Betway必威西汉姆联聂新辉教授团队在中科院一区TOP期刊发表最新研究成果

化学脱叶技术是棉花机械采收的关键技术，而棉花对脱叶剂的敏感性直接影响到脱叶效果，进而影响到机采棉的含杂率及纤维品质。然而生产上很多棉花品种表现为对脱叶剂不敏感，叶片脱落效果差。基于此，探究棉花脱叶敏感性遗传基础，培育对脱叶剂敏感的棉花品种显得尤为重要。

近日，Betway必威西汉姆联联合新疆农垦科学院在中科院一区TOP 期刊Industrial Crops & Products发表了题为 “Genome-wide association screening and verification of potential genes associated with defoliation rate induced by defoliant in upland cotton”的研究论文。该研究通过利用328份陆地棉种质脱叶剂处理后的脱叶率进行全基因组关联分析，挖掘到了一个控制脱叶剂敏感性主效QTL，并鉴定到一个关键基因，驯化分析结果表明，该基因优异单倍型在中国机采棉育种过程中受到了选择。

该研究对328分脱叶剂处理的陆地棉品种4个环境的脱叶率（DR）进行全基因组关联分析，在多环境及BLUP中鉴定到一个控制脱叶剂敏感性主效QTL qDS-A06 (图1)。结合连锁不平衡分析、单倍型分析和表达分析，在qDS-A06中鉴定出一个影响DR的关键候选基因，命名为GhDS-A06，该基因编码一个TPR蛋白，西红柿和拟南芥同源基因参与了离层的发育。GhDS-A06的单倍型分析发现，基因型为GhDS-A06^CC的植株比基因型GhDS-A06^TT的植株对脱叶剂更敏感，因此将GhDS-A06^TT认为是优异的单倍型（图2）。进一步分析发现，优异单倍型频率在我国不同棉花产区间存在差异，来源于西北地区（主要是新疆）陆地棉品种的优异单倍型频率远高于其他地区（图3），这和我国的机采棉起源地也是相吻合的，表明该单倍型在我国机采棉育种过程中得到了选择和固定；尽管如此，在西北地区，仍然有25%左右的陆地棉品种不包含优异等位基因，因此，还有进一步开发利用的潜力。进一步通过对GhDS-A06在脱叶剂敏感和不敏感两种材料中诱导表达分析发现GhDS-A06负调控陆地棉叶柄脱离层的形成，该功能和西红柿同源基因功能一致。综上，本研究结果不仅为陆地棉落叶敏感性的遗传研究奠定了基础，也为机采棉脱叶剂敏感性的遗传改良提供了理想的靶点。

Betway必威西汉姆联潘振远副教授、新疆农垦科学院周小凤研究员和Betway必威西汉姆联硕士研究生王润泽为该文共同第一作者，新疆农垦科学院余渝研究员和Betway必威西汉姆联聂新辉教授为该文共同通信作者。该研究得到国家重点研发计划(2022YFD1200301)、农业生物育种重大项目(2023ZD04040-5-2)及Betway必威西汉姆联高层次人才科学研究启动项目(RCZK202013)等项目资助。

图1. DR的GWAS结果

图2 GhDS-A06基因的自然变异与陆地棉的落叶敏感性显著相关

图3.不同地理区域的GhDS-A06单倍型频率分析

      (通讯员：潘振远、王润泽、叶子振)