陸地棉耐鎘脅迫的遺傳與QTL定位分析

收稿日期：2021-04-30" " "第一作者簡(jiǎn)介：鐘鎮(zhèn)濤（1995―），男，碩士研究生，21816016@zju.edu.cn。 * 通信作者：shjzhu@zju.edu.cn

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0101400）；國(guó)家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-18-25）；江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心

摘要：【目的】棉花是1種較耐重金屬鎘的作物，培育與種植耐鎘脅迫棉花品種對(duì)于鎘污染土壤的修復(fù)具有重要意義。本文旨在研究陸地棉耐鎘性的遺傳并對(duì)相關(guān)數(shù)量性狀位點(diǎn) （quantitative trait locus， QTL）進(jìn)行定位分析。【方法】以陸地棉種質(zhì)HS46和MARCABUCAG8US-1-88為親本構(gòu)建的188個(gè)重組自交系（recombinant inbred line， RIL）為材料，調(diào)查RIL群體在鎘脅迫條件下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)，以及苗期葉片的葉綠素含量、株高和干/鮮物質(zhì)質(zhì)量等表型數(shù)據(jù)，并計(jì)算各家系的鎘脅迫系數(shù)；采用完備區(qū)間作圖法對(duì)RIL群體的各性狀的鎘脅迫系數(shù)及鎘脅迫綜合系數(shù)進(jìn)行QTL定位和遺傳分析。【結(jié)果】MARCABUCAG8US-1-88為耐鎘材料，HS46則為鎘敏感材料，188個(gè)RIL家系的耐鎘性相關(guān)性狀基本服從正態(tài)分布，包含強(qiáng)耐鎘型材料23份、耐鎘型材料49份、中等耐鎘型材料67份、鎘敏感型材料49份。連鎖分析共鑒定到28個(gè)與鎘脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，分布于14條染色體上，單個(gè)位點(diǎn)解釋1.58%～8.41%的表型變異，其中根鮮物質(zhì)質(zhì)量鎘脅迫系數(shù)位點(diǎn)qRFW-13-1在2個(gè)環(huán)境下均被檢測(cè)到，分別解釋7.66%和7.71%的表型變異。【結(jié)論】棉花耐鎘性為多基因控制的數(shù)量遺傳，受環(huán)境影響較大，定位到的耐鎘QTL qRFW-13-1為穩(wěn)定QTL，該結(jié)果對(duì)于棉花耐鎘分子育種具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：棉花；鎘脅迫；QTL定位

QTL mapping and genetic analysis of cadmium stress tolerance in upland cotton

Zhong Zhentao， Zhao Tianlun， Chen Jinhong， Zhu Shuijin*

（College of Agriculture and Biotechnology/Zhejiang Key Laboratory of Crop Germplasm， Zhejiang University， Hangzhou 310058， China）

Abstract： [Objective] Cotton is a relatively tolerant crop to cadmium （Cd） stress. It is of great significance to breeding and extending the Cd tolerant cotton cultivars for remediation of Cd contaminated soil. This study aims to analysis the inheritance of cotton tolerance to Cd stress and to map the quantitative trait locus （QTL） related to Cd stress. [Methods] In this study， 188 recombinant inbred lines （RIL） called HM188 derived from an intraspecific hybrid between HS46 and MARCABUCAG8US-

1-88 were used to study the phenotypic data of germination rate， germination potential， chlorophyll content， plant height， dry and fresh weight at seedling stage under Cd stress， and the Cd stress coefficient of each material was calculated as well. QTL mapping was conducted for each trait and Cd stress coefficient of HM188 population by using complete interval mapping method. [Results] According to the performance and Cd stress coefficient of each trait under Cd stress， MARCABUCAG8US-

1-88 was the Cd tolerant parent， while HS46 was a sensitive one. The Cd tolerance of 188 RIL was basically normal distribution， including 23 strong Cd tolerant lines， 49 Cd tolerant line， 67 medium tolerant lines， and 49 sensitive lines. A total of 28 QTL for Cd stress coefficient was identified， which were distributed on 14 chromosomes with explaining of variation of 1.58%～8.41%. Among them， qRFW-13-1 related to root fresh weight was detected in both environments， which explained variation of 7.66% and 7.71%， respectively. [Conclusion] Cd tolerance in upland cotton is a quantitative trait controlled by multiple genes， which was greatly affected by the environment. However， qRFW-13-1 for Cd tolerance may be a stable QTL， which has some application values in molecular breeding for Cd tolerant cotton.

