棉花耐旱性KASP标记的开发与验证：高效性状选择及分子机制初步解析

针对全球干旱胁迫对棉花生产的威胁，研究人员基于QTL区间开发了22个KASP标记，在502份棉花种质中验证了10个与耐旱性显著关联的标记（如22079和22089，选择准确率>85%），并发现Hap8单倍型对耐旱材料鉴定准确率达100%。研究揭示了关键农艺性状（PH、EFBN、Tr等）与标记的关联性，预测了枯草杆菌蛋白酶和14-3-3蛋白等候选基因，通过RNA-seq和酵母双杂交验证了GhGF14-30的耐旱功能，为棉花分子设计育种提供了高效工具和理论支撑。

　　

干旱胁迫是全球农业面临的重大挑战，尤其对棉花这类经济作物影响深远。新疆作为中国主要棉区，长期面临水资源短缺问题，培育耐旱棉花品种成为当务之急。然而，传统育种周期长、效率低，且棉花耐旱分子机制研究滞后，缺乏高效分子标记。针对这些问题，新疆农业大学棉花创新团队在《Plant Stress》发表研究，通过开发 kompetitive 等位基因特异性PCR（KASP）标记，结合多组学分析，揭示了棉花耐旱性的遗传基础和关键调控基因。

研究团队首先利用重组自交系群体（RIL）和BSA-seq技术定位到3个耐旱相关QTL区间（qtl-D-A10等），总长6.11 Mb。基于这些区间开发了22个KASP标记，并在502份核心种质中验证其与耐旱性的关联。关键技术包括：基于SNP的KASP标记设计、表型-基因型关联分析（使用GraphPad Prism 9.0）、RNA-seq转录组分析、酵母双杂交（Y2H）筛选互作蛋白，以及拟南芥异源表达验证（包括过表达株系OE、敲除株系KO和互补株系COM）。

3.1 QTL区间信息分析
通过RIL群体定位到3个QTL区间，包含86个基因和2450个亲本间多态性SNP位点，为标记开发奠定基础。

3.2 KASP标记开发
在qtl-D-A10和qtl-D-D07区间开发的22个KASP标记（如22079、22089）在502份种质中显示良好多态性，荧光信号聚类清晰（图1-2）。

3.3 表型-基因型关联分析
基于D值（综合耐旱指标）将种质分为4类，发现10个标记与耐旱性显著相关。例如，22019标记的A/A和C/A基因型耐旱性显著优于C/C型（图3），且与14个农艺性状（如EFBN、Tr）高度关联。关键性状EFBN、SBW等与59%以上的标记显著相关（表1）。

3.4 KASP标记实用性评估
标记22079和22089对耐旱/敏感材料的选择准确率均>85%，其单倍型Hap8的耐旱鉴定准确率达100%（图5），凸显其在分子标记辅助选择（MAS）中的应用潜力。

3.5 关键候选基因预测
22079邻近基因GH_A10G1595编码枯草杆菌蛋白酶，22089连锁基因GhGF14-30（14-3-3蛋白）通过RNA-seq和Y2H验证参与干旱响应（图6-8）。

3.6 GhGF14-30耐旱机制研究
RNA-seq发现该基因调控GABA合成、钙信号等通路；Y2H筛选到互作蛋白DREB1D和RAP2-12（图8D-E）；拟南芥实验中OE株系表现最强耐旱性，KO株系则敏感（图9），证实其正调控作用。

结论与意义
该研究不仅提供了22个高效KASP标记（尤其22079/22089），还解析了14-3-3蛋白通过DREB/ERF通路调控耐旱性的分子机制。标记开发与功能基因研究的结合，为棉花耐旱分子设计育种提供了"标记-基因-通路"的完整解决方案，对应对气候变化下的棉花生产挑战具有重要实践价值。未来需进一步解析候选蛋白的结构特征，并通过杂交验证优良基因型的田间表现。