一种与棉花海岛棉纤维强度连锁的分子标记的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及棉花分子育种技术领域，具体涉及到一种与棉花海岛棉纤维强度连锁 的分子标记及其应用。
【背景技术】
[0002] 棉花是世界上重要的经济作物，棉纤维是重要的纺织工业原料，棉花在我国国民 经济中占具重要地位。随着纺织工业的快速发展和人民生活水平的不断提高，对棉花纤维 品质的要求也越来越高。纤维品质的育种已成为我国棉花育种的主要目标之一，而纤维强 度是纤维品质性状的一项重要指标。
[0003] 海岛棉纤维具有长、强、细等优异特点，但适应性差，产量低，而陆地棉产量高，适 应性广，但品质差(Percy et al. ,2006)。因此挖掘海岛棉的优异纤维品质基因，把海岛棉 优异纤维品质基因转移到陆地棉背景中，对我国陆地棉纤维品质的提高有着重要的意义。
[0004] 棉花的纤维品质性状属于多基因控制的数量性状。主要纤维品质性状与产量性状 之间存在显著或不显著负相关(潘家驹，等，1998)，给棉花纤维品质与产量的同步改良带来 了难度。采用传统的育种方法，每一世代的纤维品质选择都需等到棉花吐絮后收取棉花乳 花后进行纤维品质检测后才能决定，而且纤维品质性状受环境影响较大，使得表型选择准 确性差、周期长、效率低，育种进展缓慢。
[0005] 分子生物学以及数量性状基因位点作图方法的发展为棉纤维品质改良提供了有 效手段。借助分子标记对目标性状的基因型直接进行选择，而不必考虑作物生长时期和发 育条件，可在早期进行选择，又能减少来自同一位点不同等位基因或不同位点的非等位基 因间的相互干扰，有利于快速皇集目标基因，加速回交育种进程，克服不利性状连锁，极大 地缩短了育种时间。在海岛棉纤维品质性状的基因挖掘方面，利用不同的陆海杂种群体进 行连锁图谱的构建和重要纤维品质性状的QTL筛选(如Jiang et al.l998;Yu et al.1998; Kohel et al.2001;Paterson et al.2003;吴献清等，2003;Mei et al.2004;Lin et al.2005;杨蠢雷等，2009,2015;He et al.2007;Lacape et al.2005,2010;Yu et al. 2013)，取得了很大研究进展。这些研究结果为纤维品质性状的分子标记研究打下了良 好的基础，但QTLs或与之连锁的分子标记已应用于分子标记辅助选择育种中的甚少。
[0006] 前人的研究中多数是利用分离群体如F^BCi，遗传背景复杂，或只在单个环境下检 测得到的结果，因此缺乏可靠性和稳定性，多环境稳定的QTL少，且有些研究最初的目的只 是为了进行目标基因的定位，在实验材料的选择上没有考虑和育种材料相结合，还很难应 用到育种中。染色体片段代换系，基因组中只含有少数供体亲本的染色体片段，大部分遗传 背景与受体亲本一致，减少了遗传背景的干扰，QTL检测更准确。本发明利用陆海渐渗系 (BC 4F3、BC4F3:4、BC4F 3:5、BC4F3:6)筛选出稳定的纤维强度QTLs及其紧密连锁的分子标记，并利 用与这些QTL紧密连锁的分子标记筛选出纤维强度得到提高的株系。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是:为了克服传统育种中表型选择准确性差、效率低、 周期长、成本高等许多缺点，解决纤维品质育种进展缓慢的问题，提供一种来自高强材料海 岛棉海1与棉花纤维强度QTL/主效基因连锁的分子标记，即：通过筛选来自高强材料海岛棉 海1中与纤维强度QTL/主效基因连锁的SSR分子标记，进行DNA水平上的早期标记辅助选择， 提高育种效率。
[0008] 本发明提供的技术方案是：其中，分子标记HAU136 1 24Q的特异性引物HAU1361其正 向序列如SEQ ID NO. 1所示，反向序列如SEQ ID N0.2所示，用该引物扩增出的特异标记，条 带分子量为240bp;分子标记PGML0 3 8 5 4 24q的特异性引物PGML03854其正向序列如SEQ ID NO.3所示，反向序列如SEQ ID NO.4所示，用该引物扩增出的特异标记，条带分子量为 240bp，C12各分子标记的特异性引物序列和扩增的目的片段长度如下：
[0009]
[0010] 本发明还提供一种陆地棉纤维强度辅助育种方法及利用上述与棉花纤维强度 QTL/主效基因位点连锁的分子标记在棉花辅助育种以提高棉花纤维强度中的应用。
[0011] -种陆地棉纤维强度辅助育种方法，该方法包括如下步骤：
[0012] (1)苗期单株提取DNA;
[0013] (2)使用与棉花纤维强度QTL/主效基因位点qFS-C12_l和qFS-C24_l连锁的分子标 记，分别为HAU1361240和PGML0385424Q，对群体单株的基因型进行分子检测，并以陆地棉中棉 所45和海岛棉海1基因型作为对照；
[0014] (3)对检测结果进行分析；
[0015] (4)选择带有海岛棉海1特征条带的植株，获得纤维强度得到提高的单株。