Keywords： cotton; cadmium stress; QTL mapping

隨著全球人口劇增，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活廢棄物對(duì)土壤產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染。2014年我國(guó)原國(guó)土資源部和環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，我國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不樂(lè)觀(guān)，有19.4%的受調(diào)查耕地被污染，影響耕地環(huán)境質(zhì)量的主要污染物是重金屬，其中鎘（cadmium，Cd）為首要污染物，在超過(guò)40%的受污染耕地中發(fā)現(xiàn)重金屬Cd超標(biāo)[1]。高濃度的Cd會(huì)對(duì)土壤生物產(chǎn)生毒害作用，并很容易轉(zhuǎn)移到植物中，最終進(jìn)入食物鏈[2]。攝入過(guò)多Cd會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人體健康，導(dǎo)致癌癥、骨質(zhì)疏松和其他疾病[3]。因此，對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)刻不容緩。目前針對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)和農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)等，生物修復(fù)法中的植物修復(fù)技術(shù)因成本低，可修復(fù)大面積污染土壤且具有一定綠化美化作用而備受關(guān)注。目前全世界已發(fā)現(xiàn)500多種富集重金屬的植物，其中部分植物表現(xiàn)出對(duì)Cd的選擇性吸收，如菠菜、煙草、向日葵等[4]。孫紅艷[5]在大麥單雙倍體（double haploid， DH）群體鑒定到11個(gè)與Cd含量相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)（quantitative trait locus， QTL），并研究了ZIP3、ZIP5、ZIP7和ZIP8這4個(gè)基因?qū)Υ篼淐d轉(zhuǎn)運(yùn)與積累的調(diào)控與影響。潘晨陽(yáng)等[6]在水稻重組自交系（recombinant inbred line， RIL）群體中鑒定到了7個(gè)Cd積累相關(guān)QTL，并篩選出LOCOs02g50240、LOCOs02g52780、LOCOs09g31200、LOCOs09g35030和LOCOs09g-

37949為耐Cd基因。

棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物。研究表明中低濃度Cd處理對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育影響較小，棉花對(duì)土壤Cd具有良好的富集能力，棉纖維為非食用或飼用產(chǎn)品且Cd吸附量較低，棉花是理想的Cd污染耕地的修復(fù)作物之一[7-11]。植棉修復(fù)重金屬污染耕地具有經(jīng)濟(jì)效益高、對(duì)土壤和環(huán)境友好、適用于重金屬?gòu)?fù)合污染等優(yōu)勢(shì)[10]。然而，土壤中Cd質(zhì)量濃度≥20 mg·kg－1時(shí)會(huì)嚴(yán)重抑制棉花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)發(fā)育，顯著降低單株鈴數(shù)、鈴重、單鈴種子數(shù)、籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量[12]。目前對(duì)于棉花耐Cd性和Cd積累的研究較少，尚未見(jiàn)與棉花耐Cd性和Cd積累相關(guān)的QTL報(bào)道，對(duì)于棉花耐Cd的遺傳表現(xiàn)了解甚少，強(qiáng)耐Cd、高Cd富集棉花品種不足以滿(mǎn)足Cd污染耕地修復(fù)的需要。本研究以陸地棉（Gossypium hirsutum）RIL群體為材料，研究Cd脅迫條件下棉花發(fā)芽和苗期生長(zhǎng)情況，分析棉花苗期耐Cd性的遺傳特點(diǎn)，并對(duì)棉花耐Cd性進(jìn)行QTL定位，為耐Cd品種選育提供遺傳資源和材料資源。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以綜合性狀優(yōu)良的陸地棉品種HS46和對(duì)多種逆境都有抗性的陸地棉種質(zhì)系MARCABUCAG8US-1-88（簡(jiǎn)稱(chēng)MAR），以及兩者雜交獲得的188個(gè)RIL群體（簡(jiǎn)稱(chēng)HM188）為供試材料[13]。RIL通過(guò)單籽粒傳法自交8代構(gòu)建完成，自交繁殖保存。試驗(yàn)用種為2018年冬種于海南三亞收獲的南繁自交種子，由浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院棉花基因工程實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)方法

