棉花是世界上首要的天然纤维经济作物,棉纤维是纺织工业的主要原料。我国是世界棉花第一消费大国,棉纺产业在我国国民经济中占重要地位,是我国出口创汇和解决国民就业的的重要行业。现育的主推棉花品种的纤维品质基本能满足当前纺织工业的要求,但纤维长度单一,强度偏低,细度较差,缺乏能纺高档棉纱的品种,每年需要大量进口高档棉。如何尽快培育高产优质棉花品种是摆在广大棉花育种工作者面前的紧迫课题。棉花的纤维品质性状是受微效多基因控制的数量性状,传统的基于亲本杂交与后代表型严格筛选的育种策略已经大大改进了栽培棉花的产量和品质,然而这种育种策略进展缓慢,周期长,费时费力,效率低。并且棉花的纤维产量性状与品质性状间存在显著的负相关关系,纤维品质各个性状之间也存在复杂负相关关系,这些导致了传统育种策略中产量和品质往往难以兼顾,品质性状内部各个指标难以兼顾。分子标记辅助选择(MAS)为育种者提供了一种快速、准确的选择方法,能够定向进行有利基因聚合,打破不利连锁,从而高效培育高产优质的棉花品种。利用分子标记辅助选择进行棉花育种实践必须具备三个条件：(1)弄清楚棉花纤维产量和品质性状的分子调控机制；(2)定位纤维产量和品质性状的数量性状基因座(QTL),克隆有利等位基因；(3)设计与有利等位基因紧密连锁的特异分子标记,作为筛选标记用于分子标记辅助选择育种工作。本研究中使用了国内公认的两个纤维品质性状优异的陆地棉品种/品系渝棉1号和7235构建了一个重组自交系群体,利用此群体进行多年份纤维品质性状QTL定位分析,来挖掘这两个品种/品系基因组上的有利基因,期望检测到高效稳定的QTL,为研究纤维品质性状的分子机制和进行分子标记辅助选择育种实践打下基础。在重组自交系群体中检测到的QTL基础上,我们构建了一个F2次级定位群体,对Chr.10上的三个控制纤维品质性状QTL进行进一步定位,缩小QTL区间,从而为克隆这些QTL的主效基因打下基础。主要的研究结果如下：1.PGML引物雷蒙德氏棉(G. raimondii Ulbr.)(D5基因组)是棉属二倍体物种,目前公认为异源四倍体棉花Dt亚基因组的来源物种。本研究根据美国佐治亚大学Andrew H. Paterson教授实验室提供的雷蒙德氏棉BAC末端序列设计了5000对SSR引物,用于提高遗传图谱和QTL定位的精度。分析发现这批引物的SSR重复单元中,99.76%的长度都在六个碱基以内,其中五个碱基所占比例最大为29.26%,其他分别为两个碱基的占18.54%,四个碱基占的17.56%,三个碱基的占14.22%,一个碱基的占10.24%,六个碱基的占9.94%和超过六个碱基的占0.24%。在两个亲本间一共筛选到299对多态性PGML引物,所占比例为6.0%,扩增出了329个多态性位点。在遗传图谱上,PGML位点广泛分布在26条染色体上,表明PGML引物适合于陆地棉遗传图谱构建和QTL定位等研究。2.基于重组自交系群体的遗传连锁图谱我们一共使用25313对SSR引物在亲本间进行多态性引物筛选,获得1468对多态性引物,所占比例是5.8%。利用多态性引物对重组自交系群体进行基因型检测,获得了1582个多态性位点。基于这些多态性SSR位点,我们构建了一张包含1540个位点的遗传连锁图,一共有26个连锁群,分别对应陆地棉26条染色体,连锁群遗传重组总长度是2842.06cM,标记间的平均距离是1.85cM。At亚基因组上定位了528个SSR多态性标记,覆盖1333.82cM,标记间平均距离是2.53cM；Dt亚基因组上定位了1012个SSR多态性标记,覆盖1508.25cM,标记间平均距离是1.49cM。SSR标记并非均匀分布于26条染色体上,24号染色体上定位的标记异常丰富,达447个,而4号染色体上定位的标记最少,只有17个。同一条染色体上相邻标记间的距离是0.1-44.5cM。一共有50个大于10cM的标记间隔(gap)分布在不同染色体上,其中最大的一个间隔是44.5cM,位于15号染色体上。不同染色体的遗传重组长度差异较大,最长的是26号染色体172.3cM,最短的是24号染色体,只有56.5cM。不同染色体上标记间平均距离差异也较大,3号染色体平均距离最大为5.96cM,24号染色体平均距离最小为0.13cM。3.标记偏分离现象本研究中一共有662个SSR位点显示出显著的偏分离(P<0.05),占41.8%,其中625个(95%)偏向于渝棉1号基因型,33个(5%)偏向于7235基因型。