2022年1月17日，我校棉花遺傳改良團隊聯合美國農業部南方研究中心在開放獲取期刊Communications Biology發表了題為“Genomic interrogation of a MAGIC population highlights genetic factors controlling fiber quality traits in cotton”的研究論文。該研究基于550個重組自交系構成的MAGIC（multi-parent advanced generation intercross）群體，結合7年12個環境的表型數據全面剖析了陸地棉纖維品質性狀的遺傳基礎。
棉花是世界上最重要的天然紡織纖維來源。充分理解棉花纖維品質性狀的遺傳基礎，加快選育優質的棉花新品種對棉花産業的可持續發展具有非常重要的意義。傳統上，研究人員主要通過全基因組關聯分析（GWAS）利用自然群體解析纖維品質性狀的遺傳基礎。但由于自然群體存在明顯的群體結構、未知的親緣關系及普遍的低頻功能變異，針對複雜性狀的遺傳定位效果并不理想。相較于自然群體，MAGIC群體沒有這些劣勢，能夠有效地控制關聯分析的假陽性。
本研究通過對11個親本及550個子代進行全基因組測序，共獲得了1,548,294個高質量的SNP，并在此基礎上利用隐馬爾可夫模型進行了血緣同源（Identity By Descent，IBD）分析，總共鑒定出115,316個IBD片段（圖1）。通過基于SNP和單倍型（IBD）的全基因組關聯分析，研究人員鑒定出與纖維品質（纖維長度、強度、伸長率和整齊度）相關的25個sQTL和14個hQTL，其中26個為新發現的QTL。兩種GWAS方法共同檢測到了兩個主效QTL，分别與纖維強度和長度有關。一個編碼MATE家族蛋白的基因（GhZF14）被确定為控制纖維長度的新候選基因。此外，研究人員還鑒定出581個顯著的上位性互作，平均每對互作可以解釋4%的表型變異。
圖一 550個MAGIC自交系的IBD片段分布
我院王茂軍教授、博士研究生戚正陽為文章的共同第一作者，張獻龍教授和美國農業部南方研究中心的David Fang研究員為本文的通訊作者。
論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s42003-022-03022-7
