不同生态环境下陆地棉转基因抗虫杂交棉遗传效应及杂种优势分析

 【目的】探讨不同生态环境下陆地棉转基因抗虫杂交棉遗传效应及杂种优势，为抗虫杂交棉选育和应用提供指导。【方法】采用MINQUE统计方法、ADE遗传模型对10陆地棉亲本材料及其24个F1转基因抗虫棉杂交组合（6×4）的产量和品质性状的3个生态区试验资料进行分析。【结果】单铃重、衣分、皮棉产量和伸长率、2.5%跨长、比强度、麦克隆值主要受遗传主效因控制,子棉产量、亩铃数和整齐度受环境效应影响非常明显；在遗传主效应中，除铃重外，其余4个产量性状中显性效应值大于加性效应值,5个品质性状加性效应值均大于显性效应值；通过群体平均优势（Hpm）和群体超亲优势（Hpb）与环境互作效应分析，皮棉产量、衣分稳定性较好，子棉产量和铃数稳定性较差；产量性状与环境互作效应值较大，而品质性状与环境互作效应值较小。【结论】产量性状表现出一定的杂种优势，而品质性状的杂种优势表现不明显；棉花品质性状在一个环境可选育，而产量性状必需结合生态环境选育,才能达到育种目标。     

高产陆地棉百棉1号产量性状的主基因+多基因遗传分析

利用高产陆地棉百棉1号为核心亲本分别构建了2个组合的P1、P2、F1、B1、B2和F2群体,应用主基因+多基因遗传模型,研究了陆地棉产量性状的遗传规律。结果表明,2个组合除籽棉产量的最适模型均为D-4(1对负向完全显性主基因+加性-显性多基因模型)外,其他性状最适模型不同,衣分和单株铃数的主基因数目2个组合相同。各产量性状在2个组合中的主基因+多基因遗传方式不尽一致,其中,皮棉产量以主基因遗传为主或以主基因、多基因遗传并重;籽棉产量和籽指以多基因遗传为主或以主基因、多基因遗传并重;衣分、单株铃数、铃重和衣指均以多基因遗传为主;单株生殖量均以主基因遗传为主。2个组合主基因遗传率均为皮棉产量最高,籽棉产量次之,其他性状大小顺序变化差异不大;各产量性状的多基因遗传率在2个组合中的大小顺序变化差异较大。     

不同播期陆地棉产量性状的遗传影响

采用加性-显性-母性及其与环境互作的遗传模型,对5个陆地棉亲本及其F1代20个组合不同播期的单株皮棉产量及其3个产量构成因素进行了分析。结果表明,衣分的加性方差比例最高(43%),铃重、铃数和皮棉产量具有显著的显性效应,铃重和衣分存在显著的母性效应;衣分存在极显著的加性×环境互作效应,4个产量性状还存在极显著的母性与播期的互作效应;中棉所35(CR I35)可作为在铃数和皮棉产量杂种优势利用中的很好亲本。在以中棉所35做母本的后代中,在早播的情况下可以选择出衣分、铃重和皮棉产量高的品种。     

中熟×早熟陆地棉F1代产量及形态性状间的遗传相关分析

采用MINQUE(1)统计方法,采用加-显性(AD)遗传模型,对陆地棉中熟×早熟的8个亲本及其16个F1组合的4个产量性状和5个形态性状的遗传和成对性状间的相关进行了分析.结果表明,各性状遗传组分方差相差很大,单株皮棉产量、单株铃数、顶部茎粗的加性方差明显大于显性方差且达到了极显著水平,铃重、衣分、株高的显性方差达到极显著水平且较大;单株皮棉产量、单株铃数、铃重、衣分、株高、主茎节数、果枝数、子叶节茎粗、顶部茎粗的表现型方差均达极显著水平.说明陆地棉中熟与早熟陆地棉品种杂交的F1产量性状主要以显性效应为主.相关分析表明,各性状间存在着不同程度的相关,单株铃数、铃重、衣分分别与单株皮棉产量间存在正向极显著的显性相关,说明单株皮棉产量表现有优势的组合,单株铃数、铃重、衣分可能表现杂种优势.单株皮棉产量、单株铃数、铃重、衣分分别与株高、子叶节茎粗、顶部茎粗间正向或负向的加性相关均达到极显著水平,说明对杂种后代株高、子叶节茎粗、顶部茎粗的选择,可提高单株皮棉产量,单株铃数、铃重、衣分也相应较高.     