發(fā)芽試驗(yàn)：各材料脫絨種子曬干。發(fā)芽前用75%的酒精消毒，用無(wú)菌水沖洗干凈后浸種12 h。挑選50粒種子均勻平鋪到墊有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿加入600 μmol·L－1 CdCl2溶液20 mL進(jìn)行Cd脅迫處理，以蒸餾水作對(duì)照，4次重復(fù)，放置于28 ℃、光暗周期為14 h/10 h的植物培養(yǎng)室中發(fā)芽，記錄每天發(fā)芽種子數(shù)。

苗期試驗(yàn)：試驗(yàn)設(shè)2個(gè)環(huán)境，分別于2019年6－7月在浙江省杭州市浙江大學(xué)華家池校區(qū)實(shí)驗(yàn)站和2020年7－8月在浙江大學(xué)紫金港校區(qū)控溫光生長(zhǎng)室進(jìn)行。采用裂區(qū)隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為Cd脅迫處理（Cd），以非脅迫處理（CK）為對(duì)照；副區(qū)為RIL群體和雙親，對(duì)照為中棉所49。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)，硫酸脫絨的飽滿(mǎn)種子分別播于50（10×5）孔穴盤(pán)內(nèi)，每個(gè)株系種植1行（10孔），每孔播2粒飽滿(mǎn)的脫絨種子，加營(yíng)養(yǎng)土至與孔口平。每穴盤(pán)中間1行播中棉所49，用以校正穴盤(pán)之間的試驗(yàn)誤差。待幼苗1片真葉完全展開(kāi)后，將處理組（Cd）用600 μmol·L－1 CdCl2溶液澆灌至飽和，保持10 d；對(duì)照組（CK）用水澆灌至飽和，保持10 d。處理10 d后，各處理每個(gè)株系隨機(jī)取10株幼苗，分別測(cè)定其葉片葉綠素含量（以soil and plant analyzer development即SPAD值反映葉片葉綠素相對(duì)含量）、株高（plant height， PH）、根鮮物質(zhì)質(zhì)量（root fresh weight， RFW）、根干物質(zhì)質(zhì)量（root dry weight， RDW）、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量（shoot fresh weight， SFW）和地上部干物質(zhì)質(zhì)量（shoot dry weight， SDW），取平均值，為1次重復(fù)。試驗(yàn)設(shè)2次重復(fù)。2020年利用葉綠素分析儀（SPAD-502Plus，日本）測(cè)定幼苗1、2、3片真葉的SPAD值，取平均值為該株材料的SPAD值。

1.3 性狀統(tǒng)計(jì)

利用Excel 2014和SPSS 20.0軟件對(duì)親本及RIL群體的表型數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和聚類(lèi)分析，運(yùn)用 Kolmogorov-Smirnov（D檢驗(yàn)）和 Shapiro-

Wilk（W檢驗(yàn)）進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)。參照朱協(xié)飛等[14]的方法計(jì)算Cd脅迫系數(shù)：

Cd脅迫系數(shù)＝×100%

參照岳松青等[15]的方法，計(jì)算各性狀Cd脅迫系數(shù)的隸屬函數(shù)值Xμ：

Xμ＝；

式中，X為供試材料某一性狀的Cd脅迫系數(shù)，Xmax為供試材料中某一性狀Cd脅迫系數(shù)的最大值，Xmin為供試材料中某一性狀Cd脅迫系數(shù)的最小值。將每個(gè)材料各性狀的隸屬函數(shù)值相加后取平均值，作為該品種的Cd脅迫綜合系數(shù)，綜合系數(shù)越小，該材料的耐Cd性越強(qiáng)。

1.4 連鎖圖譜與QTL定位

本研究所用RIL群體的連鎖圖譜由Li等[16]構(gòu)建。利用QTL IciMapping 4.2軟件中BIP模塊，采用完備區(qū)間作圖法（inclusive composite interval mapping，ICIM）分別對(duì)葉片SPAD值、株高、根干/鮮物質(zhì)質(zhì)量和地上部干/鮮物質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行QTL定位，參數(shù)設(shè)置：步長(zhǎng)為1 厘摩（centiMorgan， cM），PIN為0.000 1，以對(duì)數(shù)優(yōu)勢(shì)比（logarithm of odd score，LOD）≥2.5作為閾值判斷QTL存在。QTL命名規(guī)則[17]：q＋性狀英文名稱(chēng)縮寫(xiě)＋染色體序號(hào)＋QTL編號(hào)。

