【目的】吐絮率是反映陆地棉(Gossypium hirsutum L.)早熟性状的重要指标之一,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)解析吐絮率的QTL(quantitative trait locus)及其遗传效应,为陆地棉早熟性状的分子育种提供理论基础。【方法】利用315份不同陆地棉品种(系)构成的自然群体,在3个环境下对吐絮率进行表型鉴定。同时利用前期构建的9 244个具有复等位变异SNP连锁不平衡区段(SNP linkage disequilibrium block,SNPLDB)分子标记,采用限制性两阶段多位点全基因组关联分析(restricted two-stage multi-locus GWAS,RTM-GWAS)方法,检测与吐絮率显著关联的SNPLDB位点、估算其表型效应值,并建立显著关联位点在群体中QTL-allele矩阵,鉴定稳定关联的主效SNPLDB位点及其优异单倍型。根据2组转录组数据的基因表达量,在显著SNPLDB位点侧翼序列1 Mb基因组范围内挖掘可能与目标性状有关的候选基因。【结果】陆地棉自然群体在3个环境下的吐絮率变异范围为37.78%—100.00%,广义遗传力为67.03%。多环境方差分析表明,吐絮率在基因型、环境及基因型×环境互作间均呈现极显著差异(P

【目的】通过对芝麻产量相关性状的全基因组关联分析,挖掘与产量性状关联的SNP位点及预测候选基因,为通过分子标记辅助选择育种等方式提高芝麻产量提供技术基础。【方法】以363份不同遗传背景和地理来源的芝麻种质资源构成的自然群体为研究对象,调查2年2点4环境下8个产量相关性状(单株产量、单株蒴数、蒴粒数、千粒重、株高、主茎果轴长、始蒴高度和表观收获指数)的表型值,借助覆盖全基因组的42 781个SNP标记,利用多位点SNP随机效应混合线性模型(multi-locus random-SNP-effect mixed linear model,mrMLM)对8个产量相关性状进行全基因组关联分析,检测与产量相关性状显著关联的SNP位点,并预测候选基因。【结果】在4个不同环境下,8个产量相关性状表现出广泛的表型变异,变异系数为6.51%—33.57%;相关性分析表明单株产量与单株蒴数、株高、主茎果轴长、表观收获指数呈极显著正相关;方差分析表明产量相关性状的基因型效应、环境效应、基因型与环境互作效应均达到了极显著水平。通过多位点全基因组关联分析共检测到210个与产量相关性状显著关联的SNP,在2018年南阳环境下检测到47个SNP,解释表型变异的1.63%—17.29%;在2019年南阳环境下检测到35个SNP,解释表型变异的1.94%—11.90%;在2018年平舆环境下检测到35个SNP,解释表型变异的2.15%—15.90%;在2019年平舆环境下检测到53个SNP,解释表型变异的1.25%—11.13%;在4个环境的综合BLUP条件下检测到75个SNP,解释表型变异的1.44%—13.58%。上述210个SNP涉及到175个位点,其中10个位点在3个及以上环境中被重复检测到。在这10个位点基因组区域内,共鉴定到214个候选基因,其中156个候选基因具有功能注释,主要涉及植物代谢、生物调控、生长发育等生物学过程。根据功能注释筛选出4个可能与芝麻产量相关的候选基因,其中SIN_1006338编码1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶3(1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase 3-like),参与乙烯的生物合成;SIN_1024330编码碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix)转录因子,负向调控植物细胞和器官的伸长;SIN_1014512编码吲哚-3-乙酸-酰胺合成酶GH3.6(indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3.6),参与调控茎和下胚轴细胞的伸长生长;SIN_1011473编码泛素受体蛋白DA1(protein DA1-like),参与调节植物细胞增殖周期。【结论】通过多位点SNP随机效应混合线性模型的全基因组关联分析,检测到175个与产量相关性状显著关联的位点,筛选出4个可能与产量相关的重要候选基因。

当前在ＮＣＢＩ中提交的来源于陆地棉的ＥＰＳＰＳ基因有２个，随着陆地棉基因组测序结果的公布，为在陆地棉基因组中全面鉴定ＥＰＳＰＳ基因的存在提供了便利条件。从陆地棉异源四倍体标准系ＴＭ－１基因组数据库中共搜寻获得４个ＥＰＳＰＳ同源基因，这４个基因分别分布在Ａ０７、Ａ１２、Ｄ０７和Ｄ１２亚基因组。从这４个基因的核苷酸序列、氨基酸序列和基因结构的比对，构建进化树的系统发育分析以及基因的转录情况研究来看，定位在Ａ０７和Ｄ０７亚基因组的２个基因属于共线性高度同源基因，定位在Ａ１２和Ｄ１２亚基因组的２个基因也是相同的情况。序列比对结果表明，已经在ＮＣＢＩ中提交的２个ＥＰＳＰＳ基因分别是定位在Ａ１２和Ｄ１２亚．．．

