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Acta Agronomica Sinica ›› 2019, Vol. 45 ›› Issue (5): 647-655.doi: 10.3724/SP.J.1006.2019.84123


Genome-wide screening and evaluation of SNP core loci for fingerprinting construction of cotton accessions (G. barbadense)

Le-Chen LI1,Guo-Zhong ZHU1,Xiu-Juan SU1,2,Wang-Zhen GUO1,*()   

  1. 1 State Key Laboratory of Crop Genetics & Germplasm Enhancement, Hybrid Cotton R&D Engineering Research Center (the Ministry of Education), Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, Jiangsu, China;
    2 College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, Xinjiang, China;
  • Received:2018-09-20 Accepted:2019-01-12 Online:2019-05-12 Published:2019-02-19
  • Contact: Wang-Zhen GUO E-mail:moelab@njau.edu.cn
  • Supported by:
    This study was supported by the National Key R&D Program for Crop Breeding(2017YFD0102000);Jiangsu Collaborative Innovation Center for Modern Crop Production Project (No.10).


Sea-island cotton (G. barbadense), characterized by its extra-long staple (ELS), strong and fine fibers, and disease resistance, provides important natural fiber for textile industry, also key donor for improving agronomic traits of upland cotton. However, compared to G. hirsutum, there are few studies on genetic diversity and genotyping in G. barbadense. To obtain the SNP core loci for fingerprinting construction of sea-island cotton accessions, we performed SNP genotyping within 282 accessions using the CottonSNP80K array. A total of 2594 high-quality SNP loci were obtained based on the selective criteria of call frequency for each locus > 0.95, loci with polymorphism, minor allele frequency (MAF) > 0.01, heterozygosity rate < 0.05, and the removal of same genotype. Further, the number of optimized core loci was screened by gradients analysis. With the number of loci increasing, the discrimination ability of the sea-island cotton accessions increased gradually. When the loci were 200, the recognition rate was 89%, and when the number of the loci increased to 1500, the recognition rate was 99%. When the loci were further increased, no significantly improved recognition rate was detected. Based on the detection using the 1500 core loci combination, the average MAF value was 0.14, the average heterozygosity rate was 0.007, and the average polymorphism information content was 0.21. The polyacrylamide gel electrophoresis for the core SNP loci verified the consistency as high as 98.3% between SNP-PCR and chip genotyping. This study provides a set of core SNP loci suitable for constructing fingerprinting of sea-island cotton accessions, which can be used for genetic diversity analysis and fingerprinting identification of sea-island cotton.

Key words: gene array, DNA fingerprint, SNP, sea-island cotton

Supplementary table 1

Sea-island cotton accessions used in this study"