2 結(jié)果與分析

2.1 HM188群體及雙親的發(fā)芽情況及苗期耐Cd表現(xiàn)

2個(gè)環(huán)境下的HM188及其親本在Cd脅迫條件下的發(fā)芽情況、苗期生長(zhǎng)情況及對(duì)應(yīng)的Cd脅迫系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1～3。

從表1來(lái)看，在對(duì)照和Cd脅迫條件下，親本MAR的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均顯著高于HS46，且MAR發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的Cd脅迫系數(shù)顯著低于HS46（表3），說(shuō)明2個(gè)親本的耐Cd性存在顯著差異，MAR較HS46耐Cd。在Cd脅迫條件下，HM188群體的平均發(fā)芽勢(shì)顯著低于對(duì)照，發(fā)芽率與對(duì)照無(wú)顯著差異。在對(duì)照條件下，HM188的發(fā)芽率為57.0%～95.0%，表現(xiàn)出超親分離現(xiàn)象。在Cd脅迫下，HM188的發(fā)芽率為37.6%～94.0%，變異幅度更大。在Cd脅迫條件下，HM188群體的發(fā)芽勢(shì)為1.2%～59.9%，表現(xiàn)出超親分離現(xiàn)象。這些結(jié)果表明，在Cd脅迫下棉花種子能發(fā)芽，但種子活力顯著下降。

脅迫系數(shù)結(jié)果（表3）表明，HM188群體的發(fā)芽勢(shì)在Cd脅迫條件下平均下降了41.18%，發(fā)芽勢(shì)的Cd脅迫系數(shù)（－18.80%～97.50%）呈連續(xù)分布，偏度與峰度絕對(duì)值均小于1，基本符合正態(tài)分布，且表現(xiàn)出超親分離。說(shuō)明Cd脅迫下的發(fā)芽勢(shì)可作為棉花耐Cd性指標(biāo)之一。

在正常和Cd脅迫處理?xiàng)l件下，親本MAR和HS46間的SPAD值均無(wú)顯著差異，但在Cd脅迫條件下MAR和HS46的SPAD值較對(duì)照分別下降了17.5%和28.3%。HM188群體的SPAD平均值在Cd脅迫條件下顯著低于無(wú)脅迫的對(duì)照。脅迫系數(shù)結(jié)果表明，親本MAR葉片SPAD值的Cd脅迫系數(shù)顯著低于HS46，HM188群體的葉片SPAD值在Cd脅迫條件下平均下降了23.68%，SPAD值的Cd脅迫系數(shù)呈連續(xù)分布（18.52%～29.54%），且表現(xiàn)出超親分離，Cd脅迫系數(shù)分布的偏度與峰度絕對(duì)值均小于1，符合正態(tài)分布。盡管只有1年的測(cè)定數(shù)據(jù)，但也能夠說(shuō)明Cd脅迫影響植株葉片的SPAD值并影響光合作用。

在正常條件下，親本MAR的株高顯著低于HS46，而Cd脅迫條件下MAR的株高顯著高于HS46（表2），盡管2個(gè)環(huán)境的結(jié)果不盡一致，但趨勢(shì)相同（結(jié)果未顯示）。親本MAR的株高Cd脅迫系數(shù)顯著低于HS46（表3）。Cd脅迫條件下HM188群體的株高為8.1～11.0 cm，平均為9.8 cm，顯著低于CK，平均下降了30.50%。親本MAR和HS46的株高Cd脅迫系數(shù)分別為22.97%和37.23%；HM188的株高Cd脅迫系數(shù)呈連續(xù)分布，變幅為21.47%～40.97%，具有超親表現(xiàn)，Cd脅迫系數(shù)分布的偏度與峰度絕對(duì)值均小于1，符合正態(tài)分布。Cd脅迫下的株高可作為棉花耐Cd性指標(biāo)之一。