ＺＩＰ基因家族是生物体内非常重要的一类金属阳离子转运蛋白基因家族，通过对陆地棉基因组的全面分析和鉴定，获得ＧｈＺＩＰ基因家族系统性的生物学信息。运用比较基因组学的方法，从陆地棉异源四倍体标准系ＴＭ－１基因组数据库中鉴定出４５个ＧｈＺＩＰ基因，这些基因分布在除了Ａ０４、Ａ０９、Ｄ０４和Ｄ０９号亚基因组以外的２２个亚基因组，Ｄ亚组比Ａ亚组多５个ＧｈＺＩＰ基因，有１６对基因在Ａ亚组和相对的Ｄ亚组上存在一一对应关系。有４４个ＧｈＺＩＰ基因具有跨膜结构，其中有３６个ＧｈＺＩＰ基因的跨膜结构域是６～９个，具有ｈＩｓ富集区序列并位于膜内侧可变区的有２０个ＧｈＺＩＰ基因，只有１个ＧｈＺＩＰ基因亚细胞定位不在细．．．

1990～1991年在保定地区自然条件下,利用6个中熟的陆地棉现代品种(系)进行了吐絮进程与产量及纤维品质性状关系的研究。结果表明,吐絮进程是一个稳定的性状;它与产量性状相关不显著;与纤维比强度、马克隆值和纤维长度存在着显著或极显著的负相关关系,相关系数分别为-0.9641、-0.9053和-0.9421;与纤维伸长率和整齐度相关不显著;在产量因素中,单株结铃数对皮棉产量的直接贡献最大。这一结果提示出,通过田间直接选择单株结铃数高且吐絮进程稳定的类型,可使皮棉产量和纤维品质得到同步选择和提高,这为培育高产优质陆地棉新品种(系)提供了一种有效的选择途径。

为了进一步了解ＮＦ－ＹＢ基因家族结构的功能，利用生物信息学手段，系统研究了陆地棉标准系ＴＭ－１基因组中ＮＦ－ＹＢ基因家族的数目、亚细胞定位、染色体分布、进化关系、基序以及组织表达情况。结果表明：ＴＭ－１基因组中共有４１个ＮＦ－ＹＢ基因家族成员，它们含有相同的ＣＢＦＤ＿ＮＦＹＢ＿ＨＭＦ结构域，大部分定位到细胞核内；４１个ＮＦ－ＹＢ基因家族成员分布在１９条染色体上，其中有１９组成员在Ａ亚组和Ｄ亚组中表现为直系同源基因；进化树分为Ⅰ和Ⅱ２个小组，每个小组成员间具有相似的基序类型和排列顺序；组织表达分析则发现，在这４１个ＮＦ－ＹＢ基因家族成员中，至少有２４个成员可以进行表达，且表现出一定的组织特异性。

【目的】通过分析陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性,探讨影响密码子偏性形成的主要因素。【方法】以陆地棉叶绿体基因组为研究对象,利用Mobyle及其它软件,分析叶绿体50个基因密码子的使用模式。【结果】陆地棉叶绿体基因组密码子GC1与GC2之间的相关系数达到极显著水平,GC3含量最低,与GC12的相关系数为0.14,双尾检验未达到显著水平;单个基因ENC比值多分布在-0.05—0.05;对应性分析,第一轴上显示了10.27%的差异,与GC3、ENC的相关系数分别为0.223和-0.147,均未达到显著水平。【结论】陆地棉叶绿体密码子第三位偏好使用嘧啶,而最优密码子多以A或T结尾;密码子使用模式可能...

鉴定陆地棉SKS基因家族成员，解析其演化规律，为棉花抗性育种提供新的候选基因。基于已公布的陆地棉遗传标准系TM-1基因组数据，以陆地棉品种中棉-14为试验材料。通过生物信息学对陆地棉SKS家族成员进行全基因组鉴定，并对其家族成员的染色体分布、进化关系、基因结构、共线性关系等进行预测分析。通过实时荧光定量聚合酶链式反应分析GhSKS13的表达模式，并利用病毒诱导的基因沉默技术初步探究陆地棉SKS13在棉花抵御大丽轮枝菌过程中的功能。共鉴定到48个陆地棉SKS基因，不均匀分布于陆地棉19条染色体上，聚类分析分为5个亚组，基因序列具有较高保守性，共线性关系分析显示，陆地棉SKS基因家族受到纯化选择。组织模式表达分析显示，GhSKS13在陆地棉根组织中优势表达，并且受大丽轮枝菌诱导显著上调表达。GhSKS13沉默植株对大丽轮枝菌抗性减弱，同时抑制病程相关基因GhPR1、GhPR2、GhPR3和GhPR5表达。大丽轮枝菌入侵GhSKS13沉默植株，其过氧化氢(H_2O_2)沉积明显低于对照，暗示GhSKS13促进活性氧(ROS)的形成。总之，明确了陆地棉SKS家族成员的系统进化关系、染色体分布特征和基因结构特征；并阐明了GhSKS13参与棉花对大丽轮枝菌抗性反应。

