中棉所70群体24号染色体与纤维强度相关的QTL、SNP分子标记及相关基因的定位制造技术

本发明专利技术属于生物技术领域，公开了中棉所70群体中与棉花纤维强度相关的一个QTL，位于陆地棉24号染色体，定位到6个SNP分子标记，定位到116个基因并对其中一些基因的表达模式进行了分析。本发明专利技术还公开了一种与棉花相关的QTL的应用，该QTL和SNP分子标记可用于分子标记辅助选择育种，显著提高强度纤维品系的选择效率，为进一步提高纤维品质提供了一种最经济有效的分子育种新途径。

【技术实现步骤摘要】
中棉所70群体24号染色体与纤维强度相关的QTL、SNP分子标记及相关基因的定位
本专利技术属于生物
，具体涉及与棉花纤维强度相关的QTL、SNP分子标记及相关候选基因的定位与应用。
技术介绍
棉花是世界上最重要的农作物之一，它作为一种天然纤维可为纺织工业提供可再生资源。棉属包括45种二倍体和5种四倍体物种(Percival，1999)，其中包括四种栽培物种，陆地棉，海岛棉，亚洲棉和雷蒙德式棉。在这些物种中，陆地棉的种植范围最广，覆盖了所有高产量棉田的95％以上，而陆地棉的纤维质量却有待提高。随着人们对高品质纤维的需求越来越高，对于棉花育种者来说，选育高品质的纤维品种育种的明确目标。但纤维质量和产量都是数量性状，它们之间呈现负相关的遗传相关性，因此使用传统方法同时提高纤维质量和产量是困难的。随着DNA标记技术的发展，标记辅助选择(MAS)被广泛应用，越来越多的研究人员利用不同的种群和标记来构建遗传图谱和鉴定的QTL(Ulloa，MeredithJr，2002；Zhang，Yuanetal，2003；Ulloa，Sahaetal，2005；ChenQianetal，2009；Tan，Fangetal，2015；Zhang，Lietal，2015；Zhang，Geetal，2017)。随着研究的深入，QTL定位结果表明，不同染色体对纤维质量的贡献不同。一些染色体存在十多个QTL，其中一些染色体只有一个或两个。因此，越来越多的研究人员注意到探索更多的QTL染色体，如有关于棉花四倍体24号染色体的研究(Chen，Qianetal，2009)，25号染色体的研究(Zhang，Lietal，2015)，7号染色体上(Cao，Zhuetal，2015)，11和21号染色体(Wang，Ulloaetal，2015)，6号染色体(Liu，Zhangetal，2016)和9号染色体等(Yang，Wangetal，2016)。已有研究通过AFLP(Rong，Abbeyetal,2004)，RFLP(Ulloa，Sahaetal,2005)标记和SSR标记构建了许多遗传图谱(Wang，Lietal，2010；Islam，Zengetal,2014；Zhiyuan，Chenetal，2014；Tang，Tengetal，2015；Jamshed，Jiaetal，2016)，并应用于QTL定位，以提高纤维质量和产量。然而，由SSR标记构建的大多数这些图谱对整个基因组没有足够的覆盖，导致较大的间隙或在个体染色体内显示有两个或更多个连锁基团；相邻SSR标记之间的平均遗传距离大。根据前人的研究分析可知，四倍体棉花的26条染色体中共鉴定了124个纤维强度的QTL，其中Chr24含有最多的33个QTL(Songetal，2015)。Zhang等人使用复合种群鉴定了10个纤维强度的QTL，解释了观察到的表型变异的9.2％-32％。其中，Chr24绘制了5个QTL(Zhang，Zhangetal，2012)。这些结果说明了Chr24号染色体的重要性。然而，由于棉花SSR标记多态性低，特别是种内种群，连锁图谱呈现低密度和大间隙，甚至在一条染色体内构建了两个以上的连锁群体(Zhang，Geetal，2017)。此外，QTL和最近标记的置信区间之间的距离太大，无法获得准确的物理位置，导致QTL的物理位置不准确，更无法定位与性状有关的的基因。因此，通过高通量技术开发出高质量的单核苷酸多态性(SNP)阵列，以两个陆地棉株系SGK156和901-001的种间构建了含有250个个体的重组近交系群体(RILs)，使用高通量CottonSNP80K阵列进行种群和亲本的基因分型，构建高密度遗传图谱，并用于QTL作图，并获得与纤维强度相关的候选基因。进行了名为MrMLM的R包的相关基因座筛选，进行基因表达水平的验证和候选基因的注释。