转基因抗虫棉产量性状的遗传效应及其杂种优势分析

采用加性-显性与环境互作的遗传模型,分析了9个亲本和36个F1的皮棉产量、单株铃数、铃重和衣分的两年资料,估算了转基因抗虫棉各项遗传方差和成对性状间各项遗传效应的相关性.结果表明,转基因抗虫棉的产量性状受加性和显性效应共同控制,皮棉产量、铃重和衣分都以基因的显性效应为主,而单株铃数是以加性效应为主,单株铃数和衣分还具有基因与环境互作效应.遗传相关分析表明,转基因抗虫棉的皮棉产量与单株铃数的基因型和表现型相关系数都比较大而且比较接近;皮棉产量与单株铃数、铃重和衣分的加性相关系数都达到极显著水平,而且皮棉产量与单株铃数、衣分的数值比较大.利用亲本和F1的资料预测了F2基因型值和杂种优势,结果表明,转基因抗虫棉F2的皮棉产量、单株铃数、铃重和衣分的群体平均优势分别为4.0%、5.1%、-1.3%和3.2%,群体超亲优势分别为-7.3%、-6.0%、-4.2%和-0.5%.     

陆海种间杂交铃重和衣分的遗传及其F1群体优势分析

以4个陆地棉品种(系)和3个海岛棉品种为亲本配制不完全双列杂交组合12个,采用包括基因型×环境互作的加性-显性(AD)遗传模型.通过对亲本和F1的2年随机区组试验数据分析,结果为铃重和衣分都存在极显著的加性效应和显性效应.其加性效应和显性效应与环境的互作都很小.铃重以加性效应为主,为 54.3%.显性效应相对较小,为 21.6%.衣分主要由加性效应和显性效应共同控制,其加性效应和显性同等重要.分别是 43.8%和 49.8%.铃重的狭义遗传率和广义遗传率分别为 54.3%和75.8%,衣分的狭义遗传率和广义遗传率分别为 43.8%和 93.6%.铃重和衣分F1均具有显著的负向群体平均优势和群体超亲优势,F1铃重小于中亲值.偏向低亲值;F1表分小于中亲值,接近或小于低亲值.在利用海岛棉的优异性状时,要考虑亲本材料的选择,要考虑到其性状遗传方式的特点,在进行陆海杂交、高代回交辅助选择时必须考虑性状的遗传效应.铃重可以在平世代进行选择,衣分应在中期世代选择效果较好.     

持续高温干旱年份陆地棉农艺和产量性状的遗传效应分析

本文采用NCⅡ交配设计方法,以9个陆地棉品种(系)配置16个杂交组合,利用加性—显性与环境互作的遗传模型(ADE模型),分析亲本和F1在2013年持续高温干旱条件下望江、九江2个环境下的农艺和产量性状,估算了各项遗传方差分量,分析了性状间各项遗传效应的相关性和各性状的杂种优势。结果表明,农艺和产量性状易受环境条件影响,子棉产量、皮棉产量、单株铃数和铃重的遗传主要受显性效应控制,衣分同时受加性和显性效应控制,子指主要受加性效应控制。遗传相关分析表明,子棉产量和皮棉产量与铃重和衣分呈显性正相关;铃重与衣分呈显性正相关,衣分与子指的加性和显性均为负相关。杂种优势分析表明,中棉所63的铃重、衣分、子指、子棉产量和皮棉产量的群体平均优势达极显著水平,其皮棉产量的杂种优势可以利用至F3。     

衣分不同陆地棉品种的产量及产量构成因素的遗传分析

选用衣分不同的陆地棉品种配置组合,率先将主基因-多基因联合世代分析与双列杂交试验分析相结合,分别从单个和整体基因水平上对棉花产量及产量构成因素进行了遗传研究。对2个高×低衣分组合的主基因-多基因6世代联合分析结果表明,各产量性状至少在1个组合中检测到主基因的存在,说明产量性状主基因存在的普遍性。由2个组合各产量性状的主基因、多基因遗传率比较得出,产量性状的主基因遗传率比多基因遗传率在不同组合间趋势变化相对较稳定;各性状在2个组合中的主基因、多基因遗传率分量不完全相同。衣分、铃重和籽指在2个组合中分别以主基因遗传为主和以多基因遗传为主;子棉产量和皮棉产量在2个组合中均以主基因遗传为主;衣指在组合I中以多基因遗传为主,在组合II中属于典型的多基因遗传;单株铃数在组合I中属于典型的主基因遗传,在组合II中以多基因遗传为主。双列杂交结果表明,陆地棉产量及产量构成因素都有较高的遗传主效应方差,产量性状受加性效应和显性效应共同控制,其中,衣分、衣指以加性效应为主;子棉产量、铃重和籽指以显性效应为主;皮棉产量和单株铃数以加性和显性效应为主。衣分和衣指的普通广义遗传率和普通狭义遗传率均最高,与联合世代分析两性状的总遗传率平均值结果趋势一致。相关和通径分析一致表明,产量构成因素中单株铃数对皮棉产量的贡献最大,衣分次之,铃重最小。     