新疆自育海岛棉品种间杂交产量性状的杂种优势分析

[目的]新疆自育海岛棉品种间F_1产量性状的杂种优势,为育种提供理论依据.[方法]采用MINQUE(1)统计方法,利用AD模型对6个海岛棉品种及其15个 F_1组合4个产量性状进行遗传分析.[结果]海岛棉自育品种间杂交,除铃重不具有加性效应外,铃数、衣分和单株皮棉产量均存在极显著的加性效应;铃数、铃重、衣分存在极显著的显性效应,而单株皮棉产量不存在显性效应.[结论]F_1和F_2铃数和衣分的平均遗传表现为极显著的正向超亲优势,铃重和单株皮棉产量无正向群体平均优势.     

中熟×早熟陆地棉F1代产量及形态性状间的遗传相关分析

采用MINQUE（1）统计方法。采用加-显性（AD）遗传模型,对陆地棉中熟×早熟的8个亲本及其16个F,组合的4个产量性状和5个形态性状的遗传和成对性状间的相关进行了分析。结果表明,各性状遗传组分方差相差很大,单株皮棉产量、单株铃数、顶部茎粗的加性方差明显大于显性方差且达到了极显著水平,铃重、衣分、株高的显性方差达到极显著水平且较大;单株皮棉产量、单株铃数、铃重、衣分、株高、主茎节数、果枝数、子叶节茎粗、顶部茎粗的表现型方差均达极显著水平。说明陆地棉中熟与早熟陆地棉品种杂交的F1产量性状主要以显性效应为主。相关分析表明,各性状间存在着不同程度的相关,单株铃数、铃重、衣分分别与单株皮棉产量间存在正向极显著的显性相关,说明单株皮棉产量表现有优势的组合,单株铃数、铃重、衣分可能表现杂种优势。单株皮棉产量、单株铃数、铃重、衣分分别与株高、子叶节茎粗、顶部茎粗间正向或负向的加性相关均达到极显著水平,说明对杂种后代株高、子叶节茎粗、顶部茎粗的选择,可提高单株皮棉产量,单株铃数、铃重、衣分也相应较高。     

北疆棉花品种（系）杂种优势分析及优良组合筛选

用不同来源田间表现优良的棉花品种(系)按照性状互补原则配制33个杂交组合,通过双亲、F1、F2代的9个性状相互比较,探讨不同世代及不同性状的杂种优势,并筛选优良组合。杂种优势分析结果表明,同一性状的杂种优势在不同组合、不同世代间存在较大差异;F1、F2代的生育期、株高存在负向杂种优势的组合分别有60.61%和57.58%、84.85%和84.85%;F1、F2代的始节高、始节位、果枝数、单株铃数、单铃质量、衣分、绒长存在正向杂种优势的组合分别有16.67%和21.21%、24.24%和51.52%、1.52%和3.03%、7.58%和21.21%、50.00%和19.70%、31.82%和24.24%、53.03%和42.42%;产量构成因素杂种优势强弱顺序为单铃质量>衣分>铃数,说明杂交棉增产的主要原因是铃质量的增大,而不是铃数的增多。超标优势分析结果表明,有7个组合综合表现优良;有13个组合F1代的籽棉和皮棉均比对照增产10%以上,其中有6个组合比对照增产30%以上;并且组合08-296×08-377的F1、F2代产量和绒长均具有较高的正向超标优势,说明杂交棉有望实现产量和品质的同步提高。     

