编辑推荐:
为解决棉花黄萎病(VW)导致的产量损失及传统育种难题,研究人员利用 SSR 标记分析 25 个伊朗棉花品种遗传多样性,筛选抗性相关标记。发现 5 个多态性标记,其中 DPL405 等与抗性显著关联,为 MAS 育种提供依据。
棉花作为全球重要经济作物,其产量和品质受黄萎病威胁显著。黄萎病由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引发,可在土壤中存活超十年,导致棉花出现萎蔫、落叶等症状,产量损失达 10%-35%。传统育种难以平衡抗性、产量与纤维品质,因此借助分子工具加速抗性改良成为关键。在此背景下,伊朗研究人员开展了相关研究,旨在为棉花黄萎病抗性育种提供新方向。该研究成果发表在《Biochemistry and Biophysics Reports》。
研究人员选取 25 个伊朗本地及商业棉花品种(含现代品种和地方品种),采用改良 CTAB 法提取叶片 DNA,利用 16 对与黄萎病抗性 QTL 关联的 SSR 引物进行 PCR 扩增,结合主坐标分析(PCoA)和非加权组平均法(UPGMA)聚类分析,探究遗传多样性及抗性相关标记。实验中通过温室控制接种大丽轮枝菌,以病情严重度指数(DSI)划分抗性等级,其中 DSI<1.5 为抗性品种。
3.1 总等位基因扩增
16 对 SSR 引物共扩增出 34 个等位基因,平均每对引物 2.13 个。DPL752、DPL490 和 DPL0022 引物多态性最高,各产生 4 个等位基因;部分引物呈单态性。多态性信息含量(PIC)值范围 0.07-0.499,平均 0.324,其中 DPL0022 和 DPL866 的有效等位基因数(Ne)最高(1.993),香农指数(I)显示 DPL866 和 DPL0022 多态性最丰富。
3.2 主坐标分析(PCoA)
PCoA 结果显示,第一轴解释 41.19% 的变异,抗性品种(如 Leader、Golestan 等)与感性品种明显分离。抗性组内 Odisa、Golestan 等遗传相似性高,而 Charisma 与 Leader 遗传距离较远,暗示抗性机制差异。感性品种 Varamin 与 Neyshaboor 也存在遗传分化。
3.3 层次聚类分析
UPGMA 聚类将品种分为两大簇,Cluster I 主要为感性品种,Cluster II 包含抗性品种,与 PCoA 结果一致。抗性标准品种 Golestan 与感性对照 Varamin 遗传距离显著,验证了表型分类的准确性。
研究表明,5 个 SSR 标记(DPL405、DPL752、DPL866、DPL890、DPL0022)具有多态性,其中 DPL405、DPL866 和 DPL0022 与黄萎病抗性表型显著关联,可作为标记辅助选择(MAS)的候选标记。PCoA 和 UPGMA 分析均能有效区分抗性与感性品种,揭示了抗性品种的遗传多样性。
尽管研究存在标记数量有限、多态性整体偏低的不足,但其首次在伊朗棉花种质中系统整合表型筛选与分子标记分析,证实了 SSR 标记在黄萎病抗性遗传鉴别中的实用性,为 MAS 育种提供了区域性分子资源。研究筛选出的 Arya、Golestan 等抗性品种及关键多态性标记,可直接应用于抗病亲本选配和早期分子筛选,加速棉花抗性改良进程。未来研究需引入 SNP 芯片或基因组测序等高通量技术,结合转录组分析,进一步解析抗性分子机制,完善棉花黄萎病抗性育种体系。