【目的】研究棉花细胞质雄性不育(CMS)系与保持系线粒体基因组的差异,为克隆棉花CMS基因奠定基础。【方法】以atpA,atp6,atp9,ccmB,ccmC,ccmFN1,cob,coxI,coxII,coxIII,matR,nad1bc,nad2,nad4,nad5,nad6,nad7c,nad9,rpl5,rrn18等20个线粒体基因保守序列为探针,利用Southern blot方法对棉花细胞质雄性不育系、保持系线粒体基因组进行RFLP分析。【结果】发现atpA、atp9、ccmB、nad1bc、nad6、nad7c、rrn18等基因在棉花不育系和保持系间存在明显RFLP多态性,其中at...

Dirigent-like基因(DIR)编码蛋白质参与木质素的形成,与植物体的病菌防御有关。本研究以抑制差减杂交(SSH)技术获得DIR的EST为信息探针,对棉花EST数据库进行同源搜索和序列拼接,获得了全长为768 bp的DIR基因cDNA全长,将该基因命名为GhDIR。该基因序列的开放阅读框(ORF)位于70～594 bp,推测编码175个氨基酸残基的蛋白。用陆地棉基因组DNA和cDNA分别进行了PCR扩增验证,克隆测序结果表明,所得GhDIR序列与电子克隆序列完全一致,没有内含子。序列比对和系统进化分析表明,该基因与海岛棉的同源序列表现了最高的相似性,与其他双子叶植物同源序列的相似性次之...

应用SSH-PCR技术,在筛选到抗旱相关基因的EST序列基础上,采用RACE技术,分离克隆到全长为801bp,含编码序列(CDS)为522 bp的棉花抗旱相关基因GhCYP1。氨基酸序列比对发现,该基因与拟南芥、水稻、人等的亲环蛋白基因高度同源,都具有由11个连续氨基酸所组成的单结构域亲环蛋白典型结构,且在保守区都具有PPIase活性所必需的3个氨基酸(R、F、H)以及与环孢素A(CsA)结合位点密切相关的色氨酸(W)。利用半定量RT-PCR对该基因的表达模式进行分析,发现其在棉花的叶、茎、根中均有表达,且在根中的表达量最高,暗示了该基因可能与植物根系吸水及矿物运输有关,从而在棉花适应干旱胁迫...

【目的】挖掘控制棉籽大小性状相关的遗传位点和相关基因，为研究棉籽大小性状形成的分子机理奠定基础。【方法】以陆地棉构建的含有300个家系的重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体为研究对象，对4个环境的棉籽籽指、面积、周长、长度、宽度、长宽比、圆度7个性状进行表型鉴定，利用液相芯片对RIL群体进行基因分型，得到的高质量单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）位点和表型数据进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS），挖掘控制棉籽大小相关性状的数量性状遗传位点（quantitative trait nucleotides,QTN），对数量性状遗传位点进行遗传效应分析，筛选候选基因。【结果】7个棉籽大小相关性状在4个环境中均表现为连续正态分布，且具有明显的表型变异，变异系数的范围为1.82%—10.70%，性状的影响基本表现为基因型>环境>基因型×环境，适用于GWAS分析。相关分析表明，籽指与面积、周长、长度、宽度显著相关，长宽比与圆度显著相关，表明可能存在一因多效位点。利用3VmrMLM模型进行全基因组关联分析，共定位到47个与棉籽大小性状相关的数量遗传位点。A07染色体上共定位到11个数量遗传位点，其中，A07:71993462、A07:72067994和A07:72198802的位点物理位置接近，在4个环境中稳定存在，与棉籽籽指、面积、周长、长度和宽度关。这3个数量遗传位点位于A07染色体71.99—72.87 Mb区间，标记间R²的平均值>0.8（P<0.001），呈现较大的连锁不平衡。遗传效应分析发现，该区段存在2种单倍型，在棉籽大小的相关性状中，单倍型Ⅱ与单倍型Ⅰ差异性显著，表明该位点直接影响棉籽大小性状，可用于分子标记辅助选择。利用TM-1转录组数据对区间内的基因进行表达模式分析，发现Gh＿A07G1767在棉籽发育阶段优势表达，Gh＿A07G1766在棉籽发育阶段特异性表达，推测其在棉籽生长发育过程中发挥重要的作用。【结论】鉴定了47个QTN，筛选了2个与棉籽发育相关的候选基因。

