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棉花的诸多重要性状都属典型的数量性状,由基因型和环境共同控制。同时,这些性状间还存在着复杂的相关关系,依靠传统育种方法已很难实现目标性状的同步提高。关联分析目前已成为解析复杂数量性状的重要方法,它可通过构建自然群体,鉴定与目标性状基因/QTL显著关联的标记位点,最终通过分子设计育种提高育种效率。陆地棉品种(品系)资源是陆地棉品种改良最直接、最有效的种质资源,以陆地棉品种作为自然群体进行遗传多样性分析,并在此基础上进行目标性状的关联分析,可为陆地棉品种的遗传改良提供重要信息。随着转基因抗虫棉的大面积推广,一些品种仅在少数表型性状上存在差异甚至无差异,因此利用有效手段进行品种真实性和纯度检测具有重要意义。本研究从以前构建的关联群体中选取了 180个优良陆地棉品种(品系)作为自然群体,利用均匀分布于四倍体棉全基因组的SSR分子标记(每10 cM选取一个标记),以及近年来已报道的与陆地棉重要性状连锁或关联的分子标记,共560个SSR标记对供试材料进行全基因型扫描,同时进行多年多点棉花重要性状包括产量、纤维品质、早熟性、农艺性状和种子品质性状的表型鉴定;基于表型和标记数据对供试材料进行遗传多样性分析;利用关联分析方法检测与棉花重要性状关联的标记位点;最后,以关联分析获得的与棉花至少2个性状均显著关联的分子标记,以及参考前人提供的首选和备选引物作为核心引物,构建了 180个陆地棉品种的DNA条形码,为棉花品种真实性和纯度的分子鉴定奠定基础。1、中国陆地棉品种遗传多样性分析利用选取的560个SSR标记对180个陆地棉品种进行全基因型扫描,最终获得228个多态性标记。在228个标记位点共检测到601个等位变异,各位点检测到的等位变异数变幅为2-11个,平均为2.64个;只检测到2个或3个等位变异的位点有198个,占总多态性位点的86%;228个标记的基因多样性指数(Gene diversity)和多态信息含量(PIC)平均值分别为0.37和0.31,说明陆地棉品种遗传基础相对较狭窄。基于表型遗传距离的聚类分析将180份陆地棉品种在遗传距离为6.30处划分为5个类群;第I类群在遗传距离为5.13处又被划分为6个亚类。基于标记遗传距离的聚类分析将所有品种划分为10个类群。一些品种在两种聚类分析中均被聚在一起,一些品种在两种聚类分析中结果差异较大。因此,将不同类型的数据结合起来使用,才能比较全面准确地评价品种资源的遗传多样性。研究结果为进一步的关联分析提供了重要信息。2、陆地棉重要性状的关联分析采用TASSEL软件的混合线性模型(MLM)对17个性状进行了关联分析,共检测到至少在2个环境中同时与棉花重要性状QTL显著关联的标记位点291个。其中,与产量性状关联的标记位点20个,与纤维品质性状关联的标记位点125个,与早熟性状关联的标记位点67个,与农艺性状关联的标记位点52个,与种子品质性状关联的标记位点27个。291个位点大多数能够与其他研究中定位到的QTL基因组区段重合,其中与纤维长度关联的位点NAU3212和与纤维强度关联的位点NAU4926能够分别与前人定位的相应QTL两侧标记完全吻合。不但同一性状存在多个关联位点,而且同一位点可能与多个性状相关联。所有291个位点中含重复位点数79个,这些位点与2个性状甚至更多个性状同时关联。对每类性状来说,20个产量性状位点中含重复位点3个,如cgr5675同时与衣分和子指关联,CIR286同时与铃重和皮棉产量关联,NAU2741同时与铃重和子指关联;125个纤维品质位点中含重复位点26个;67个早熟性状位点中含重复位点11个;52个农艺性状位点中含重复位点10个;27个种子品质位点中含重复位点9个。这些结果表明,相关性状的表型变异在一定程度上受位于同一位点附近的某一个基因同时调控,或控制这些性状的基因在染色体上紧密连锁。3、中国陆地棉品种DNA指纹条形码构建对检测到的与至少2个性状同时关联的79个标记位点进行重复确定,筛选出带型清晰、多态信息含量高的21对引物,分别覆盖21条染色体:NAU2741(A1)、NAU3016(A3)、NAU3212(A5)、NAU3427(A6)、NAU3654(A7)、BNL3792(A8)、NAU3414(A9)、NAU2508(A10)、BNL1231(A11)、BNL3261(A12).BNL1707(A13)、BNL2646(D1)、NAU5467(D2)、NAU5260(D3)、NAU6966(D4)、NAU2816(D5)、BNL3359(D6)、NAU6468(D7),NAU3100(D9)、NAU2776(D10)、NAU6582(D13);同时,参考前人提供的首选和备选引物又选用了 D8上的1个标记NAU0478和D12上的1个标记NAU2251,最终确定了23对引物作为核心引物。23对核心引物在180个棉花品种中共得到64个等位变异;每对引物揭示的等位变异在2～5之间,平均值为2.83。基因多样性指数变幅为0.15～0.61,平均值为0.38;PIC变幅为0.14～0.53,平均值为0.32。23对核心引物多数是EST-SSR,而且又与多个性状关联,因此用其进行指纹分析具有很强的实用性。23对核心引物遗传距离矩阵与所有228对引物遗传距离矩阵之间呈极显著正相关,与表型遗传距离矩阵之间呈显著正相关,说明与重要性状关联的23对核心引物更适合用于棉花指纹图谱构建。将23对核心引物在对照种TM-1上检测的微卫星位点电泳带型记为1,获得这些引物在其他179份材料的SSR电泳带型代码。按染色体号从小到大、先At亚组后Dt亚组的顺序依次排列,串联各带型代码,获得每一品种在23条染色体上的微卫星位点代码组合,共23位数字码,形成各品种特有的SSR相对分子身份证。身份证中的每一位数值表示每个品种相对对照种在不同染色体位置的微卫星位点代码,形成该品种的相对DNA条形码,用于品种DUS测定。