在正常條件下，親本MAR的根鮮物質(zhì)質(zhì)量和根干物質(zhì)質(zhì)量均顯著低于HS46，而在Cd脅迫條件下2個(gè)親本的根鮮物質(zhì)質(zhì)量和根干物質(zhì)質(zhì)量均無(wú)顯著差異（表2）。在Cd脅迫條件下，HM188群體的根鮮物質(zhì)質(zhì)量和根干物質(zhì)質(zhì)量分別為0.462～0.823 g和0.032～0.052 g，平均分別為0.635 g和0.037 g，比CK分別顯著降低29.99%和35.09%（表2）。從表3來(lái)看，親本MAR根鮮物質(zhì)質(zhì)量、根干物質(zhì)質(zhì)量的Cd脅迫系數(shù)顯著低于HS46；在Cd脅迫條件下HM188的根鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量的Cd脅迫系數(shù)呈連續(xù)分布，分別為4.88%～44.44%和12.02%～49.15%，均表現(xiàn)出超親現(xiàn)象，偏度與峰度絕對(duì)值均小于1，符合正態(tài)分布。Cd脅迫下的根鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量可作為棉花耐Cd性指標(biāo)之一。

CK條件下，親本MAR的地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量均顯著低于HS46，在Cd脅迫條件下，2個(gè)親本的地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量和地上部干物質(zhì)質(zhì)量均無(wú)顯著差異（表2）。Cd脅迫條件下，HM188群體的地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量變幅分別為1.421～2.097 g和0.161～0.245 g，平均分別為1.766 g和0.203 g，比CK顯著降低32.08%和36.36%（表2）。脅迫系數(shù)（表3）結(jié)果表明，親本MAR地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量的Cd脅迫系數(shù)均顯著低于HS46，地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量的Cd脅迫系數(shù)呈連續(xù)分布，并有超親表現(xiàn)，分布的偏度與峰度絕對(duì)值均小于1，符合正態(tài)分布。Cd脅迫下的地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量可作為棉花耐Cd性指標(biāo)之一。

Cd脅迫條件下HM188群體的發(fā)芽勢(shì)、葉片SPAD值、株高、根干/鮮物質(zhì)質(zhì)量、地上部干/鮮物質(zhì)質(zhì)量比CK顯著降低。親本MAR的Cd脅迫綜合系數(shù)顯著低于HS46，表現(xiàn)出良好的耐Cd性。

2.2 HM188群體耐Cd性的聚類(lèi)分析和遺傳力分析

采用最長(zhǎng)距離法對(duì)各材料的Cd脅迫綜合系數(shù)進(jìn)行聚類(lèi)，結(jié)果見(jiàn)圖1。聚類(lèi)分析表明，HM188群體和雙親被劃分為4個(gè)類(lèi)群：Ⅰ類(lèi)為強(qiáng)耐Cd型材料，包含親本MAR、RIL-6、RIL-8和RIL-14等24份材料，占供試材料的12.6%；Ⅱ類(lèi)為耐Cd型材料，包含RIL-5、RIL-7和RIL-13等49份材料，占供試材料的25.8%；III類(lèi)為中等耐Cd型材料，包含RIL-1、RIL-2和RIL-4等67份材料，占供試材料的35.3%；IV類(lèi)為Cd敏感型材料，包含親本HS46、RIL-9、RIL-10和RIL-32等50份材料，占供試材料的26.3%。

基于2019年和2020年的Cd脅迫系數(shù)，計(jì)算株高、根鮮物質(zhì)質(zhì)量、根干物質(zhì)質(zhì)量、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量和地上部干物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)的廣義遺傳率（H2），分別為19.709%、36.294%、21.909%、39.818%和37.048 %（表4），其中地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)的廣義遺傳率相對(duì)最高，地上部干物質(zhì)質(zhì)量的次之，株高的最低。可見(jiàn)陸地棉耐Cd性的遺傳率較低，受環(huán)境影響較大，遺傳改良較為困難。

2.3 Cd脅迫系數(shù)的QTL定位

HM188群體的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、葉片SPAD值、株高、根干/鮮物質(zhì)質(zhì)量、地上部干/鮮物質(zhì)質(zhì)量這8個(gè)性狀的Cd脅迫系數(shù)及Cd脅迫綜合系數(shù)均呈連續(xù)性分布，偏度與峰度絕對(duì)值均小于1，基本服從正態(tài)分布，適合用于QTL定位（表3）。

