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在QTL定位基础上发现两个SNP标记，这两个标记在鉴定纤维比强度和马克隆值方面效果显著，可用于棉花纤维比强度和马克隆值分子标记辅助育种，实现两个性状的同步改良。

附图说明

图1构建的高密度遗传图谱；

图2QTL在连锁群上的位置分布；

图3验证群体纤维品质性状差异显著性。

具体实施方式

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为从商业渠道购买得到的。

冀丰914为审定品种(国审棉2015003)，公众可以在市场购买得到。

优系817在“IaaM基因对不同遗传背景棉花品种纤维品质及衣分的影响”中公开，河北农业大学学报，第42卷第2期，2019年3月。公众可以从河北省农林科学院粮油作物研究所棉花育种研究室得到，申请人承诺自申请日起20年内向公众发放。

实施例1

1、以冀丰914为母本、优系817为父本，构建棉花F₂分离群体，群体包含413个单株；调查亲本及413个F₂单株的纤维品质性状。棉铃自然吐絮后，人工收获，轧花后，每材料各称取20克纤维样品送至农业部棉花品质监督检验测试中心(河南安阳，中国农业科学院棉花研究所)，检测纤维的比强度和马克隆值。

2、提取200株棉花幼叶DNA，按照CTAB法(PatersonAH,BrubakerCL,WendelJF.Arapidmethod for extraction of cotton(Gossypiums pp.)geno mie DNA suitable forRFLPand PCR analysis.Plant MOl Rep,1993,11:122-127)。

3、GBS开发SNP标签。参照Zhang等的方法(Zhang Z,Wei T,Zhong Y,Li X,Huang J(2016)Construction of a high-density genetic map of Ziziphusjujuba Mill.usinggenotyping by sequencing technology.Tree Genetics&Genomes 12)对DNA进行简化基因组测序，选择MseⅠ和Taqα^Ⅰ两种限制性内切酶，筛选长度为397-420bp的酶切片段在IlluminaHiSeq^TM高通量测序平台进行测序。共得到2 623 426个SNP，其中1 305 642个SNP在亲本间及群体具有多态性。

4、构建高密度遗传图谱。选择亲本间及群体具有多态性的SNP，采用MSTMap(theminimum spanning tree map,version update 2015)软件构建遗传图谱，LOD值为4.0-20.0。

5、QTL定位。结合遗传图谱和纤维品质数据，采用QTLIciMapping 4.0软件的ICIM程序定位QTL，参数为Step＝1cM，PIN＝0.001，LOD值由1 000次迭代计算确定。结果发现qFS-23-2和qMC-23-1置信区间重叠。

表1定位到的两个纤维比强度和马克隆值QTL相关信息

6、关键SNP的确定。基于QTL定位结果，选择LOD值较高，贡献率较好的位点，确定位点内的SNP在亲本及群体中的基因型，结合纤维品质数据进行不同基因型之间的差异显著性分析。结果表明，chr23_16630630和chr23_16596338两个SNP呈共分离连锁；SNP标记chr23_16630630位于SEQ ID No.1所示的核苷酸序列的第201位，且该处碱基为T或C。SNP标记chr23_16596338位于SEQ ID No.2所示的核苷酸序列的第201位，且该处碱基为A或G。chr23_16630630在亲本冀丰914的基因型为TT，在亲本优系817的基因型为CC；chr23_16596338在亲本冀丰914的基因型为AA，在亲本优系817的基因型为GG。

表2两个SNP位点在亲本中的碱基类型：

将这两个SNP标记在优系817的基因型记为X群，在冀丰914的基因型记为Y群，依据这两个标记的亲本基因型对群体进行分群，将群体分为纯合基因型的A群(两个SNP标记在优系817的基因型)和B群(两个SNP标记在冀丰914的基因型)，以及杂合基因型的H群，并对三个群的表型进行差异显著性分析(表3)。可以看出，A群的纤维比强度显著高于B群、马克隆值显著低于B群。说明qFS-23-2和qMC-23-1区间内的两个SNP标记(chr23_16630630和chr23_16596338)在鉴定纤维比强度和马克隆值方面效果显著。