陆地棉高品质系数量性状的遗传变异与选择指数

 研究了20个高品质陆地棉品系12个数量性状的遗传变异、广义遗传力、遗传相关及产量的选择指数。结果表明,单株产量和株铃数具有较大的遗传变异,纤维品质性状的遗传变异较小,说明继续改良高品质系的产量性状潜力较大。纤维品质性状的广义遗传力介于79.07%~89.47%之间,产量及产量组分性状中以衣分和铃重最高,广义遗传力分别为89.1%和81.85%,单株皮棉重最低,为55.05%。单株皮棉重与株铃数、株铃数与果枝数成极显著遗传正相关。利用与单株皮棉重遗传相关较强的多个性状构建的选择指数,比单纯选择单株皮棉重的效果好,其中以单株皮棉重、株铃数、果枝数和果节数结合选择的效果最佳。     

基于部分NCII交配设计的陆地棉产量和纤维品质性状遗传分析

以60份陆地棉品种（系）和由部分双因素交叉式遗传（North Carolina II,NCII）交配设计配制的180个F₁组合为材料,分析产量和纤维品质性状的遗传效应和相关性。结果表明,皮棉产量、衣分、铃数和铃重的加性效应方差分量分别为0.25、0.62、0.20和0.14,显性效应方差分量分别为0.17、0.13、0.07和0.21;纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的加性效应方差分量分别为0.48、0.60和0.48,显性效应方差分量分别为0.05、0.02和0.06。各性状（除马克隆值外）的显性×环境互作效应均高于加性×环境互作。产量性状中,衣分与纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的相关性较强,相关系数分别为-0.35、-0.40和0.48。除铃重之外,陆地棉的产量性状呈现出以加性效应为主的遗传特点;纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的遗传以加性效应为主。部分NCII交配设计可用于同时对大量亲本进行评价。     

陆地棉主要经济性状的遗传分析

通过陆地棉主要经济性状的基因效应方差分析,表明产量性状显性方差占表现型变异比率最高,单株铃数显性×环境方差占62．4％,达极显著水平。纤维品质性状中,2．5％跨长、比强度及麦克隆值分别以显性方差、加性方差和加×加上位性方差为主。产量性状普通狭义遗传率、普通广义遗传率最高的均是衣分,最低的都是单株铃数。互作狭义遗传率最高的也是衣分,为11．4％,单株铃数和单铃重互作广义遗传率较高,都在68％以上。2．5％跨长的普通狭义遗传率最低,仅为4．2％,比强度普通狭义遗传率高达55．5％。同时还计算了各对性状基因型相关值。     

转基因抗虫陆地棉与优质品系杂交铃重、衣分的遗传及其F_1杂种优势分析

利用7个陆地棉抗虫常规品种(品系)为母本,5个优质不抗虫品系为父本,按NCII设计配制了35个组合,采用"加性-显性遗传模型"("A-D模型")对亲本及F1两年的铃重、衣分数据进行了分析。结果表明,铃重的遗传主要受到显性效应的控制,衣分主要受到加性效应的控制,显性效应对衣分也有重要影响。F1的铃重具有极显著的正向群体平均优势和正向超亲优势,而衣分则具有极显著的正向群体平均优势和负向群体超亲优势。铃重狭义遗传率为0,进行杂交育种时不宜在早代进行选择,但因其具有较高的杂种优势,可通过杂种优势利用途径提高棉花的铃重;衣分具有较高的狭义遗传率,适宜在早中世代选择。     

棉花纤维相关性状的主基因-多基因混合遗传分析

本研究对棉花的衣分、铃重、子指等性状进行了主基因－多基因模型的Ｐ１、Ｐ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｂ１、Ｂ２六世代联合分析。从估算不同性状的爱氏信息准则（ＡＩＣ）值出发，对ＡＩＣ值最小模型进行适合性检验和混合模型参数估计，结果说明衣分、铃重、子指皆为一个主基因－多基因遗传，但其主基因、多基因遗传率及基因加性、显性效应随杂交组合、杂交母本、回交母本等的不同而有较大差异。此外，性状间的遗传相关分析说明，衣分、纤维量、短绒量与铃重间都存在显著或极显著的表现型、基因型及加性正相关，而铃重与子指间各项基因效应分量相关不显著     

