Межвидовая гибридизация хлопчатника ( gossypium hirsutum ) для улучшения урожая

 
Таблица 2. Сводка QTL, картированных у межвидовых видов Gossypium . 
Выявление QTL в популяциях реципрокного обратного скрещивания G. 
hirsutum × G. barbadense [ 117 ] с использованием популяций BC4F1 и BC4F2 
в трех условиях окружающей среды путем генотипирования SNP показало 
небольшой эффект QTL, составивший 87% и 100% QTL у G. hirsutum и G. 
barbadense соответственно; благоприятные 
аллели 
маскировались 
неблагоприятными аллелями, и потенциал улучшения G. hirsutum был 
выше, чем у G. barbadense. Три стабильных QTL: два для микронейра и 
удлинения волокна у G. hirsutum и один для верхней половины средней длины 
у G. barbadense.- наблюдались, в то время как четыре QTL, связанных с 
качеством волокна, проявляли противоположные эффекты при реципрокных 
скрещиваниях, указывая на эффекты эпистаза [ 117 ]. Чанднани и др. (2017) 
изучили популяцию обратного скрещивания (BC3F1) G. hirsutum × G. 
mustelinum с использованием маркеров 216SR на 3202 растениях, выявив 
аллельные взаимодействия, ограничения на фиксацию, выбор донорных 
аллелей и проблемы с сохранением интрогрессированного хроматина для 
улучшения урожая [3]. 118 ]. Вагмаре и др. (2016) проанализировали модель 
интрогрессии / наследственность G. hirsutum от его сестры G. tomentosum и 
обнаружили, что скорость интрогрессии в два субгенома G. hirsutum 
одинакова.(AtDt) и один необычный регион для предпочтительной 
интрогрессии, и предположил, что генетический фон имеет глубокую 
преимущественную интрогрессию, в то время как сложная наследственность 
интрогрессии дикого генетического материала создает проблемы для 
использования 
там 
улучшений 
экзотического 
генетического 
материала. Однако Ван и соавт. (2017) выполнили картирование QTL для 

---

длины волокон в продвинутых поколениях обратного скрещивания (BC 
3
F 
2
, 
BC 
3
F 
2:3
и BC 
3
F 
2:4
) G. hirsutum × G. mustelinum.и обнаружили ту же 
сложность в экзотической интрогрессивной передаче, но обнаружили 
совместную локализацию многих QRL для верхней половины средней длины 
и индекса однородности содержания коротких волокон, что указывает на 
потенциал 
совместной 
селекции 
этих 
QTL 
для 
улучшений 
[119 ] . Картирование QTL с использованием той же популяции для прочности 
и тонкости волокон с использованием SSR-маркеров идентифицировало QTL 
для прочности волокон и 27 для микронейров и обнаружило, что аллели G. 
mustelinum увеличивали прочность волокон для 8 из 15 QTL и уменьшали 
длину микронейров для 15 из 27 QTL. идентифицированные QTL [ 120 ], 
подтверждая мнение о том, что качество волокна может быть улучшено за счет 
использования генетической интрогрессии G. mustelinum. Транскриптомный 
анализ прочности волокон вЛиния IL9 G. hirsutum , имеющая интрогрессию 
от G. mustelinum, показала наличие 52 дифференциально экспрессируемых 
генов (DEG), влияющих на прочность волокон, связанных с интрогрессией 
от G. mustelinum , и два гена с известными функциями были 
идентифицированы в локусах количественных признаков прочности волокон ( 
QTL) областей [ 121 ]. Ван и др. сообщили о 15 стабильных QTL для качества 
волокна, а затем использовали анализ транскриптома с использованием той же 
популяции; интеграция DEG и QTL идентифицировала 31 ген в 9 QTL, из 
которых 25, вероятно, связаны с волокнами, что предполагает гены-кандидаты 
для улучшения качества волокон [ 122] .]. Используя линию замещения 
сегмента хромосомы, Lu et al. (2021) идентифицировали шесть QTL, связанных 
с длиной волокна, и два QTL, связанных с силой волокна, и путем интеграции 
данных транскриптома и количественной ПЦР они идентифицировали четыре 
перспективных гена-кандидата для длины волокна, связанных с этими QTL 
[123 ] . Основанный на SLAF-Seq подход к построению генетической карты 
высокой плотности для идентификации QTL, связанных с качеством волокна, 
с использованием RIL с интрогрессией от G. barbadense идентифицировал 104 
QTL, в том числе 67 для качества волокна и 37 для признаков, связанных с 
урожайностью, и идентифицировал шесть предполагаемых QTL. гены-
кандидаты для стабильного QTL, включая GhPEL6 , GhCSLC6 и GhTBL5 для 
QTL длины волокна и GhCOBL4, GhMYB4и GhMYB85 для процентных QTL 
ворсинок [ 124 ]. 
Количество QTL, обнаруженных для каждого признака качества волокна, 
их распределение в геноме и источники благоприятных аллелей от 
соответствующих полиплоидных предшественников выявили ряд интересных 
данных о генетическом контроле свойств хлопкового волокна и 
потенциальных 
преимуществах 
межвидовой 
интрогрессии. 
. Интрогрессированные аллели могут улучшать длину, прочность, удлинение и 
тонкость хлопкового волокна Upland; однако это также включает аллели от 

