在《Theoretical and Applied Genetics》(中科院一区,IF=4.1)期刊发表题为Integration of NIRS and GWAS identifies GhMYB86 as a potential regulator of cottonseed protein content with pleiotropic effects on fiber strength in upland cotton的原创研究论文,该研究成功鉴定到同时调控棉籽蛋白含量和纤维强度的关键基因GhMYB86,并开发了功能性KASP分子标记,为棉花品质育种提供了重要的基因资源和检测工具。

研究针对棉籽蛋白质和油脂含量快速无损检测以及高营养品质改良基因挖掘的问题,首先利用LASSO回归方法结合近红外光谱(NIRS)技术,成功构建了高精度的棉籽蛋白和油脂含量预测模型,其验证集决定系数(R2)分别达到0.969和0.972。 利用该模型,研究团队在5个不同生态环境下对249份陆地棉自然群体材料的棉籽进行了精准表型鉴定,并结合10-K液相单核苷酸多态性(SNP)芯片进行了全基因组关联分析(GWAS),共挖掘到24个显著关联位点。
结果表明,在A07染色体上鉴定到一个新的稳定数量性状基因座(QTL)qPO-A07-1,并优先筛选出关键候选基因 GhMYB86。通过拟南芥和酿酒酵母异源表达体系进行初步功能验证,发现该基因能够显著提高种子蛋白含量并降低甘油三酯(油脂)含量。进一步开发针对该基因启动子A/T多态性的功能性KASP分子标记发现,在作图群体和验证群体中,携带AA等位基因的材料不仅表现出高蛋白、低油的特性,其纤维强度也显著提高。此外,该高蛋白及高强力有利等位基因在育种过程中受到了正向选择。本研究不仅提供了高通量的棉籽表型检测工具,还阐明了棉籽营养品质与纤维强度协同改良的关键节点。该研究为培育高蛋白、高强力棉花新品种提供了坚实科技支撑。

论文共同第一作者黄义文和黄悉,共同通讯作者为梁亚军研究员和匡猛研究员,新疆维吾尔自治区农业科学院棉花研究所(新疆棉花产业技术创新中心、新疆棉花遗传改良与高产栽培重点实验室)等为合作完成单位。该研究得到新疆科技重大专项(2024B02001-1, 2024A02001-1)、国家重点研发计划(2022YFD1200300)、国家现代农业产业技术体系(CARS-15-26)及新疆天池英才计划资助。(棉花所 陈海虹 孙丰磊)