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：通过筛选出一种与陆地棉纤维强度基因紧密连锁且在多个环境下表现稳定的QTL和SNP分子标记，将该QTL和QTL区间内的标记应用于棉花纤维品质的辅助选择，通过对QTL区间内进行纤维强度相关基因的定位，进行基因功能的注释，并进行表达模式的分析，后续可通过基因功能研究进行棉花纤维品质进行改良，这对提高我国棉花品种的纤维品质水平具有重要的指导意义。本专利技术提供的技术方案是：一种与陆地棉纤维高强度基因连锁的QTL和该QTL内的SNP标记，qFS-c24-2能在6个环境下检测稳定(具体指2015年临清、2015年阿拉尔、2016年安阳、2016年常德、2016年石河子、2016年库尔勒)，位于陆地棉24号染色体，与其连锁的SNP标记为TM67007、TM67008、TM67014、TM67076、TM67077、TM67078，所述的SNP标记在染色体上的位置和突变碱基如下表所示：标记名称SNP位点突变碱基TM670072633241A/CTM670082639997G/ATM670142691261T/GTM670763860340T/CTM670773867762C/GTM670783960979A/G本专利技术中，QTL命名参考McCouch等(1997)在水稻中的命名规则，以q+性状+连锁群+QTL个数的形式表示。(McCouchSR,ChoYG,YanoM,etal.ReportonQTLnomenclature,RiceGenetNewslett.,1997,14:11-13)，例如qFS-chr24-2表示定位到陆地棉第24号染色体与纤维强度相关的第二个QTL。本专利技术所述的SNP标记可通过SNP基因分型实验有效地区分不同SNP位点与不同基因型，从而可对不同棉花样品进行筛选，可筛选出纤维强度高的株系,大大缩短育种周期，提高棉花纤维强度的育种效率。同时，本专利技术还提供一种与陆地棉纤维强度的QTLqFS-chr24-2及其连锁的SNP标记的筛选和相关基因的定位方法，包括如下步骤：1.以具有抗虫，抗病、高产等特性的陆地棉sGK156和高强、抗虫的陆地棉品系901-001为亲本，经过杂交，得到具有转基因抗虫基因的第一代全国中成熟杂交品种，认证为全国品种CCRI70，即中70。该品种纤维质量优良，平均纤维长度为32.5mm，纤维强度为33.5cN/tex，马克隆值为4.3；2.利用南京农业大学开发的棉花高密度80KSNP芯片，进行SNP的基因分型，构建遗传连锁图谱；3.利用Chr24的高密度遗传图谱以及9个环境的纤维品质数据，对纤维强度进行QTL定位，并对其进行分析；4.利用MrMLM的R包软件对QTL区间内进行纤维强度相关基因的定位，用KEGG和GO进行基因功能的注释，并进行表达模式的分析。本专利技术的有益效果如下：本专利技术涉及的与多环境稳定的高强纤维主效基因有关的位点为qFS-chr24-2，通过筛选与棉花高强纤维主效基因紧密连锁且在多个环境下表现稳定的SNP标记，将这些SNP标记应用于棉花纤维品质的辅助选择，QTL定位结果可靠，可以尽快提高我国棉花品种的纤维品质水平。qFS-chr24-2能在6个环境下(具体指2015年临清、2015年阿拉尔、2016年安阳、2016年常德、2016年石河子、2016本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种与棉花纤维强度相关的QTL，其特征在于：利用高密度棉花80K芯片构建遗传连锁图谱的方法，将多环境稳定的与纤维强度相关的QTL定位在陆地棉第24号染色体，位于标记TM67007和TM67078之间。

【技术特征摘要】
1.一种与棉花纤维强度相关的QTL，其特征在于：利用高密度棉花80K芯片构建遗传连锁图谱的方法，将多环境稳定的与纤维强度相关的QTL定位在陆地棉第24号染色体，位于标记TM67007和TM67078之间。2.根据权利要求1所述的与棉花纤维强度相关的QTL为qFS-c24-2，QTL内定位到的的SNP分子标记为TM67007、TM67008、TM67014、TM67076、TM67077、TM67078，即与该QTL紧密连锁的分子标记的突变位点及突变碱基如下所示：TM670072633241A/CTM670082639997...

【专利技术属性】
技术研发人员：范森淼，商海红，邹先炎，龚举武，刘爱英，段丽，石玉真，张震，巩万奎，范李强，张敏，葛群，李俊文，袁有禄，
申请(专利权)人：中国农业科学院棉花研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41