分布在Dt亚基因组上的偏分离标记远多于At亚基因组(582vs.80)。Chr.24染色体上所有的447个标记都显著偏分离,构成一个大的偏分离区(SDR)；另外还有16个偏分离区,包含131个偏分离标记。处于同一个偏分离区域的所有标记都偏向于相同的亲本等位基因,体现出了明显的“搭便车”效应("hitchhiking"effect)。4.纤维品质表现四年的纤维品质性状数据显示,亲本纤维品质综合优良,亲本间性状比较发现,7235的纤维长度(34.13mm,30.72mm,33.21mm,32.04mm)明显大于渝棉1号(30.62mm,29.73mm,28.81mm,28.35mm),马克隆值(3.55,3.87,3.67,3.92)明显小于渝棉1号(4.55,4.45,3.98,4.32),体现了亲本7235在纤维长度和细度方面显著优于渝棉1号,而在其他性状上,二者差异不大。重组自交系群体的纤维品质的各个性状呈现近似正态分布,体现出数量性状遗传特征；跟亲本比较发现,各个性状在各年份中的最大值均大于亲本,最小值均小于亲本,显示了超亲分离。基于重组自交系群体四年的纤维表型数据方差分析,我们发现纤维品质的各个性状受环境因素和遗传因素影响显著。同时,相关性分析也揭示纤维品质各个性状间存在复杂的相关性,如纤维长度、强度和整齐度这三者之间相互呈显著正相关；纤维马克隆值有利表型与纤维强度、整齐度有利表型呈显著负相关；另外马克隆值与纤维长度相关性在不同年份中表现不一致；而纤维伸长度与其他性状在不同年份都呈极显著正相关或者负相关。5.重组自交系群体纤维品质性状QTL一共检测到了61个控制纤维品质性状的QTL,包括18个显著QTL和43个可能QTL。分别有12、14、13、11和11个QTL控制纤维长度、整齐度、马克隆值、伸长度和强度,解释变异率为5.0-28.1%。有8个QTL可以在至少三个年份中检测到,包括qFL10.1、qFL24.1、qFM23.1、qFM24.1、qFE10.1、qFE24.1、qFS10.1和qFS24.1；这8个QTL具有非常高的研究价值和应用价值,可以用于图位克隆和分子标记辅助选择育种(MAS)研究。Chr.05、Chr.08、Chr.10、Chr.18和Chr.24上存在QTL共置现象,这些共置的QTL包括了主要的显著QTL,表明这些区域内存在调控纤维品质性状的重要基因。各个性状的QTL有利等位基因都分别来源于两个亲本,其中渝棉1号贡献了17个有利等位基因,而7235贡献了42个有利等位基因,另外有两个纤维伸长度QTL有利等位基因在不同年份中来源于不同亲本。6.Chr.24上存在异常现象Chr.24上体现了多个异常现象：(1)多态性标记异常丰富,一共有447个多态性位点,并且所有的位点都显著偏分离,全部偏向渝棉1号；(2)Chr.24也是QTL热点区,检测到4个QTL,其中3个是非常稳定的主效QTL；(3)染色体重组长度最短,染色体片段很少发生重组,导致QTL区间几乎覆盖整条染色体,难以确定QTL的真实数目。这些异常现象进一步说明了7235的Chr.24可能包含来源于异常棉或者海岛棉的染色体渐渗片段。7.Chr.10上的纤维品质性状QTL在F2次级群体中定位选择RIL-179与亲本渝棉1号杂交,构建了一个包含1038株个体的F2次级定位群体。根据Chr.10上的QTL区间在雷蒙德氏棉基因组上的同源序列设计了1663对SSR引物,用于寻找QTL区间多态性分子标记。最终获得了30对多态性SSR引物在F2群体中能扩增出清晰的多态性位点。QTL区间遗传图谱包含30个多态性SSR位点,重组总长度为34.6cM,标记间平均距离约为1.57cM。该图谱上的位点顺序与基于雷蒙德氏棉基因组序列的物理图谱高度一致。结合遗传图谱和F2群体纤维品质性状数据进行QTL分析,检测到了qFL10.1、qFS10.1、qFE10.1和qFM10.1,其中qFM10.1是新检测到的QTL,这四个QTL1-LOD置信区间高度重合,均在标记SWU4439和SWU4772之间,解释表型变异率为11.6-17.3%,LOD值为17.3-26.7。此置信区间所对应的雷蒙德氏棉基因组上的同源区间约为1.2Mb,根据基因组注释信息,此区间内有117个基因。与重组自交系群体相比,F2次级群体进一步缩小了QTL的区间,使QTL主效基因有了一个较小的候选基因范围,为确定QTL主效基因并最终实现图位克隆打下了坚实基础。