通過(guò)QTL定位，在2個(gè)環(huán)境下共檢測(cè)到28個(gè)與這些性狀的Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，5個(gè)與Cd脅迫綜合系數(shù)相關(guān)的QTL，分布在5、10、12、13、15、16、17、18、19、20、21、23、24和25號(hào)染色體上（表5、圖2）。

葉片SPAD值：共檢測(cè)到2個(gè)與葉片SPAD值 Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，分布在19和21號(hào)染色體上，解釋2.64%～2.70%的表型變異，qSPAD-19-1的有利等位變異來(lái)自HS46，qSPAD-

21-1的有利等位變異來(lái)自MAR。

株高：共檢測(cè)到3個(gè)與株高Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，分布在12、15和19號(hào)染色體上，解釋2.44%～7.26%的表型變異，qPH-15-1的有利等位變異來(lái)自HS46，qPH-12-1和qPH-19-1的有利等位變異來(lái)自MAR。

根鮮物質(zhì)質(zhì)量：共檢測(cè)到4個(gè)與根鮮物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，5號(hào)染色體上2個(gè)、13和17號(hào)染色體上各1個(gè)，解釋6.62%～8.41%的表型變異。其中qRFW-13-1在2019和2020年2個(gè)環(huán)境下均被檢測(cè)到，分別解釋7.66%和7.71%的表型變異。

根干物質(zhì)質(zhì)量：共檢測(cè)到6個(gè)與根干物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，5、13、17、19、23和25號(hào)染色體上各1個(gè)，解釋了1.58%～8.32%的表型變異。其中qRDW-5-1與根鮮物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qRFW-5-1為同一位點(diǎn)，有利等位變異來(lái)自MAR，qRDW-13-1與根鮮物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qRFW-13-1為同一位點(diǎn)，有利等位變異來(lái)自HS46，qRDW-17-1與根鮮物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qRFW-17-1為同一位點(diǎn)，有利等位變異來(lái)自MAR。

地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量：共檢測(cè)到3個(gè)與地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，10、13和18號(hào)染色體上各1個(gè)，解釋1.92%～7.65%的表型變異，有利等位變異均來(lái)自MAR。

地上部干物質(zhì)質(zhì)量：共檢測(cè)到4個(gè)與地上部干物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，16號(hào)染色體上2個(gè)，10和24號(hào)染色體上各1個(gè)，解釋4.93%～6.31%的表型變異，4個(gè)QTL的有利等位變異均來(lái)自MAR。其中qSDW-10-1和地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qSFW-10-1為同一位點(diǎn)。

共檢測(cè)到1個(gè)與發(fā)芽率Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，位于12號(hào)染色體，解釋2.47%的表型變異。共檢測(cè)到5個(gè)與發(fā)芽勢(shì)Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL，5、12、20、21和24號(hào)染色體上各1個(gè)，解釋2.07%～6.30%的表型變異。其中，qGP-12-1和發(fā)芽率Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qGR-12-1、株高Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qPH-12-1為同一位點(diǎn)，其有利等位變異來(lái)自HS46。

Cd脅迫綜合系數(shù)（comprehensive coefficient， CC）：共檢測(cè)到5個(gè)與Cd脅迫綜合系數(shù)相關(guān)的QTL，分別位于12、15、16、19和21號(hào)染色體上，解釋1.18%～9.79%的表型變異。其中，qCC-12-1和株高Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qPH-12-1、發(fā)芽率Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qGR-12-1、發(fā)芽勢(shì)Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qGP-12-1為同一位點(diǎn)，qCC-15-1和株高Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qPH-15-1為同一位點(diǎn)，qCC-16-1和地上部干物質(zhì)質(zhì)量Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qSDW-16-1為同一位點(diǎn)，qCC-21-1和葉片SPAD值Cd脅迫系數(shù)位點(diǎn)qSPAD-21-1為同一位點(diǎn)。

3 討論

本研究構(gòu)建HM188群體的親本為陸地棉HS46和MARCABUCAGSUS-l-88，兩者親緣關(guān)系較遠(yuǎn)， HS46是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)陸地棉品種， MAR是多抗的陸地棉種質(zhì)資源。2個(gè)親本在農(nóng)藝性狀、纖維品質(zhì)和抗病性等方面都存在顯著的差異，但目前缺少關(guān)于該群體對(duì)低溫、高溫、干旱、澇漬和重金屬等非生物脅迫的耐性/抗性的研究。