序号No. 材料名称 Accession name 来源 Source
1 1-11 G-29 1-11 G-29 新疆农业大学 XJAU
2 13--1 13-1 新疆农业大学 XJAU
3 13-1H 13-1H 新疆农业大学 XJAU
4 2-6323 2-6323 新疆农业大学 XJAU
5 3-79 3-79 新疆农业大学 XJAU
6 504-N 504-N 新疆农业大学 XJAU
7 6--20 6-20 新疆农业大学 XJAU
8 65-3049-6 65-3049-6 新疆农业大学 XJAU
9 66-170 66-170 新疆农业大学 XJAU
10 9899I 9899I 新疆农业大学 XJAU
11 Ⅱ(13) II (13) 新疆农业大学 XJAU
12 AW2021 AW2021 新疆农业大学 XJAU
13 AW2022 AW2022 新疆农业大学 XJAU
14 AW2023 AW2023 新疆农业大学 XJAU
15 AW2025 AW2025 新疆农业大学 XJAU
16 AW2026 AW2026 新疆农业大学 XJAU
17 AW2046 AW2046 新疆农业大学 XJAU
18 AW2066 AW2066 新疆农业大学 XJAU
19 AW2068 AW2068 新疆农业大学 XJAU
20 AW2075 AW2075 新疆农业大学 XJAU
21 AW2079 AW2079 新疆农业大学 XJAU
22 AW2081 AW2081 新疆农业大学 XJAU
23 AW2129 AW2129 新疆农业大学 XJAU
24 AW2130 AW2130 新疆农业大学 XJAU
25 C-6013 C-6013 新疆农业大学 XJAU
26 C6020 C6020 新疆农业大学 XJAU
27 C-6022 C-6022 新疆农业大学 XJAU
28 U15 U15 新疆农业大学 XJAU
29 DC1022 DC1022 新疆农业大学 XJAU
30 DC1023 DC1023 新疆农业大学 XJAU
31 DC1024 DC1024 新疆农业大学 XJAU
32 DC1026 DC1026 新疆农业大学 XJAU
33 DC216 DC216 新疆农业大学 XJAU
34 DC217 DC217 新疆农业大学 XJAU
35 DC218 DC218 新疆农业大学 XJAU
36 DC220 DC220 新疆农业大学 XJAU
37 DC221 DC221 新疆农业大学 XJAU
38 DC222 DC222 新疆农业大学 XJAU
39 DC223 DC223 新疆农业大学 XJAU
40 DC224 DC224 新疆农业大学 XJAU
41 DC225 DC225 新疆农业大学 XJAU
42 DC226 DC226 新疆农业大学 XJAU
43 DC227 DC227 新疆农业大学 XJAU
44 DC228 DC228 新疆农业大学 XJAU
45 DC229 DC229 新疆农业大学 XJAU
46 DC230 DC230 新疆农业大学 XJAU
47 DC231 DC231 新疆农业大学 XJAU
48 DC232 DC232 新疆农业大学 XJAU
49 DC233 DC233 新疆农业大学 XJAU
50 DC234 DC234 新疆农业大学 XJAU
51 DC235 DC235 新疆农业大学 XJAU
52 DC236 DC236 新疆农业大学 XJAU
53 DC237 DC237 新疆农业大学 XJAU
54 DF野生棉 DF wild cotton 新疆农业大学 XJAU
55 DJ-07-136 DJ-07-136 新疆农业大学 XJAU
56 E24-3389 E24-3389 新疆农业大学 XJAU
57 Giza36 Giza36 新疆农业大学 XJAU
58 Giza45 Giza45 新疆农业大学 XJAU
59 H7124 H7124 新疆农业大学 XJAU
60 Hhha-5 Hhha-5 新疆农业大学 XJAU
61 K103 K103 新疆农业大学 XJAU
62 K113 K113 新疆农业大学 XJAU
63 K146 K146 新疆农业大学 XJAU
64 K222 K222 新疆农业大学 XJAU
65 K307 K307 新疆农业大学 XJAU
66 K308 K308 新疆农业大学 XJAU
67 K309 K309 新疆农业大学 XJAU
68 K339 K339 新疆农业大学 XJAU
69 K366 K366 新疆农业大学 XJAU
70 K399 K399 新疆农业大学 XJAU
71 K9237 K9237 新疆农业大学 XJAU
72 L13 L13 新疆农业大学 XJAU
73 L16 L16 新疆农业大学 XJAU
74 L17 L17 新疆农业大学 XJAU
75 L18 L18 新疆农业大学 XJAU
76 L19 L19 新疆农业大学 XJAU
77 L2 L2 新疆农业大学 XJAU
78 L22 L22 新疆农业大学 XJAU
79 L23 L23 新疆农业大学 XJAU
80 L24 L24 新疆农业大学 XJAU
81 L25 L25 新疆农业大学 XJAU
82 L26 L26 新疆农业大学 XJAU
83 L27 L27 新疆农业大学 XJAU
84 L28 L28 新疆农业大学 XJAU
85 L-3398 L-3398 新疆农业大学 XJAU
86 L7 L7 新疆农业大学 XJAU
87 N10 N10 新疆农业大学 XJAU
88 N12 N12 新疆农业大学 XJAU
89 N15 N15 新疆农业大学 XJAU
90 N16 N16 新疆农业大学 XJAU
91 N17 N17 新疆农业大学 XJAU
92 N18 N18 新疆农业大学 XJAU
93 N19 N19 新疆农业大学 XJAU
94 N21 N21 新疆农业大学 XJAU
95 N22 N22 新疆农业大学 XJAU
96 N23 N23 新疆农业大学 XJAU
97 N24 N24 新疆农业大学 XJAU
98 N26 N26 新疆农业大学 XJAU
99 N27 N27 新疆农业大学 XJAU
100 N29 N29 新疆农业大学 XJAU
101 N30 N30 新疆农业大学 XJAU
102 N31 N31 新疆农业大学 XJAU
103 N32 N32 新疆农业大学 XJAU
104 N34 N34 新疆农业大学 XJAU
105 N36 N36 新疆农业大学 XJAU
106 N37 N37 新疆农业大学 XJAU
107 N38 N38 新疆农业大学 XJAU
108 N40 N40 新疆农业大学 XJAU
109 N7 N7 新疆农业大学 XJAU
110 N8 N8 新疆农业大学 XJAU
111 N9 N9 新疆农业大学 XJAU
112 P1野生棉 P1 wild cotton 新疆农业大学 XJAU
113 Pima Pima 新疆农业大学 XJAU