---

неодомашненных видов с плохим качеством волокон в качестве родительских 
доноров ( таблица 3 ). Почти половина QTL была обнаружена в небольшом 
количестве геномных регионов, известных как «горячие точки волоконного 
QTL», и большинство локусов имеют преимущественно аддитивное действие 
генов, 
что 
подтверждает 
давнее 
мнение 
о 
том, 
что 
полиплоидный Gossypiumвиды являются источником ценных аллелей для 
улучшения качества хлопкового волокна возвышенностей. Однако большое 
количество локусов с незначительными эффектами, низкий уровень 
согласованности между локусами, обнаруженными в различных популяциях с 
одной и той же родословной, и отсутствие гомеологической связи 
подчеркивают общую сложность модификации этих количественно 
унаследованных свойств волокон. Эти результаты показывают, что 
образование ворсистых волокон может быть опосредовано сложной генной 
сетью и что эволюция прядильного волокна могла быть опосредована 
скоординированными изменениями в экспрессии функционально различных 
генов хлопка. Судя по огромному количеству QTL, связанных с Dt-
субгеномом, происходящим от предка, не генерирующего прядильные 
волокна, он играет существенную роль в генетической регуляции роста и 
развития волокон. Несмотря на проблемы контроля чужеродных аллелей во 
время интрогрессивной селекции, ряд QTL для силы и длины волокна в 
настоящее время успешно интрогрессирован в хлопчатник Upland, а их 
подлинность и ценность для улучшения были подтверждены с помощью 
молекулярных маркеров: эти QTL являются многообещающими кандидатами 
для селекции с использованием маркеры. Ученые из Нанкинского 
сельскохозяйственного университета в Китае, например, обнаружили большой 
QTL прочности волокон (QTLFS1) на хромосоме 24 в линии зародышевой 
плазмы «Suyuan 7235», которая, как предполагается, была интрогрессирована 
от диплоидных видов. эти QTL являются многообещающими кандидатами для 
селекции 
с 
использованием 
маркеров. Ученые 
из 
Нанкинского 
сельскохозяйственного университета в Китае, например, обнаружили большой 
QTL прочности волокон (QTLFS1) на хромосоме 24 в линии зародышевой 
плазмы «Suyuan 7235», которая, как предполагается, была интрогрессирована 
от диплоидных видов. эти QTL являются многообещающими кандидатами для 
селекции 
с 
использованием 
маркеров. Ученые 
из 
Нанкинского 
сельскохозяйственного университета в Китае, например, обнаружили большой 
QTL прочности волокон (QTLFS1) на хромосоме 24 в линии зародышевой 
плазмы «Suyuan 7235», которая, как предполагается, была интрогрессирована 
от диплоидных видов.Г. аномальный [ 115 ]. F2, F2:3, обратное скрещивание и 
рекомбинантное инбредное картирование популяций, полученных в результате 
скрещивания линии 'Suyuan 7235' 'TM-1', использовали для нахождения этого 
QTL [ 115 , 116 ]. Было показано, что QTLFS1 стабилен в четырех тестовых 
местах в Китае и США в течение двух вегетационных сезонов [ 125 ], что 

---

указывает на то, что он может быть многообещающим вариантом для 
увеличения прочности волокон зародышевой плазмы хлопка Упланд. Кумар и 
др. [ 109] проверили эту идею путем интрогрессии этого региона QTL в два 
горных генотипа из Соединенных Штатов ("Sealand 542" и "Sealand 883") с 
различной силой волокон и обнаружили, что сегрегация потомков, несущих 
этот QTL, имеет повышенную прочность волокон. Этот локус теперь 
независимо продемонстрировал, что он обладает, по крайней мере, тремя 
кластерами QTL, причем аллель из 'Suyuan 7235' придает более высокую 
прочность волокну за счет использования высокой плотности маркеров, 
граничащих с 10-сантиметровым промежутком внутри области QTL 
[109 , 126 ] . Шен и др. подтвердили QTL длины волокна на хромосоме 1 (qFL-
chr1), который был первоначально интрогрессирован от G. barbadense с 
использованием метода инбредного обратного скрещивания [ 125] 
.]. Воздействие qFL-chr1 было выявлено во всех трех популяциях при посадке 
в Нанкине, Китай, и Джорджии в США в течение двух лет. Генетические 
эффекты qFL-chr1 и QTLFS1 невелики: донорские аллели увеличивают длину 
и прочность волокна всего на 1,45 мм [ 109 ] и 22,8 кН·м·кг 
–1
[ 125] .], 
соответственно. Тем не менее, приобретенные генетические ресурсы и наборы 
инструментов для маркеров ДНК представляют собой два существенных 
вклада в улучшение качества хлопкового волокна Upland. Во-первых, несущие 
QTL почти изогенные линии обеспечивают новый генетический источник для 
увеличения длины и прочности волокон в зародышевой плазме Upland. Как 
указывалось ранее, хлопок Upland имеет ограниченный генофонд в результате 
своей эволюционной истории, одомашнивания и современных методов 
селекции растений. Поскольку выращиваемая зародышевая плазма очень тесно 
связана, многие полезные гены, особенно те, которые связаны с производством 
и качеством волокна, могли закрепиться в высшем генофонде. В то время как 
некоторая трансгрессивная сегрегация в свойствах волокон будет по-прежнему 
обнаруживаться путем скрещивания среди элитных родителей,