前人已對(duì)HM188群體的抗病性、種子品質(zhì)、纖維品質(zhì)、產(chǎn)量等方面開(kāi)展了遺傳效應(yīng)分析和QTL定位等工作。任愛(ài)霞等[17]調(diào)查了該群體枯萎病和黃萎病的田間發(fā)病情況，比較抗病、非抗病株系的比例，得出枯萎病抗性與黃萎病抗性分別為數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀。欒啟福等[13]利用包括基因型與環(huán)境互作在內(nèi)的加性模型分析該群體，證實(shí)枯萎病抗病能力主要受加性效應(yīng)影響。孔廣超等[19]調(diào)查了該群體在4個(gè)環(huán)境下的產(chǎn)量及纖維品質(zhì)性狀的表型數(shù)據(jù)，通過(guò)連鎖分析檢測(cè)到109個(gè)與籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、衣分、鈴重、籽指和衣指相關(guān)的QTL。秦利[20]將該群體株系間隨機(jī)組配，構(gòu)建了1套包括376個(gè)組合的永久F2群體，檢測(cè)到控制籽指、仁指、種仁率、蛋白質(zhì)含量、油分含量和棉酚含量相關(guān)的加性QTL 18個(gè)、上位性QTL 12個(gè)，解釋性狀2.42%～23.04%的表型變異。Li等[21]將2個(gè)親本HS46和MAR分別作為父本與HM188群體回交創(chuàng)建了2個(gè)陸地棉回交F1群體，定位到205個(gè)與產(chǎn)量性狀相關(guān)的QTL、195個(gè)與纖維品質(zhì)性狀相關(guān)的QTL、138個(gè)與產(chǎn)量性狀雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)的QTL和65個(gè)與纖維品質(zhì)性狀雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)的QTL。

耐Cd性苗期鑒定因環(huán)境問(wèn)題而受到限制。本研究苗期試驗(yàn)采用穴盤(pán)種植，通過(guò)在每個(gè)穴盤(pán)上種植1行中棉所49作為數(shù)據(jù)校準(zhǔn)依據(jù)，減少穴盤(pán)間差異導(dǎo)致的誤差。Cd脅迫綜合系數(shù)計(jì)算采用隸屬函數(shù)法，由于目前尚無(wú)文獻(xiàn)明確得出棉花各表型性狀的權(quán)重，參照王準(zhǔn)等[22]的方法，采用客觀(guān)賦權(quán)法計(jì)算各性狀的權(quán)重進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為棉花耐重金屬脅迫鑒定提供借鑒。采用該方法對(duì)HM188群體的苗期耐Cd性進(jìn)行鑒定和QTL定位，其中qRFW-13-1位點(diǎn)在2019和2020年共2個(gè)環(huán)境下均被檢測(cè)到，qPH-12-1/qGR-12-1/qGP-

12-1、qPH-15-1、qSDW-16-1、qSPAD-21-1這4個(gè)位點(diǎn)在性狀Cd脅迫系數(shù)轉(zhuǎn)換為Cd脅迫綜合系數(shù)后同樣可以定位到，可以為陸地棉耐Cd相關(guān)候選基因的篩選和克隆提供參考。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)HM188群體及雙親的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)以及5個(gè)苗期性狀的鑒定，發(fā)現(xiàn)HM188群體及雙親的耐Cd性變異豐富，其中強(qiáng)耐Cd型材料24份、耐Cd型材料49份、中等耐Cd型材料67份、Cd敏感型材料50份，為棉花耐Cd性的遺傳研究和品種選育提供了寶貴的種質(zhì)材料。通過(guò)連鎖分析檢測(cè)到28個(gè)與陸地棉苗期表型性狀Cd脅迫系數(shù)相關(guān)的QTL和5個(gè)與Cd脅迫綜合系數(shù)相關(guān)的QTL，填補(bǔ)了陸地棉耐Cd相關(guān)遺傳定位研究的空白，可為棉花耐Cd分子育種提供參考。但本研究?jī)H針對(duì)陸地棉種子萌發(fā)期和苗期進(jìn)行脅迫研究，對(duì)于Cd脅迫對(duì)陸地棉產(chǎn)量、纖維品質(zhì)以及各組織Cd吸收量的研究需要在后續(xù)的試驗(yàn)中進(jìn)行補(bǔ)充。

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