114 Pima S-3 Pima S-3 新疆农业大学 XJAU
115 SH39 SH39 新疆农业大学 XJAU
116 SO717 S0717 新疆农业大学 XJAU
117 Termez 16 Termez 16 新疆农业大学 XJAU
118 U47 U47 新疆农业大学 XJAU
119 U49 U49 新疆农业大学 XJAU
120 阿垦785-3 Aken785-3 新疆农业大学 XJAU
121 阿长599 Achang 599 新疆农业大学 XJAU
122 埃及系列三(2) Egyptain cotton III (2) 新疆农业大学 XJAU
123 埃及系列三(4) Egyptain cotton III (4) 新疆农业大学 XJAU
124 埃棉2号 Egyptain cotton 2 新疆农业大学 XJAU
125 巴4055-8 Ba4055-8 新疆农业大学 XJAU
126 巴州843037 Bazhou 843037 新疆农业大学 XJAU
127 比马I PimaI 新疆农业大学 XJAU
128 二24 Er24 新疆农业大学 XJAU
129 二25 Er25 新疆农业大学 XJAU
130 二7 Er7 新疆农业大学 XJAU
131 海1 Hai 1 新疆农业大学 XJAU
132 海7124 Hai 7124 新疆农业大学 XJAU
133 海92-138 Hai 92-138 新疆农业大学 XJAU
134 海92-5 Hai92-5 新疆农业大学 XJAU
135 机采生试 Jicaishengshi 新疆农业大学 XJAU
136 吉扎36号 Giza36 新疆农业大学 XJAU
137 吉扎67 Giza67 新疆农业大学 XJAU
138 吉扎76 Giza76 新疆农业大学 XJAU
139 金垦1256 Jinken 1256 新疆农业大学 XJAU
140 军海1号 Junhai 1 新疆农业大学 XJAU
141 抗77-65 Kang77-65 新疆农业大学 XJAU
142 洛赛亚(0) luosaiya (0) 新疆农业大学 XJAU
143 米10号 Mi 10 新疆农业大学 XJAU
144 农大11 Nongda 11 新疆农业大学 XJAU
145 农大2 Nongda 2 新疆农业大学 XJAU
146 农大21 Nongda 21 新疆农业大学 XJAU
147 农大26 Nongda 26 新疆农业大学 XJAU
148 农大28 Nongda 28 新疆农业大学 XJAU
149 农大3 Nongda 3 新疆农业大学 XJAU
150 农大31 Nongda 31 新疆农业大学 XJAU
151 农大32 Nongda 32 新疆农业大学 XJAU
152 农大37 Nongda 37 新疆农业大学 XJAU
153 农大4 Nongda 4 新疆农业大学 XJAU
154 农大40 Nongda 40 新疆农业大学 XJAU
155 农大46 Nongda 46 新疆农业大学 XJAU
156 农大49 Nongda 49 新疆农业大学 XJAU
157 农大55 Nongda 55 新疆农业大学 XJAU
158 农大7 Nongda 7 新疆农业大学 XJAU
159 农大A6 Nongda A6 新疆农业大学 XJAU
160 农大A8 Nongda A8 新疆农业大学 XJAU
161 农大A9 Nongda A9 新疆农业大学 XJAU
162 农大I Nongda I 新疆农业大学 XJAU
163 农大长59 Nongdachang 59 新疆农业大学 XJAU
164 农科1 Nongke 1 新疆农业大学 XJAU
165 农科10 Nongke 10 新疆农业大学 XJAU
166 农科12 Nongke 12 新疆农业大学 XJAU
167 农科13 Nongke 13 新疆农业大学 XJAU
168 农科17 Nongke 17 新疆农业大学 XJAU
169 农科18 Nongke 18 新疆农业大学 XJAU
170 农科19 Nongke 19 新疆农业大学 XJAU
171 农科2 Nongke 2 新疆农业大学 XJAU
172 农科20 Nongke 20 新疆农业大学 XJAU
173 农科27 Nongke 27 新疆农业大学 XJAU
174 农科28 Nongke 28 新疆农业大学 XJAU
175 农科29 Nongke 29 新疆农业大学 XJAU
176 农科3 Nongke 3 新疆农业大学 XJAU
177 农科30 Nongke 30 新疆农业大学 XJAU
178 农科33 Nongke 33 新疆农业大学 XJAU
179 农科34 Nongke 34 新疆农业大学 XJAU
180 农科36 Nongke 36 新疆农业大学 XJAU
181 农科41 Nongke 41 新疆农业大学 XJAU
182 农科44 Nongke 44 新疆农业大学 XJAU
183 农科45 Nongke 45 新疆农业大学 XJAU
184 农科48 Nongke 48 新疆农业大学 XJAU
185 农科5 Nongke 5 新疆农业大学 XJAU
186 农科51 Nongke 51 新疆农业大学 XJAU
187 农科52 Nongke 52 新疆农业大学 XJAU
188 农科54 Nongke 54 新疆农业大学 XJAU
189 农科56 Nongke 56 新疆农业大学 XJAU
190 农科57 Nongke57 新疆农业大学 XJAU
191 农科58 Nongke 58 新疆农业大学 XJAU
192 农科8 Nongke 8 新疆农业大学 XJAU
193 农科90 Nongke 90 新疆农业大学 XJAU
194 农科A10 Nongke A10 新疆农业大学 XJAU
195 农科A11 Nongke A11 新疆农业大学 XJAU
196 农科A12 Nongke A12 新疆农业大学 XJAU
197 农科A13 Nongke A13 新疆农业大学 XJAU
198 农科A14 Nongke A14 新疆农业大学 XJAU
199 农科A15 Nongke A15 新疆农业大学 XJAU
200 农科A16 Nongke A16 新疆农业大学 XJAU
201 农科A18 Nongke A18 新疆农业大学 XJAU
202 农科A19 Nongke A19 新疆农业大学 XJAU
203 农科A22 Nongke A22 新疆农业大学 XJAU
204 农科A23 Nongke A23 新疆农业大学 XJAU
205 农科A24 Nongke A24 新疆农业大学 XJAU
206 农科A25 Nongke A25 新疆农业大学 XJAU
207 农科A26 Nongke A26 新疆农业大学 XJAU
208 农科A27 Nongke A27 新疆农业大学 XJAU
