而且，Pima90中編碼蔗糖合酶的基因存在小片段的缺失 。該基因在纖維伸長期和次生壁加厚期高表達，對海島棉纖維長度和強度的形成有重要作用 。追蹤利用Pima90育成的新材料農(nóng)大373-9的基因組序列，發(fā)現(xiàn)該材料導(dǎo)入了Pima90中編碼蔗糖合酶的基因 。此外，該材料還獲得了來自于Pima90的其他171個外顯子區(qū)結(jié)構(gòu)變異，表明了海島棉對陸地棉改良的可行性 。
為了探明陸地棉現(xiàn)代品種的基因組變化，他們又將農(nóng)大棉8號基因組與早期品種TM-1基因組進行比較，發(fā)現(xiàn)農(nóng)大棉8號存在76568個結(jié)構(gòu)變異，其中28626個結(jié)構(gòu)變異能夠在10~1081個重測序種質(zhì)材料中檢測到 。與海島棉類似，農(nóng)大棉8號基因組的插入和缺失在D亞組上的密度明顯高于A亞組 。然而，陸地棉基因組的插入和缺失在端粒附近具有偏好性，是染色體其他區(qū)域的3.71倍 。
此外，編碼肉桂酰輔酶A還原酶的基因在TM-1中存在1個缺失，影響了抗黃萎病功能 。群體樣本分析還發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代品種較早期品種獲得了1128個NDM8型結(jié)構(gòu)變異，反映了現(xiàn)代育種改良進程的選擇效應(yīng) 。
探明陸地棉結(jié)構(gòu)變異遺傳效應(yīng)
獲得了海島棉和陸地棉的結(jié)構(gòu)變異圖譜后，他們又將結(jié)構(gòu)變異對棉花重要經(jīng)濟性狀的遺傳效應(yīng)進行了分析 。
論文共同通訊作者、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)教授張艷告訴《中國科學(xué)報》，為探明基因組結(jié)構(gòu)變異對重要性狀的遺傳效應(yīng)，他們對1081份世界各地的陸地棉種質(zhì)資源深度重測序，以農(nóng)大棉8號為參考基因組獲得了304630個結(jié)構(gòu)變異，結(jié)合大規(guī)模多環(huán)境評價獲得的纖維長度、強度、鈴重、衣分和黃萎病抗性數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了446個與重要性狀顯著關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)變異 。
研究發(fā)現(xiàn)，品質(zhì)性狀的結(jié)構(gòu)變異主要位于D亞組，而產(chǎn)量性狀的變異主要位于A亞組 。在907個與纖維品質(zhì)、產(chǎn)量相關(guān)的基因中，84.23%的基因在纖維不同發(fā)育時期表達 。
纖維長度是棉花最重要的經(jīng)濟性狀之一 。據(jù)介紹，纖維長度增加1毫米（mm），每噸皮棉售價一般可增加300元左右 。在陸地棉D(zhuǎn)t11染色體上，有69個結(jié)構(gòu)變異能夠使纖維長度顯著增加0.71~0.99mm，56個結(jié)構(gòu)變異能夠顯著增加1.00~1.19mm 。如此可使纖維長度從27mm或者28mm級別增至29mm級別 。
此外，黃萎病是影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的重要病害 。他們發(fā)現(xiàn)，在陸地棉D(zhuǎn)t11染色體的3個結(jié)構(gòu)變異能夠使棉花黃萎病病情指數(shù)大大降低，讓棉花從感病變?yōu)槟筒?。
在發(fā)現(xiàn)的60個抗黃萎病相關(guān)基因中，編碼S—去甲烏藥堿合成酶的基因GhNCS在抗黃萎病品種中的表達量顯著低于感病品種，沉默該基因?qū)е驴共⌒燥@著增強：可以使NDM8由耐病變?yōu)榭共?，使棉花品種CCRI8從感病變?yōu)槟筒??！斑@證明GhNCS是控制黃萎病抗性的一個重要新基因 ?！睆埰G說 。
來源： 《中國科學(xué)報》
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