实验室种质资源和植棉技术标准化课题合作揭示棉花脱叶性状表型和遗传变异规律

作者：棉花生物育种与综合利用全国重点实验室 日期：2023-06-29 访问量：

实验室种质资源和植棉技术标准化课题合作对陆地棉自然群体进行脱叶性状多环境鉴定和优异位点发掘，揭示了棉花叶片脱落的表型变异规律和遗传机制，对提高棉花脱叶效率和培育机采棉品种具有指导意义。相关研究以“Genomic loci associated with leaf abscission contribute to machine picking and environmental adaptability in upland cotton (Gossypium hirsutum L.)”为题发表在综合性期刊2区《Journal of Advanced Research》（IF="12.822）上。

当前在我国棉花主产区新疆地区棉花机采率已经达到较高水平。化学脱叶催熟技术是机采棉综合农艺配套技术的关键环节和重要前提，不仅能够提高收获效率而且能够降低籽棉杂质含量。然而，当前对棉花叶片脱落的表型变异规律和遗传基础仍然知之甚少，这阻碍了脱叶效率提升和机采棉品种培育。

该研究通过对383份陆地棉材料进行多环境化学脱叶试验，揭示了棉花脱叶性状的基础表型变异规律。脱叶剂在显著提高脱叶率的同时，对产量和纤维质量的影响较小。同时观察到脱叶性状与纬度和生育期性状存在强相关性。对383份陆地棉材料进行全基因组重测序（平均测序深度14.6X），构建包含1,076,652个SNPs的全基因组变异图谱。通过全基因组关联分析、LD Block分析以及功能鉴定，在A02和A13上发掘到2个脱叶率关联位点（RDR7和RDR13）及其关键候选基因GhLRR和GhCYCD3;1。该研究还对两种优异单倍型（Hap^RDR7和Hap^RDR13）组合效应和分布频率进行分析。两种优异单倍型组合后可显著提高对脱叶剂的敏感性。在中国高纬度地区，优异单倍型频率普遍增加，使其能够适应当地环境。脱叶优异单倍型可能起源于早期引进的金字棉。

中棉所杜雄明研究员、宋美珍研究员、何守朴研究员和张西岭研究员为该论文共同通讯作者，中棉所所聘副研究员李洪戈、副研究员王香茹和塔里木大学硕士研究生秦宁为该论文共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划（2022YFD1200300）、农业部棉花种质资源精准鉴定工程（19221957）和中棉所基本科研业务费（1610162023037）的资助。

Doi: 10.1016/j.jare.2023.05.007

棉花脱叶性状表型变异规律及其遗传机制