209 农科A4 Nongke A4 新疆农业大学 XJAU
210 农科A5 Nongke A5 新疆农业大学 XJAU
211 农科A7 Nongke A7 新疆农业大学 XJAU
212 农科长22 Nongkechang 22 新疆农业大学 XJAU
213 生1 Sheng 1 新疆农业大学 XJAU
214 司605 Si 605 新疆农业大学 XJAU
215 司6249-2 Si 6249-2 新疆农业大学 XJAU
216 苏联K102 USSRK102 新疆农业大学 XJAU
217 塔海901 Tahai 901 新疆农业大学 XJAU
218 吐75-86 Tu 75-86 新疆农业大学 XJAU
219 新海1号 Xinhai 1 新疆农业大学 XJAU
220 新海10号 Xinhai 10 新疆农业大学 XJAU
221 新海11号 Xinhai1 1 新疆农业大学 XJAU
222 新海12号 Xinhai 12 新疆农业大学 XJAU
223 新海13号 Xinhai 13 新疆农业大学 XJAU
224 新海15号 Xinhai 15 新疆农业大学 XJAU
225 新海18号 Xinhai 18 新疆农业大学 XJAU
226 新海19号 Xinhai 19 新疆农业大学 XJAU
227 新海2号 Xinhai 2 新疆农业大学 XJAU
228 新海20号 Xinhai 20 新疆农业大学 XJAU
229 新海21号 Xinhai 21 新疆农业大学 XJAU
230 新海22号 Xinhai 22 新疆农业大学 XJAU
231 新海23号 Xinhai 23 新疆农业大学 XJAU
232 新海24号 Xinhai24 新疆农业大学 XJAU
233 新海25号 Xinhai 25 新疆农业大学 XJAU
234 新海26号 Xinhai 26 新疆农业大学 XJAU
235 新海27号 Xinhai 27 新疆农业大学 XJAU
236 新海28号 Xinhai 28 新疆农业大学 XJAU
237 新海29号 Xinhai 29 新疆农业大学 XJAU
238 新海3号 Xinhai 3 新疆农业大学 XJAU
239 新海30号 Xinhai 30 新疆农业大学 XJAU
240 新海31号 Xinhai 31 新疆农业大学 XJAU
241 新海32号 Xinhai 32 新疆农业大学 XJAU
242 新海33号 Xinhai 33 新疆农业大学 XJAU
243 新海34号 Xinhai 34 新疆农业大学 XJAU
244 新海35号 Xinhai 35 新疆农业大学 XJAU
245 新海36号 Xinhai 36 新疆农业大学 XJAU
246 新海37号 Xinhai 37 新疆农业大学 XJAU
247 新海38号 Xinhai 38 新疆农业大学 XJAU
248 新海40号 Xinhai 40 新疆农业大学 XJAU
249 新海42号 Xinhai 42 新疆农业大学 XJAU
250 新海5号 Xinhai 5 新疆农业大学 XJAU
251 新海6号 Xinhai 6 新疆农业大学 XJAU
252 新海7号 Xinhai 7 新疆农业大学 XJAU
253 新海8号 Xinhai 8 新疆农业大学 XJAU
254 新库K2442 Xinku K2442 新疆农业大学 XJAU
255 引字6022 Yingzi 6022 新疆农业大学 XJAU
256 跃51-12 Yue 51-12 新疆农业大学 XJAU
257 跃51-3 Yue 51-3 新疆农业大学 XJAU
258 跃51-6 Yue 51-6 新疆农业大学 XJAU
259 跃进1号 Yuejin1hao 新疆农业大学 XJAU
260 云南1号 Yunnan 1 新疆农业大学 XJAU
261 长区10号 Changqu 10 新疆农业大学 XJAU
262 长区3号 Changqu 3 新疆农业大学 XJAU
263 长区4号 Changqu 4 新疆农业大学 XJAU
264 长区5号 Changqu 5 新疆农业大学 XJAU
265 长绒3号 Changrong 3 新疆农业大学 XJAU
266 长生2号 Changsheng 2 新疆农业大学 XJAU
267 3-79 3-79 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
268 910依 910Y 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
269 Pima 90 Pima 90 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
270 比马1 Pima1 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
271 比马79-103 Pima79-103 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
272 海92-138 Hai92-138 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
273 华东海岛棉 Huadong haidao mian 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
274 吉扎81号 Giza 81 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
275 吉扎85 Giza 85 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
276 抗萎2号 kangwei 2 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
277 米努非 Minufei 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
278 胜利1号 Shengli 1 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
279 苏丹长绒 Sudan changrong 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
280 苏联B154 Sulian B154 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
281 苏联B51 Sulian B51 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS
282 新海5号 Xinhai 5 中国农业科学院棉花研究所 ICRCAAS