选用陆地棉无限果枝类型和有限果枝类型品系进行杂交,构建两个F2分离群体,利用主基因+多基因遗传模型的P1、P2、F1、F2四世代联合分析法对陆地棉果枝类型的遗传模型进行分析,结果表明,两个杂交组合分析结果一致,果枝类型均为E-0模型,即两对加性-显性-上位性主基因+多基因遗传模型,最优遗传模型的两个主基因均以加性效应为主,果枝类型性状的大纯合主基因对次大主基因存在显性上位作用。果枝类型与产量性状间的相关性分析表明,无限果枝类型个体与铃重、籽棉、皮棉产量及生育期呈显著正相关。

【目的】分离影响母猪初情期的主效基因或分子标记。【方法】以白色杜洛克×二花脸资源群体F2代母猪为研究材料,利用Illumina猪60K SNP芯片分别对F0和F1及316头有初情期表型记录的F2代母猪进行基因型判定,通过单标记全基因组关联分析(GWAS)和连锁-连锁不平衡(LDLA)分析检测与母猪初情期显著关联的SNP位点或单倍型。采用标准关联分析、标记辅助关联分析和F值下降检验分析lin-28同源B基因(LIN28B)和跨膜蛋白38B基因(TMEM38B)3个SNP位点与母猪初情期的关联性。【结果】①与母猪初情期关联性最强的SNP为ASGA0032316,位于7号染色体(SSC7)33.07...

【目的】富含半胱氨酸类受体激酶(CRK)是植物中最大的类受体激酶家族之一,在植物生长发育、激素信号传导和抗逆境胁迫中发挥重要作用。从全基因组水平鉴定陆地棉CRK基因家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究和利用陆地棉CRK基因家族奠定基础。【方法】从Pfam数据库下载stress-antifung结构域氨基酸序列,应用BLASTp程序搜索棉花基因组数据库,鉴定棉花CRK基因家族;利用Compute p I/Mw tool、Signal P、TMHMM Server V2.0、Wo LF POSRT等在线工具预测陆地棉CRK家族蛋白的分子量、信号肽、跨膜结构域和亚细胞定位等;用Clustal X1.8软件对棉花和拟南芥CRK蛋白质进行氨基酸序列比对,MEGA5.0分析棉花和拟南芥CRK蛋白的系统进化关系;使用TBtools制作陆地棉CRK基因家族的染色体定位、基因结构和蛋白质结构域示意图;应用植物顺式调控元件数据库Plant CARE分析棉花启动子序列;通过植物磷酸化位点数据库Plant Phos预测陆地棉CRK家族蛋白的磷酸化位点;从NCBI数据库下载RNA-Seq数据,利用转录组定量工具Kallisto计算TPM值,通过在线工具Morpheus绘制陆地棉CRK家族基因表达热图。【结果】陆地棉基因组中有70个CRK基因,分布于14条染色体,其中52个基因(74.3%)集中串联成簇分布于A6/D6、A9/D9、A10/D10染色体,且在A/D染色体组之间呈现高度共线性关系。编码302—901个氨基酸,58个蛋白质(82.9%)具有跨膜结构域,主要定位于叶绿体、质膜和胞外。磷酸化位点预测结果表明,陆地棉和拟南芥CRK有5个相同的磷酸化位点基序,包括3种丝氨酸磷酸化位点基序和2种苏氨酸磷酸化位点基序。65个陆地棉CRK基因的启动子区(92.9%)至少含有一种逆境激素响应元件,69个基因启动子区(98.6%)至少含有一种生物或非生物胁迫响应元件。根据RNA-Seq数据分析结果,陆地棉CRK基因可分为3种不同的组织表达特征类型;盐、干旱、冷、热胁迫以及接种大丽轮枝菌均可以导致部分陆地棉CRK基因表达水平的改变。Gh CRK25在根、茎、叶和胚珠中优势表达,在纤维中几乎不表达,ABA、GA3、SA、PEG-6000、氯化钠和大丽轮枝菌Vd991处理均能刺激Gh CRK25迅速上调表达。应用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)沉默Gh CRK25可导致棉花对大丽轮枝菌Vd991更为敏感。【结论】陆地棉CRK基因家族有70个成员,具有保守的基因结构和功能结构域,多样化的组织表达特征,大多数基因受激素和逆境调控。