摘要：单位：1.新疆农垦科学院棉花研究所/农业农村部西北内陆棉区棉花生物学与遗传育种重点实验室；2.新疆生产建设兵团第五师农业科学研究所；3.塔里木大学；4.华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室
单位：1.新疆农垦科学院棉花研究所/农业农村部西北内陆棉区棉花生物学与遗传育种重点实验室；2.新疆生产建设兵团第五师农业科学研究所；3.塔里木大学；4.华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室
简介：周小凤，女，安徽庐江人，研究员，硕士，从事棉花遗传育种研究。
基金项目：兵团重点领域科技攻关项目（2024AB001）;八师重点研发计划项目（2021NY01）。
来源：《安徽农业科学》2025年4期
引文格式：周小凤,曹阳,何良荣,等.陆地棉种质资源黄萎病发病率的关联分析[J].安徽农业科学,2025,53(4):1-4,39.
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由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病，是影响棉花安全生产的世界性难题。新疆是我国最大的棉花产区，近年来，黄萎病在新疆棉区蔓延，给棉农造成较大经济损失，严重影响当地棉花产业的可持续发展，提高棉花抗病性迫在眉睫。选育和种植抗黄萎病的棉花品种被认为是防治黄萎病的有效措施，抵抗黄萎病菌侵染已成为选育棉花新品种的重要目标性状。
目前，由于对棉花抗黄萎病遗传模式及抗病机制等缺乏系统研究和科学认知，导致棉花抗黄萎病种质材料的筛选、创制和新品种选育受到制约。研究发现，黄萎病菌分泌的毒素可能是其主要致病因素，其中细胞壁降解酶、脂多糖蛋白复合物以及核蛋白可能是重要的致病成分。
与连锁作图相比，全基因组关联分析具有精确度高、无需专门构建群体、能同时分析同一位点的多个等位基因等优点。目前，全基因组关联分析主要用于研究棉花产量、品质等性状的遗传构成，而关于棉花抗病性关键位点和候选基因的研究较少。
目的
挖掘与抗黄萎病相关的特异性位点，从而为棉花抗黄萎病遗传改良以及抗黄萎病性状棉花新品种分子标记辅助选择提供理论基础和技术支撑。
方法
运用高通量SNP芯片对344份具有代表性的棉花种质资源进行基因型分析，考察群体在4个环境（2年2个试验点）中的黄萎病发病率表型，并利用混合线性模型（mixed linear model,MLM）进行全基因组关联分析。
结果
◆表型性状数据分析
通过BLUP分析，334份棉花种质资源表型发病率在4个环境中具有广泛的变异，在重病地考察群体材料发病率，发病率的极差范围为47.27%~82.48%，发病率的平均值为68.73%，发病率的广义遗传力为40.10%，其中标准差和变异系数分别为5.56和8.09%。
◆黄萎病抗病性及重要农艺性状间的相关性分析
如图1所示，10个性状间的相关性分析产生108对相关系数，范围为-0.67~0.88。发病率与发病指数存在极显著正相关，而发病率与实收皮棉产量、单铃质量、衣分、马克隆值、纤维整齐度、纤维伸长率存在极显著负相关，发病指数与实收皮棉产量、单铃质量、衣分、纤维上半部平均长度、纤维比强度、马克隆值、纤维整齐度、纤维伸长率存在极显著负相关。
注：*.PPP
图1 10个性状间的BLUP值频率分布和相关性
产量相关性状之间，实收皮棉产量与单铃质量、衣分均表现出极显著的正相关。
5个纤维品质性状之间，纤维上半部平均长度与纤维整齐度、纤维比强度、纤维伸长率均呈极显著正相关；纤维比强度与纤维整齐度和纤维伸长率均表现出极显著的正相关。
对10个表型性状进行频率分析，均比较符合正态分布,可以进行关联分析。
◆基因型数据及群体结构分析
将334份陆地棉材料的测序数据与武汉大学参考基因组比对，共检测到2366003个SNP和137361个InDel，SNP平均密度为1.05/kb，InDel平均密度为0.06/kb，其中A08染色体上的SNP密度最大，A02染色体上的SNP密度最小（表1）。
使用Plink (v1.9)对334份陆地棉材料群体基因型数据进行PCA群体结构分析，结果显示群体可以划分为2个明显的组，PCA的结果作为Q矩阵用于关联分析。使用 tassel(v5)计算kinship得到K矩阵(图2)。
图2 主成分分析
◆黄萎病相关性全基因组关联分析
使用Tassel(v5) 的MLM模型对发病率进行关联分析，显著性阈值为-lg(P)=6.28时，共检测到18个与黄萎病发病率显著关联的SNP显著位点，分布在A03、A05、A10、A12、D02、D11和D13(表2)。
全基因组关联分析检测到的与棉花黄萎病发病率表型显著关联且稳定的位点在A12染色体上鉴定到了显著峰（图3A），分别位于12_90567113_SNV、12_90797437_SNV、12_90797546_SNV、12_91032350_SNV、12_94484859_SNV 5个显著SNP位点（图3B和C）。
图3 局部曼哈顿图（A）,围绕A12峰区（89667113_91932350b）的LD热图（B）和围绕A12峰区（93584859_95384859b）的LD热图 （C）
结论
棉花黄萎病发病率与产量、纤维品质存在负相关性。该群体在4个环境中黄萎病发病率的广义遗传力为40.10%。群体结构分析表明，该群体可分为2个亚群。MLM模型检测到18个显著位点，分布在A03、A05、A10、A12、D02、D11和D13。研究结果有助于解析棉花黄萎病抗性的遗传基础，为研究棉花黄萎病的致病机制以及指导黄萎病抗性的遗传改良提供理论参考。
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采编：小白
排版：小同
来源：安徽农业科学