短季棉常用亲本早熟性状的遗传及配合力研究

采用9×9不完全双列杂交设计,分析了短季棉早熟及其相关性状的遗传特性、配合力和杂种优势表现,结果表明:短季棉的早熟性状由加性遗传效应和显性遗传效应共同作用,同时有不可忽视的加性、显性效应与环境的互作;全生育期、株高、衣分、铃重、霜前花率有较高的狭义遗传力,为0.262～0.528,特别是衣分和铃重受环境影响较小,可早代和异地选择;而果枝始节受环境条件影响较大;但在同一地区,果枝始节的狭义遗传力较高,为0.244～0.652,作为早熟性的选择指标是可靠的;在研究的9个材料中,有4个短季棉的早熟性的一般配合力较好,46个组合中有16个组合的早熟性及产量性状的特殊配合力均较好,其中以3个三个组合的产量及早熟性的综合性状较优,霜前皮棉较其优良亲本增产15%以上。     

光子陆地棉种质资源主要性状的遗传评价

以102份光子陆地棉材料为母本,分别与遗传标准系TM-1杂交,获得102个F₁群体。采用随机区组设计,设置3个重复,对光子陆地棉材料主要性状进行遗传评价。结果表明,调查的11个性状表型差异均较大,材料间产量性状(株高、果枝数、铃数、铃重、衣分和子指)差异大于纤维品质性状(纤维长度、纤维强度、马克隆值、整齐度和伸长率),特别是衣分、铃数等性状差异更明显; 除果枝数、马克隆值、伸长率以外,光子亲本群体其他性状的平均值都小于F₁群体。而亲本群体所有性状的变异系数均大于F₁,不同光子材料的杂种优势有很大差别,中亲优势和超亲优势也有很大的差别,有些种质某些性状的中亲、超亲优势为负值,其后代性状表现劣势; 纤维品质性状的中亲、超亲优势与毛子程度均呈负相关,而产量性状的中亲、超亲优势与毛子程度均呈正相关,说明可利用光子材料杂种优势改良纤维品质,而其后代产量性状的杂种优势利用受到限制; SSR分子标记遗传相似系数与各个性状的中亲、超亲优势的相关都不显著,说明在光子材料的育种中,杂种优势是不能通过亲本之间的遗传背景相似程度来预测的。     

显性无腺体与隐性无腺体陆地棉品种间杂种二代利用研究

利用４个隐性低酚棉品系为母本，５个显性无腺体品系为父本，按不完全双列杂交（ＮＣⅡ）设计配制２０个组合，利用亲本、Ｆ１和Ｆ２材料采用ＡＤＡＡ模型研究表明，衣分以加性效应为主，其余产量及产量构成因素以显性遗传效应为主。子棉产量和铃重有较低的上位遗传效应。纤维品质性状中，绒长与整齐度以显性遗传效应为主，绒长还存在少量上位效应；比强度与伸长率仅存在显著的加性遗传效应，麦克隆值以加性遗传效应为主。Ｆ１皮棉产量、第一次收花率、单株铃数、铃重和衣分的群体超亲优势平均值分别为：２７．９％、１８．７％、１６．２％、９．７％和１％，Ｆ２分别为：１０．８％、５．１％、４．５％、４．６％和－１．２％。Ｆ１绒长的群体平均优势为２．５％，比强度和伸长率为－１．８和０．８％，麦克隆值和整齐度分别为－０．２％和－２．７％。Ｆ２绒长略呈下降趋势，比强度、伸长率和麦克隆值Ｆ２与Ｆ１相近，整齐度Ｆ２略优于Ｆ１。表明了显性无腺体基因的杂种优势利用前景广阔。     

棉花不同铃重类型种质主要纤维性状遗传及其变异

以中棉所48的母本S9708与不同铃重大小的父本杂交,配置6个F2群体,采用SAS 8.0软件对各组合亲本、F1和F2的铃重和衣分及纤维品质等数量性状进行统计分析。结果表明:在所有F2群体中纤维性状都有极显著差异。铃重和麦克隆值的变异系数较大,其次是衣分和纤维强度,而纤维长度、伸长率和整齐度变异系数较小。在杂交早代群体中,仍然表现亲本的铃大、衣分高、纤维长、强度高、整齐度好等优良特性。这表明,在杂种优势利用选择亲本时,选择大铃、高衣分、优质纤维材料仍较为重要。     

陆地棉显性无腺体品系杂种优势及配合力研究

以７个显性无腺体陆地棉品系和４个常规品种（系）为材料，按ＮＣＩ设计，对２８个组合的杂种Ｆ１进行了分析。结果表明。杂种Ｆ１具有明显的优势，２８个组合所研究的１５个性状中全部具有中亲优势，６个性状具有高亲优势，４个性状具有竞争优势；配合力分析的１１个性状中，株高、衣分、纤维长度和麦克隆值主要受基因加性效应控制，而子棉产量、皮棉产量、单株铃数、铃重和子指等性状同时受基因加性和非加性效应作用，显无０７３是丰产的显性无腺体品系，而显无２６０是较好的优良品系，组合显无０７３Ｘ泗棉２号在重要性上表现较好。     