[0016] 根据本发明的与陆地棉纤维强度辅助育种方法，使用SSR标记HAU1 36 1240和 PGML0385424Q在与海岛棉海1等有关的育种群体中对纤维强度性状进行分子标记选择，可提 高陆地棉的纤维强度。该方法所用的分子标记HAU136 1240和PGML0385424Q分别与棉花纤维强 度性状的2个QTLs:qFS-C12_l和qFS-C24_l(FS是纤维强度的英文单词fiber strength的缩 写;QTL的命名：q+性状名称英文缩写+染色体序号+同一染色体上控制该性状QTL的顺序编 号。如:qFS-C12_l表示在第12条染色体上控制纤维强度的第1个QTL)紧密连锁。这2个纤维 强度性状的QTLs:qFS-C12-l和qFS-C24_l分别位于染色体C12和C24上，都来源于海岛棉海 1，对棉花纤维强度的贡献率分别为4.94-12.61 %和3.63-8.92%，加性效应分别为0.47-1·08cN/tex和0·58-1·04cN/tex。
[0017] 本发明不仅有助于筛选高强纤维材料，为今后海岛棉海1杂交、回交后代及其衍生 品系的纤维强度性状育种利用提供了极大的便利，同时也为QTL的精细定位及基因克隆奠 定基础。通过这些分子标记选择可获得纤维强度得到提高的陆地棉品种或品系，加速棉花 纤维品质的育种进程。
[0018] 使用本发明可以在棉花苗期预测纤维强度的高低并进行淘汰，进而可以快速筛选 纤维强度高的株系用于棉花纤维品质育种，提高选择的准确性和效率。
[0019]本发明所述与棉花纤维强度QTL/主效基因位点qFS-C12-l和qFS-C24-l连锁的分 子标记是通过以下方法按照下列步骤获得的：
[0020] (1)以海岛棉海1为供体亲本、以中棉所45为受体亲本，通过杂交高代回交，连续自 交，构建了一套中棉所45为遗传背景的染色体片段代换系，共116个BC4F:家系（杨泽茂等， 2009)。经过2年的自交，2009年获得2328个BC4F3单株。按家系随机挑选332个BC4F3单株2010 年种成BC4F3:4株行，混收BC4F3:4株行种子，2011年种成两个环境的BC4F3:5株系（安阳和库尔 勒），混收队4?3 :5株系种子，2014年种成三个环境的队4?3:6株系（周口、库尔勒和阿克苏）。对 每个世代群体每个环境进行田间农艺性状的调查和纤维品质测定。
[0021 ] (2)对（1)中332个代换系及其亲本提取DNA，按照(Paterson et al. 1993)的方法 提取DNA。
[0022] (3)从本发明人以中棉所36 X海lBQFi群体构建的高密度分子遗传连锁图谱(Shi et al.2015)上，每隔大约10cM选择一个SSR标记，共筛选出覆盖棉花全部26条染色体的520 个标记位点，并用其对上述(2)中332个染色体片段代换系材料及其亲本中棉所36和海1的 DNA进彳丁基因型检测。
[0023] (4)利用七个环境(2009年安阳、2010年安阳、2011年安阳、2011年库尔勒、2014年 周口、2014年库尔勒和2014年阿克苏）的纤维强度性状的表型数据和基因型数据，采用QTL IciMapping V4 · 0软件（http: //www· isbreeding · net/software/)，进行纤维强度性状的多 环境QTL定位分析，获得多环境稳定的纤维强度性状QTLs，其中2个QTLs能在五个环境中表 现稳定，是新发现的，这2个QTL为qFS-C12_l和qFS-C24_l，分别位于染色体C12和C24上，增 效基因都来源于海岛棉海1，对棉花纤维强度的贡献率分别为4.94-12.61 %和3.63_ 8.92 %，加性效应分别为0.47-1.08cN/tex和0.58-1.04cN/tex;与这2个纤维强度性状的 QTLs紧密连锁的SSR分子标记分别为HAU136124Q和PGML0 3 8 5 4240。
[0024] 本发明的有益效果如下：
[0025] 本发明提供了一种提高陆地棉纤维强度性状的分子标记选择方法，使用分子标记 HAU136 1 24Q和PGML0385424Q在与海岛棉海1有关的育种群体中进行分子标记选择，可提高纤 维强度〇 · 47-1 · 08cN/tex和0 · 58-1 · 04cN/tex。
[0026] 使用本发明中的分子标记可以在棉花苗期进行选择，提高纤维强度性状的选择效 率。本发明不但有助于解决我国棉花纤维品质育种进展缓慢的问题，而且有助于克服现有 育种技术对纤维品质鉴定存在的时间长、准确性差、效率低等不足，快速地提高现有陆地棉 品种的纤维品质，大大加快我国高优质纤维新品种的培育进程。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明与纤维强度有关的2个QTLs在分子标记连锁图谱的位置。
[0028] 其中，qFS-C12_l和qFS-C24_l分别位于染色体C12和C24上。
[0029] FS是纤维强度的英文单词fiber strength的缩写。
[0030] QTL的命名：q+性状名称英文缩写+染色体序号+同一染色体上控制该性状QTL的顺 序编号。如:qFS-C12_l表示在第12条染色体上控制纤维强度的第1个QTL。
【具体实施方式】
[0031] 下面通过具体实施例方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的 限制，仅仅作示例说明。
[0032] 实施例1筛选分子标记
[0033]