广东
近日，石河子大学联合华中农业大学棉花遗传改良团队在The Plant Journal（中科院1区TOP期刊，五年影响因子7.2）在线发表了题为“GWAS and eQTL analyses reveal genetic components influencing the key fiber yield trait lint percentage in upland cotton”的研究论文。该研究通过转录组测序了312份陆地棉种质（含新疆主栽品种及育种中间材料），结合田间表型和基因组重测序数据，鉴定了调控棉花衣分性状的调控位点和候选基因。进一步通过整合优异遗传位点，系统评估了不同陆地棉品种对衣分性状的改良潜力，据此筛选出了精准培育高衣分棉花新品种的有价值育种材料。
本研究采用GWAS、eQTL定位、TWAS及共定位分析，系统解析衣分的遗传调控网络。eQTL分析鉴定出13859个调控位点，发现D10染色体上的Hot26和Hot28热点协同调控186个基因，涉及细胞壁合成、活性氧代谢及激素响应通路。通过TWAS分析，鉴定Ghir_A12G025980（HSP22）为核心候选基因，HSP22作为叶绿体热激蛋白，其高表达显著降低衣分（图1）
图1：基于TWAS鉴定衣分性状相关候选基因
通过驯化选择分析表明，栽培种衣分相关位点的遗传多样性显著低于半野生棉，表明还存在未充分挖掘的育种潜力。此外，构建56个有利等位基因库，筛选出20份高聚合材料，为亲本选配提供资源（图2）。
图2：有利等位基因位点在312份材料中的聚合情况
综上，本研究结果为棉花高产育种提供了重要理论依据与实践策略。基于QTL和eQTL热点开发的分子标记可加速早代材料筛选，缩短育种周期；GRF7基因编辑创制纤维增殖增强的新种质。并提出了一个高衣分育种策略：（1）选择累积大量的有利位点且高衣分表型的父母本；（2）选择具有丰富的遗传背景和稳定特征的父母本；（3）选择合适的地区种植。这些结果为挖掘和揭示基因参与调控棉花衣分的分子机制提供了新思路，同时也为高衣分棉花育种扩充了可靠的种质资源。
石河子大学农学院作物学博士郭春平为论文第一作者，石河子大学院士工作站聂新辉教授、张献龙院士、王茂军教授以及尤春源研究员为通讯作者。感谢作物遗传改良全国重点实验室棉花遗传改良团队提供高性能数据分析平台，感谢新疆农垦科学院、新疆农科院、新疆生产建设兵团第一师、第五师、第七师、第八师农业科学研究院、新疆合信科技发展有限公司、新疆塔里木河种业股份有限公司及新疆惠远种业股份有限公司等科研单位提供种质资源和表型鉴定生态环境。感谢兵团农业关键核心技术攻关项目（2023AA102-2-1）、天山英才科技创新青年拔尖人才项目（2023TSYCCX0117）、国家自然科学基金（32260510）和新疆生产建设兵团石河子市科技发展重点项目（2022NY01）持续支持。
来源：石河子大学
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