张天真 南京农业大学棉花研究所 作物遗传与种质创新国家重点实验室,棉花的基因组研究与分子育种,提 纲,棉花的基因组研究 棉花的分子育种,中国统计年鉴 1997-2006,381万吨/ 49.2亿美元,1.棉花的基因组研究,EST-SSR功能标记的开发利用 基于PCR的棉花饱和分子遗传图谱构建 棉花重要农艺性状基因/QTL标记定位 棉纤维发育相关基因克隆 棉花重要农艺性状基因/QTL图位克隆 棉纤维发育蛋白质组学研究,6665 EST-SSRs,1.1 EST-SSR功能标记的开发利用,EST-SSR 标记的开发,Primer design using the program Primer3 online (http://www.genome.wi.mit.edu/genome_software/other/primer3.html).,,戴维逊氏棉(G.davidsonii,D3-d),瑟伯氏棉(G.thurberi；D1), 拟似棉(G.gossypioides；D6),四倍体棉种的起源,染色体自主加倍,,G.hirsutum,G.barbadense,,,G.herbaceum A-染色体组,,四倍体棉种的起源地,,D-染色体组野生种,,,四倍体棉种的起源与种间分化,,eSSR:3250/4814=67.5% SSR:3250/8213=39. 6%,,开发出3386对纤维EST-SSR功能标记,Han et al.,MGG 2004,TAG 2006; Wang et al,科学通报 2006; BMC Genomics 2006,7:132,Han et al, MGG ,2004; TAG,2006,A-亚组: 62 位点 D-亚组: 61 位点,G.hirsutum EST-SSRs的定位,A-亚组: 72 位点 D-亚组: 37 位点,G. arboreum EST-SSRs 的定位,,G.raimondii EST-SSRs标记的开发与定位,A-亚组: 245 位点 D-亚组: 394 位点,,,1-26 are represented for G. herbaceum cv. Hongxin (1); G. herbaceum var. africanum(2); G. arboreum cv. Jinhua(3); G. capitis-viridis(4); G. nelsonii(5); G. australe(6); G. robinsonii(7); G. sturtianum(8); G. bickii(9); G. thurberi(10); G. armourianum(11); G. harknessii(12); G. harknessii(13); G. klotzschianum(14); G. davidsonii(15); G. aridum(16); G. raimondii(17); G. gossypioides(18); G. lobatum(19); G. trilobum(20); G. laxum(21); G. stocksii(22); G. somalense(23); G. incanum(24); G. longicalyx(25) and G. arboreum cv. Shixiya(26),Dendrogram constructed from single-locus SSR data using NTSYSpc program,A,G,C,D,F,E,B,Guo et al. TAG ,2006,纤维eSSRsTM-1和海7124多态性,海、陆棉种在D亚组上的分化差异,（TM-1×海7124）× TM-1,BC1 ⊕,,BC1S1 (03-05),,LGs,,遗传图谱,QTL定位,,,,,TM-1×,BC5S1-2,,,CSSLs,,QTL精细定位,,MAS育种,１.2 基于PCR的棉花饱和分子遗传图谱构建,,,TM-1,Zhang et al. TAG 2002, Song et al, Genome 2005,连锁群: 26 个 位点: 2014 个 功能标记位点: 1183 (66.1%) 长度: 3534.8 cM 标记平均间距: 1.76 cM 同源转化群: 13 对,Guo et al. Genetics 2007,176:527,较饱和、功能标记为主的海、陆栽培棉种遗传图谱,(TM-1×海7124)BC1,A01--13,NT13R-19R,NT4L-19R,NT1L-8L,NT11L-15L,NT11R-12L,NT8R-19R,A02--8,NT20R-21L,NT7R-21R,D02--21,A03--11,Chromosome assignment of linkage group,连锁群染色体的完全定位,A-subgenome: LGA02 → Chro.8 LGA03 → Chro.11 LGA01 → Chro.13 D-subgenome: LGD08 → Chro.19 LGD03 → Chro.24 LGD02 → Chro.21,Wang et al. TAG ,2006,四倍体棉花26条染色体的新命名体系,Selecting of anchoring SSR markersScreening of BAC clonesPhysical mapping of BAC clones,,,,,,,Physical mapping of BAC clones,Chromosome-specific SSR markers and BAC clones,a BAC