棕色棉是彩棉的主要类型，其作为一种环境友好型材料在纺织业中占据着重要的地位。相比传统的白棉，棕色棉的纤维产量和品质表现差一些，而传统的棕色棉育种方法难以打破棕色棉育种瓶颈。因此，借助于现代分子遗传学方法系统性地解析棕色棉的遗传基础有助于为棕色棉分子育种、棕色棉基因克隆和棕色棉形成的分子机制研究奠定基础。
　　连锁和关联作图是解析农作物农艺性状遗传基础的有效方法，本研究基于这两种方法利用一个棕色棉连锁群体和一个棕色棉关联分析群体开展棕色棉遗传基础的研究。首先，本研究采用白棉材料(G. hirsutum cv. HD208)与实验室前期通过海陆杂交产生的深棕色棉突变体(ys)构建连锁群体，并主要利用传统SSR标记进行连锁作图；其次，收集了一个包含100份棕色棉和109份白棉的关联群体，并应用重测序方法对该群体进行基因分型，进行了棕色棉与白棉的case-control分析；与此同时，选取了全部的100份棕色棉和21份具有代表性的白棉材料进行了多年多点的农艺性状的考察，进行了农艺性状-基因型的全基因组关联分析(Genome-wide association study，GWAS)；最后，利用深棕色棉突变体，100份棕色棉和21份白棉，对棕色棉主效位点Lc1区域的遗传倒位片段进行了深入剖析。得到的主要结果如下：
　　1.棕色棉纤维颜色、品质和产量性状遗传解析
　　本研究通过连锁分析将棕色棉主效遗传位点Lc1锁定在1Mb物理区间内。在该区间内发现了~0.52Mb的共分离区块，有一个重组热点存在于区间右边界。关联分析将棕色棉遗传位点Lc1剖析为两个QTL位点：qBF-A07-1和qBF-A07-2，其中qBF-A07-1介导了棕色棉颜色的产生，而qBF-A07-2影响了棕色棉颜色深浅。qBF-A07-1区间内找到了一个在棕色棉与白棉间表达量差异显著的候选基因Gh_A07G2341，该基因属于MYB转录因子家族中的TT2基因，并在棕色棉资源群体和突变体材料中发现了与该基因相关的遗传变异。单倍型分析发现当代棕色棉资源材料和突变体中含有海岛棉遗传渐渗的印记。GWAS共找到10个纤维产量相关的QTL和19个纤维品质相关的QTL，GWAS结果表明影响纤维颜色的位点qBF-A07-2显著影响纤维颜色并与纤维产量、品质呈负相关关系。
　　2.棕色棉中微倒位的遗传解析
　　本研究基于个体和群体遗传学水平对倒位片段Inv(A07)p1.09p2.23的遗传效应进行了研究。结果表明Inv(A07)p1.09p2.23可以通过高通量重测序的方法进行探测；遗传倒位产生的同时，在断裂点附近也发生了基因组小片段的缺失，基因(Ghir_A07G000980 )结构被破坏和断裂点附近基因的表达异常；遗传倒位Inv(A07)p1.09p2.23只存在于深棕色棉中，其在棕色棉优异栽培品种中经历了负向选择，Inv(A07)p1.09p2.23和纤维颜色及9个农艺性状显著相关；群体遗传水平研究表明在连锁群体中Inv(A07)p1.09p2.23区间内缺少重组事件的发生，并且在自然群体中该区间内核苷酸多样性较低，连锁不平衡程度较高。
　　3.棕色棉与白棉资源群体两个株型结构性状遗传解析
　　本研究通过多环境田间实验，考察了121份资源材料群体的两个株型结构相关性状：株高和果枝数，重测序数据重新比对新一代参考基因组的结果表明该群体有2,620,639个SNPs。通过GWAS共找到5个株高相关QTL和6个果枝数相关QTL；QTL等位基因分析发现负向效应等位位点一般富集在栽培品种中；基于关联到的QTL，基因注释信息和已经发表的QTL信息，本研究分析了其中四个QTL区间内的候选基因及其内部的遗传变异，预测qD02-FSBN-1位点内的两个候选基因Ghir_D02G017510和Ghir_D02G017600，发现Ghir_D02G017510基因内部有一个起始密码子提前的遗传变异；qA12-FSBN-2位点内找到一个果胶裂解酶家族的候选基因Ghir_A12G026570，基因内发现有一个显著相关的SNP：A12_105366045(T/C)可以引起Ghir_A12G026570蛋白中氨基酸的改变。