外来种质与优良陆地棉杂交群体中衣分率和籽棉产量的遗传解析：群体特异性与联合群体分析

这篇研究通过QTL定位揭示了5个BC1 F2 和1个F3 群体中衣分率（LP）和籽棉产量（SCY）的遗传机制。研究发现显性QTL频率高于加性QTL，但负向杂种优势效应限制了外来种质在杂交生产中的应用。DES56等位基因在LP加性QTL中均表现优越，建议结合精准标记辅助选择（MAS）在后代中筛选以避免连锁累赘。研究强调了样本量对QTL参数的影响，为棉花育种提供了重要理论依据。

　　

遗传解析揭示外来陆地棉种质在产量性状中的局限性

引言
棉花作为全球重要的经济作物，其纤维和种子油生产依赖于遗传多样性。然而，陆地棉（Gossypium hirsutum）的驯化历史和育种选择导致基因库狭窄，促使研究者探索来自墨西哥等热带地区的外来种质。这些种质虽具有短日开花特性，但通过回交育种可转化为日中性材料，为纤维品质和产量改良提供新等位基因。

材料与方法
研究利用5个BC₁
F₂
和1个F₃
群体，以优良品种DES56为共同亲本，与5个外来转化系杂交。表型数据包括衣分率（LP）和籽棉产量（SCY），通过基因型测序（GBS）和TASSELv5.2软件进行QTL定位。群体特异性分析和联合分析相结合，以评估样本量对QTL检测的影响。

结果

1. QTL分布与效应：

   • 检测到22个QTL，其中16个与LP相关，6个与SCY相关。显性QTL（9个）多于加性QTL（7个），且5个显性QTL表现为超显性。
   • 所有LP加性QTL中，DES56等位基因均表现正向效应，而外来种质在SCY的2个加性QTL中贡献有利等位基因。

2. 负向杂种优势：

   • 群体4中，D_t
     亚基因组两个QTL（qLP_pop4_2_D01和qSCY_pop4_2_D01）同时影响LP和SCY，呈现显著负相关（r = -0.21, p < 0.01），表明该区域可能存在多效性或紧密连锁。

3. 群体表现差异：

   • 群体6（T063×DES56）在LP和SCY中均表现正向超亲分离，可能与亲本遗传距离较小有关。相反，群体4（T1046×DES56）因含较高比例外来基因组，LP均值最低。

讨论

1. 育种策略启示：

   • 显性QTL的负向效应和加性QTL的精英亲本优势提示，直接利用外来种质进行杂交育种价值有限，但可通过标记辅助选择（MAS）在后代中保留纤维品质相关QTL（如A11染色体上的micronaire位点），同时规避产量性状的连锁累赘。

2. 亚基因组偏好性：

   • 73%的QTL位于D_t
     亚基因组，可能与多倍化后亚基因组间交换或重复序列扩张有关，为棉花进化研究提供新视角。

3. 样本量影响：

   • 群体特异性分析中QTL的表型变异解释率（PVE）普遍高于联合分析（如A11染色体QTL PVE从17.6%降至4.4%），印证了“Beavis效应”，强调大群体对QTL验证的重要性。

结论
研究系统解析了外来种质在棉花产量改良中的遗传贡献，尽管其显性效应和负向杂种优势限制了杂交利用，但通过精准分子育种仍可挖掘其纤维品质潜力。未来需结合基因组选择和进化生物学手段，进一步优化育种设计。