clones derived from the TM-1 library and other from 0-613-2R,a,Physical mapping of 26 BAC clones for 26 chromosomes 一套26个染色体专化的BAC克隆的筛选与物理定位,Wang et al. TAG, 2007,Genetic and physical mapping of BAC clones for chr.6,,,Genetic and physical mapping of BAC clones for chr.26,Genetic and physical mapping of BAC clones for chr.10,,,,Genetic and physical mapping of BAC clones for chr.1,,,Integration of twenty-six genetic and physical maps by chromosome-specific BACs, and FISH,Wang et al. 2007, TAG,50cM,,Integration of twenty-six genetic and physical maps by chromosome-specific BACs, and FISH,50cM,Integrated twenty-six genetic and physical maps by chromosome-specific BACs and FISH,50cM,Duplicate inheritance in homoelogous chromosomes,A6-specific BAC 47N15 by NAU1277,,,,BAC 75F07 by NAU837-205,,Homoelogous chromosome segments exist in homoelogous chromosome pairs,NAU0837-205,Hai7124 F1 TM-1 0-613-2R,NAU0837-195,75F07 68D15,,,,,,,?,D25-specific BAC 24K19 by BNL3264,,,BAC 68D15 by NAU837-195,,,,,,Duplicate inheritance of SSR markers,C,Homologous chromosome segments do exist in homeologous chromosome pairs,Probed with BAC clone 09D09,D,D5-specific BAC 50D03,A5-specific BAC 87P01,,,,,,,,,,,,,Wang et al. BMC Genomics 2007,FISH mapping of a EST-derived BAC clone 36D03 BAC 36D03 (green) was mapped to the same chromosome where the chromosome A7-specific BAC clone 09N05 (red) was mapped.,,,,,,,,,1.3 重要农艺性状基因/QTL的标记定位,重要基因的定位 QTL的定位纤维品质性状 产量及产量构成因子抗黄萎病和枯萎病抗逆性（耐盐、旱等） 突变体基因的整合,FIF1 的定位: SNAP（A）和CAPs（B,PspGI酶切）标记在亲本和部分群体中的分离情况. M: DL2000； 1: TM-1； 2: F1； 3: 海7124； 4~13: 部分BC1单株.,FbL2A的定位: 作图亲本与作图群体中部分单株FbL2A基因的BstUI酶切分析. M: 分子量标准; 1、2、3分别为TM-1、（TM-1×海7124）F1、海7124; 4、5、6分别为酶切后的TM-1、F1、海7124; 7~14为部分单株的酶切结果.,,棉纤维发育相关基因在四倍体栽培棉种中的SNP分析及染色体定位,Han et al. 作物学报，2007，33：256,农业生物技术学报，2006，14: 360,A8 D2,定位了45个棉纤维发育相关基因,,,,,,,7235优质纤维表达基因的定位,,,,,,,纤维强度,纤维长度,,纤维细度,,,纤维品质 QTL 的定位,(TM-1 × 海7124) BC1S1 (HS427 × TM-1) F2/F3 (泗棉3号 × PD6992) F2/F3 (7235 × TM-1) F2/F3 and RIL (渝棉1号 × 泗棉3号) F2/F3 (高品质种质系 × 泗棉3号) F2/F3 ……,陆地棉 产量高，适应性广，纤维品质中等，但显著优于亚洲棉和草棉。
海岛棉 生育期长，成熟晚，铃小，产量低，但纤维细强长，是纺高支纱原料海岛棉具有纤维品质改良的重要基因资源,海岛棉、陆地棉产量、纤维品质的表现(新疆)*,*中国棉花遗传育种学,2003,海岛棉产量、纤维品质QTL定位,配置海陆种间作图群体10个，定位405个产量、纤维品质相关的QTL D染色体亚组QTL221个 ＞ A亚组QTL184个，显示出D染色体亚组在品质改良中的重要性，表明海、陆棉种在D亚组上的分化差异Jiang et al. PNAS, 1998; Rong et al. Genetics, 2007,互作效应QTL125个,互作效应从数量和效应值上都超过加性QTL 在23条染色体上检测到加性QTL68个,D组QTL37个 ＞ A组QTL31个。