表3不同基因型群之间纤维比强度和马克隆值的差异

注：a、b为0.05水平下差异显著

当这两个SNP位点与冀丰914基因型相同时，即为TTAA，材料的比强度较低、马克隆值较高，纤维品质较差；当这两个位点与优系817基因型相同时，即为CCGG，材料的比强度较高、马克隆值较低，纤维品质较好。

7、SNP的应用。对群体剩余213个株系重复步骤2-3，选择具有纤维品质数据的189份材料进行基因分型(附表1)，其中在chr23_16630630和chr23_16596338两个SNP位点CCGG纯合基因型株系93个，TTAA纯合基因型株系31个，CTGA杂合基因型株系65个。分析三类基因型株系的纤维品质数据，结果发现，CCGG纯合基因型群体的纤维比强度和马克隆值均显著优于TTAA纯合基因型群体(表4，图3)，与表3结果类似，证明chr23_16630630和chr23_16596338在鉴定纤维比强度和马克隆值方面具有显著作用。

8、两个SNP的价值。同步改良纤维比强度和马克隆值是棉花育种和生产迫切希望实现的工作，也是现有育种方法的瓶颈技术。chr23_16630630和chr23_16596338两个SNP呈现共分离，并且能够同时辅助两个关键性状的改良，具有十分重大的应用价值，对加快优质棉花新品种的选育、提高棉花经济效益有重要意义。

表4 SNP的验证数据差异显著性分析

注：a、b表示在0.05水平下差异显著

附表1 SNP验证群体的基因分型及纤维品质数据

序列表

<110> 河北省农林科学院粮油作物研究所

<120> 鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的SNP分子标记及应用

<160> 2

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 401

<212> DNA

<213> Gossypium

<400> 1

aaggtttata ttattcttca tttcatgaag tgttttaatt aaggttgtca ataggtgcac 60

atgcatgctt ttttttatag gtacttgtag gtatcaatat taatttgttt tggtatattg 120

tttcgaattt ataattattt taaaagaatc tttaatatat gtaaataaaa atatttacaa 180

ataataaaat taaataaatc ttgaatataa aatattcatc aattatataa aatattcttt 240

aagaaggttc aaaatgagag aattgatttt tttgtctttt ctctctatct tttgacatgt 300

tcttatgctc tcgttagcac gttttgttat tgtttttcca gatttattgt ctcgcaaaaa 360

atctgtccac gtttactttt tcagtgacag aaaatggagg a 401

<210> 2

<211> 401

<212> DNA

<213> Gossypium

<400> 2

agaaatcaga ggcggcctca gtgttttgga agttcaagac tgctgctgag actgaaacag 60

gttgcaagct gaagtccata aggtctgata atgggactga gtacacctca gctcagttcc 120

aagccttctg tgataaggca ggcatcaaac atcaacttac caacacatat acacctcagc 180

aaaatggtgt aagtgaaagg aagaatagga gtttgatgga tatggccagg tgcttgatga 240

ttcagaagaa tctgcctaaa gcactatggg cagaggcagt taacactgca aactacattc 300

aaaataggct tccaaccaag gccttggatc agaagactcc attcgaagcc tggtttggat 360

tcaagccatc actggctcat ctgaaggtct ttggatgcat c 401

Claims (3)

1.鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的SNP分子标记，所述SNP分子标记有两个，分别为chr23_16630630和chr23_16596338；chr23_16630630位于SEQ ID No.1所示的核苷酸序列的第201位，且该处碱基为T或C；chr23_16596338位于SEQ ID No.2所示的核苷酸序列的第201位，且该处碱基为A或G。

2.权利要求1所述的SNP分子标记在棉花纤维比强度和马克隆值相关性状选育上的应用。

3.鉴定棉花纤维比强度和马克隆值的方法，其特征在于，包括如下步骤：检测待鉴定棉花基因组DNA中SNP位点的基因型，所述SNP位点位于SEQ ID No.1所示的核苷酸序列的第201位和SEQ ID No.2所示的核苷酸序列的第201位，如果其基因型为CCGG，则该待鉴定的棉花纤维比强度较高、马克隆值较低；如果其基因型为TTAA，则该待鉴定的棉花纤维比强度较低、马克隆值较高。

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