优异纤维品质陆地棉和转基因抗虫棉的杂种优势和亲子相关性

利用32个优异纤维品质陆地棉品种和8个转基因抗虫棉品种杂交配制了62个F1,研究F1的杂种优势强度及亲子相关性。结果表明:抗虫杂交棉具有极强的产量优势,在构成因素中,单铃重的优势最大,其次是衣分,而成铃数、子指表现为负优势。纤维品质性状的中亲优势较小,但具有较强的对照优势。抗虫棉F1的单铃重、纤维品质性状与双亲呈显著正相关。生育期、衣分性状只与父本呈显著正相关,果枝数与母本显著正相关,株高、成铃数等5个性状与双亲相关均未达到显著水平。     

转iaaM基因陆地棉种质系的经济性状及其杂种F1表达特征

为阐明转iaaM 基因陆地棉种质系在Ⅰ型高品质杂交棉育种中的利用价值,本研究采用4 个转iaaM 基因的陆地棉新种质系、2 个高品质陆地棉种质系,及其4 个杂交组合做PCR分子检测,并对其经济性状进行区组比较试验。结果表明：4 个转iaaM 基因的父本及其杂交F1在500 bp 处均出现特征主带,而2 个高品质母本无特征主带,显示iaaM 基因在杂交F1代呈显性表达。转iaaM 种质系的衣分较高、棉铃较大、单株结铃较多、脱落率较低;但籽指偏小、种子空瘪率较高。具有iaaM 基因的杂交F1组合,其衣分、单铃重、结铃数接近转iaaM 亲本,表明转iaaM 基因的产量性状三要素在F1代呈显性表达;其中有2个杂交组合的纤维品质达优质Ⅰ型,且1 个组合的皮棉产量与Ⅲ型杂交棉对照‘苏杂201’相比,仍具有正向竞争优势。利用iaaM 种质系做为杂交亲本,只要杂交配组适当,培育具有产量优势的Ⅰ型高品质陆地杂交棉在实践上是完全可行的。     

陆地棉核不育系杂交组合F1经济性状杂种优势及遗传分析

为探究利用陆地棉核不育系配制杂交种在经济性状方面的优势及遗传特点,采用3个陆地棉核不育亲本与4个陆地棉可育亲本不完全双列杂交设计,对12个F1杂交组合及对照经济性状进行表型方差分析,利用加性-显性（AD）模型,对其亲本及12个F1组合进行配合力分析,同时对经济性状进行遗传方差及相关性分析。结果表明,经济性状方面,F1组合竞争优势不明显。不育系2、可育亲本48784特殊配合力和一般配合力均较高,可选作优良杂交亲本;经济性状的加性方差占表型方差比值较大,单铃重、衣分的狭义遗传率在70%以上,早代选择有效;籽棉产量、皮棉产量、霜前皮棉产量的狭义遗传率在25%以上、显性方差占表现总方差的比值达到极显著水平,这3个性状宜在偏晚世代选择,并且有较好的杂种优势利用潜力;除衣分与籽棉产量加性遗传相关不显著、单铃重与衣分加性遗传负向极显著相关外,其他成对性状加性遗传相关均达到了正向显著水平以上;籽棉产量、皮棉产量、霜前皮棉产量之间及单铃重与衣分的显性相关都达到了极显著水平。不育系在棉花杂种优势利用方面具有较大的利用前景。     

陆地棉产量性状的遗传分析

采用加性-显性与环境互作的遗传模型,分析陆地棉8个杂交亲本和F128个组合的7个产量性状的两年试验资料,估算各项遗传方并非分量和F1、F2的杂种优势.结果表明,产量性状受加性效应和显性效应共同控制,加性×环境各产量性状均极显著,铃重、衣分、籽指还受显性×环境的极显著影响,7项产量性状的广义和狭义遗传率均达到极显著水准.     

陆地棉芽黄品系在棉花杂种优势上的利用研究

我室以陆地棉芽黄突变品系作为指示性状，对品种间Ｆ＿１杂种优势利用效应的研究已连续进行了三轮四次试验，都表明芽黄品系与常规品种间的杂种Ｆ＿１具有明显的杂种优势。Ｆ＿１的产量结构和常规品种的相类似，铃数、铃重和衣分等三个主要产量构成因素中，铃数对产量的直接贡献最大，其次是衣分和铃重。７月１５日～８月１０日间的棉铃脱落率对产量和产量构成因素有一定影响。配合力效应分析表明，特殊配合力高的杂交组合有较高的杂种优势，而特殊配合力效应伍与一般配合力有密切相关关系，即双亲一般配合力高的，杂种Ｆ１优势也高。试验结果证明，陆地棉芽黄品系在杂种优势利用中有一定增产作用，并有其标记基因效应。