近日，中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所杜雄明團隊和山東農(nóng)業(yè)大學宋憲亮團隊合作在Industrial Crops & Products在線發(fā)表題為Alien genomic introgressions enhanced fiber strength in upland cotton (Gossypium hirsutum L.)的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)超級優(yōu)質(zhì)纖維種質(zhì)J02-508的D08染色體上一個大片段區(qū)間（7.073-60.027 Mb）來自二倍體野生棉瑟伯氏棉（D1），該區(qū)間引起嚴重的偏分離現(xiàn)象，進一步發(fā)現(xiàn)在該區(qū)間有一個與纖維強度顯著相關的穩(wěn)定QTL。該研究為解析標記偏分離、外源片段導入及關鍵農(nóng)業(yè)性狀之間的相互關系提供了分子生物學證據(jù)。

偏分離是生物界普遍存在的現(xiàn)象，在許多動植物物種中普遍存在。在種間群體中，偏分離通常被認為是阻止物種間基因流動的生殖障礙，偏分離程度與物種分化程度之間存在正相關關系。在植物育種過程中，偏分離的分析有助于理解種內(nèi)或種間雜交產(chǎn)生雜zhong致死和基因非正常分離等特殊現(xiàn)象，也可以分析定位重要的農(nóng)藝性狀相關基因，特別是涉及從相關野生種向栽培種導入的情況。偏分離的標記不符合遺傳作圖分析中假設的標準分離比，會影響遺傳作圖及QTL定位的準確性，但是直接去掉偏分離標記可能會錯失與生物關鍵遺傳特性有關的含偏分離標記的染色體區(qū)域。

該研究以纖維強度較高（>38 cN/tex）的導入系J02-508與纖維品質(zhì)差的陸地棉系ZRI015雜交，建立分離群體，通過簡化基因組（GBS）測序技術進行纖維品質(zhì)QTL定位。研究過程中發(fā)現(xiàn)，J02-508與ZRI015組配的F5群體存在顯著的標記偏分離現(xiàn)象，26條染色體上偏分離標記所占的比例平均達到83.13%。其中D08染色體上分布的標記總數(shù)多，偏分離標記所占的比例也gao達99.39%。通過綜合Binmap圖譜關聯(lián)分析和DistortedMap軟件校正圖譜與QTL定位兩種方法對D08染色體上所有標記再次分析，在D08染色體上發(fā)現(xiàn)了一個與纖維強度顯著相關的穩(wěn)定QTL（qFS_D08，LOD = 11.49），該QTL在D08染色體上物理間隔約53 Mb

研究進一步利用3,227份棉花材料的重測序數(shù)據(jù)，確定了J02-508材料中外源片段的供體是二倍體野生棉瑟伯氏棉（D1），通過序列分析、PCR驗證等多種方法確定J02-508材料中外源片段區(qū)間為7.073-60.027 Mb，來自于瑟伯氏棉的CM013381.1染色體。該外源片段區(qū)間與qFS_D08的染色體區(qū)間重合，與群體中標記偏分離現(xiàn)象和纖維強度性狀相關

標記偏分離現(xiàn)象和外源片段導入是遺傳研究中常見的現(xiàn)象，在其它物種中也有單獨報道。該研究結果表明，以前被淘汰的偏分離標記可能與有價值的性狀有關，尤其是在分析可能攜帶大量外源染色體片段的導入系時，應改進傳統(tǒng)的QTL定位策略。該研究不僅有助于了解棉花種間雜交在育種中的重要性，而且為利用Illumina重測序數(shù)據(jù)分析大尺寸外源基因組片段提供了新思路。

山東農(nóng)業(yè)大學和中棉所已畢業(yè)博士生王麗媛和中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所何守樸副研究員為論文的共同第yi作者，中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所杜雄明研究員和山東農(nóng)業(yè)大學宋憲亮教授為論文共同通訊作者。該工作得到國家重點研發(fā)計劃、山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系、山東省自然科學基金和轉(zhuǎn)基因育種重點項目等的資助。