株型和叶色是棉花纤维产量的重要影响因素。本研究基于遗传分析、茎秆石蜡切片和植物激素处理方法,发现棉花矮红株突变体(DR)是一个赤霉素敏感型突变体,由一个单显性基因位点突变引起,将其命名为GhDR。通过BSA-seq结合靶向测序基因型检测(GBTS)方法将控制突变性状基因定位在A09 染色体约197 kb的候选区间内,包含 25 个注释基因。基于候选基因的注释信息,及其在突变体和正常植株之间的序列和表达差异,GH_A09G2280基因被认为是控制矮红突变体表型的最佳候选基因。在DR突变体GhDR/GH_A09G2280基因编码区发现了一个2 bp的缺失,导致GhDR基因产生移码突变,蛋白翻译提前终止。GhDR是拟南芥AtBBX24的同源基因,编码B-box锌指蛋白。移码缺失导致GhDR 的C末端缺失了核定位结构域和VP结构域,并改变了其亚细胞定位结果。比较转录组分析表明,在DR突变体中,参与赤霉素生物合成和信号转导的关键基因下调表达,而与赤霉素降解和花青素生物合成相关基因上调表达。本研究初步揭示了GhDR基因同时调控棉花株型和花青素积累的潜在分子机制。
发掘稳定的数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL),并开发其紧密连锁分子标记,是进一步提高小麦产量的重要途径。本研究以中麦578/济麦22重组自交系(Recombinant inbreed lines,RIL)群体262个家系为材料,通过调查两年五个环境千粒重、粒长、粒宽、平均灌浆速率、穗粒数和株高共六个产量相关性状,利用50K SNP芯片基因型分析数据,构建了含有1501个bin标记的遗传连锁图谱,图谱总长度2384.95 cM。利用完备区间作图法,在1D(2)、2A(9)、2B(6)、2D、3A(2)、3B(2)、4A(5)、4D、5B(8)、5D(2)、7A(7)、7B(3)和7D(5)染色体上共定位到53个产量相关QTL,可解释表型变异的2.7–25.5%,其中23个QTL可在3个以上环境定位到,表现稳定;QKl.caas-2A.1、QKl.caas-7D、QKw.caas-7D、QGfr.caas-2B.1、QGfr.caas-4A、QGfr.caas-7A和QPh.caas-2A.1等7个QTL可能是新的位点。定位到的一因多效QTL共形成六个富集区段(R1–R6),分别包含2–6个QTL,位于2A、2B、4A、5B、7A和7D染色体;TaSus2-2B和WAPO-A1分别是位于2B和7A染色体上一因多效QTL的候选基因。7D染色体上的QTL富集区段内含有4个稳定QTL,分别控制千粒重、粒长、粒宽和株高,利用与其紧密连锁的侧翼标记,开发了KASP标记,在自然群体中对其效应进行了验证。本研究结果为小麦的高产育种和中麦578的进一步改良提供了基因和分子标记。