Fig. 1

Characteristic statistics of 77,774 SNPs The abscissa represents statistical SNP characteristic parameters, including loci call frequency, heterozygosity, and minor allele frequency. The ordinate represents the number of SNPs."

Table 1

Hierarchical screening of core loci"

Recognition rate
200 0.16 0.008 0.22 0.89
300 0.16 0.008 0.22 0.89
400 0.13 0.007 0.19 0.92
500 0.15 0.007 0.22 0.93
1000 0.14 0.007 0.21 0.97
1500 0.14 0.007 0.21 0.99
2000 0.14 0.007 0.21 0.99
2500 0.14 0.007 0.21 0.99

Fig. 2

Correlation analysis of stratified screening of core loci The diagonal gives the distribution of genetic distances at different loci. The lower triangle (the lower left of the diagonal) is a scatter plot between the two types among different SNP loci combinations, which shows the degree of linear correlation under different loci combinations conditions. The upper triangle (the upper right of the diagonal) represents the correlation value between the two types among different SNP loci combinations. *** means the significance at the 0.001 level."

Table 2

SNP loci information and their confirmation results"

SNP marker
Position (bp)
不匹配数目Unmatched No. 引物
Primer (5°-3°)
SNP marker
Position (bp)
不匹配数目Unmatched No. 引物
Primer (5°-3°)

Fig. 3

Verification of SNPs from chip genotyping by SNP-PCR analysis M: DNA marker; Ghhis3: internal control; 1: Tahai 901; 2: AW2046; 3: Nongke 10; 4: K339; 5: C6020; 6: K146; 7: Nongke A16; 8: Si 605; 9: 6--20; 10: AW2026."

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