利用BSA-seq和QTL作图技术鉴定与陆地棉（Gossypium hirsutum）抗羊毛虫（VW）性状相关的QTLs（数量遗传位点）和候选基因

《BMC Plant Biology》：The identification of QTLs and candidate genes associated with VW resistance of Gossypium hirsutum utilizing BSA-seq and QTL mapping

　　

摘要

背景

枯萎病（VW）是一种由Verticillium dahliae引起的土壤传播的真菌疾病，在中国棉花生产中造成了严重的产量损失。由于高抗性陆地棉种质的稀缺，VW抗性的遗传改良进展缓慢。

结果

在本研究中，我们结合了QTL作图技术和 bulked segregant analysis sequencing（BSA-seq）方法，对来自抗性亲本JM122与感病亲本XLZ 4杂交后的F?群体进行了分析，鉴定出两个稳定的VW抗性QTL。位于A05染色体上的QTL qVW-A05解释了8.5%的表型变异；位于D07染色体上的qVW-D07解释了12.3%的表型变异。比较分析显示，这两个QTL与已知的VW抗性热点区域重合。在468份棉花样本的自然群体中进行关联分析后发现，携带与抗性亲本JM122相同等位基因的基因型表现出显著更高的VW抗性。基于表达谱和序列变异，我们选出了25个候选基因，通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术进行了功能验证。沉默GH_A05G0294（编码TRX1）、GH_A05G0389（编码类似Fd的蛋白）、GH_D07G0616（编码MSR1）和GH_D07G0638（编码钙感受器CAS）显著降低了抗性亲本JM122的VW抗性。值得注意的是，在感病亲本XLZ 4中沉默GH_D07G0638（编码钙感受器CAS）显著增强了其抗性，这表明GhCAS可能是一个关键的易感因素。

结论

我们鉴定出了两个稳定的VW抗性QTL（qVW-A05和qVW-D07）及其相关标记，为棉花育种中的标记辅助选择提供了宝贵的工具。此外，还验证了四个在VW抗性中起关键作用的候选基因，其中GhCAS首次被证实为潜在的易感因素。这些发现为阐明棉花与Verticillium dahliae之间的相互作用以及开发抗性品种提供了新的遗传资源和理论依据。