中熟×早熟陆地棉F_1产量及形态性状的遗传分析

[目的]为选配和利用高产、稳产陆地棉杂交种和品种提供理论依据。[方法]采用MINQUE(1)统计方法,利用AD模型对陆地棉8个亲本和16个F1组合的4个产量性状和3个形态性状进行了遗传分析。[结果]各性状的普通广义遗传率均达极显著水平,特别是铃重、衣分、顶部茎粗的普通广义遗传率达50%以上,单株皮棉产量、单株铃数、株高、子叶节茎粗普通广义遗传率较低,单株皮棉产量和单株铃数的普通狭义遗传力分别为24%和25%,铃重、衣分等性状的普通狭义遗传力较低或为0。亲本的加性效应分析表明,在中35的杂种后代中易选出高产的遗传材料。各组合显性效应分析表明,部分组合的各性状可能表现正向杂种优势。[结论]陆地棉产量性状的遗传受加性效应和显性效应共同控制。     

陆地棉高强纤维品系和Bt基因抗虫棉的配合力与杂种优势研究

 采用NCⅡ设计 ,以 5个高强纤维品系为母本 ,12个Bt基因抗虫棉品系为父本配制杂交组合 ,分析了高强纤维品系与Bt基因抗虫棉品系杂交组合性状的配合力效应和杂种优势表现。结果表明 ,籽、皮棉产量、单株铃数和铃重具极显著的特殊配合力 (显性 )方差 ,衣分的一般配合力 (加性 )和特殊配合力方差均极显著 ,纤维品质2 .5 %跨长、比强度和麦克隆值具极显著的一般配合力方差。产量构成因素的优势单株铃数 >铃重 >衣分 ;纤维品质性状的群体平均优势 2 .5 %跨长 >麦克隆值 >比强度 ,竞争优势比强度 >2 .5 %跨长 >麦克隆值。利用高强纤维品系与Bt基因抗虫棉品系配制的杂交组合 ,F1代皮棉产量较现有推广品种增产 17.0 %以上 ,纤维比强度提高 ,长度增加 7.0 %以上 ,细度提高 4 .0 %以上。     

中熟×早熟陆地棉F_1产量及形态性状的遗传分析

[目的]为选配和利用高产、稳产陆地棉杂交种和品种提供理论依据。[方法]采用MINQUE（1）统计方法,利用AD模型对陆地棉8个亲本和16个F1组合的4个产量性状和3个形态性状进行了遗传分析。[结果]各性状的普通广义遗传率均达极显著水平,特别是铃重、衣分、顶部茎粗的普通广义遗传率达50%以上,单株皮棉产量、单株铃数、株高、子叶节茎粗普通广义遗传率较低,单株皮棉产量和单株铃数的普通狭义遗传力分别为24%和25%,铃重、衣分等性状的普通狭义遗传力较低或为0。亲本的加性效应分析表明,在中35的杂种后代中易选出高产的遗传材料。各组合显性效应分析表明,部分组合的各性状可能表现正向杂种优势。[结论]陆地棉产量性状的遗传受加性效应和显性效应共同控制。     

杂种棉“苏杂16”的杂种优势及F2自交衰退

以陆地棉品种间杂交种“苏杂16”为材料，连续两年测定其F1，F2的14个性状的杂种优势的自交衰退率，结果表明：（1）苏杂16F1皮棉产量及其构成因素（衣分除外）的中亲优势与竞争优势极显著水平，其中铃重优势大于结铃数优势，铃重构成因素中单铃种子数和结籽效率的杂种优势极显著，纤维品质性状中，比强谨亲优势显著，竞争优势极显著。（2）苏杂16F2皮棉产量及构成因素（衣分除外）的杂种优势虽存在衰退现象，但中亲优势与竞争优势仍达显著或极显著水平，其中铃数优势大于铃重优势，铃重构成因素中以子指的优势为主。（3）苏杂16F1，F2的衣分均具微小中亲优势，而竞争优势显著低于对照组“泗棉3号”，纤维整剂度均本及对照接近，麦克隆值的竞争优势无意显著，F1，F2的株高杂种优势分别达极显著和显著水平，（4）F1杂种优势大的性状，其F2自交衰退率一般也较大，（5）只要亲本选配得当，F2是可以利用的。     

早熟陆地棉亲本遗传距离与杂种优势的相关性分析

[目的]为早熟陆地棉杂交亲本选配及杂种优势预测提供参考信息.[方法]将12个早熟陆地棉品种初步划分成两组亲本,田间调查17个主要性状,并进行SSR分子标记检测,对基于表现型和基因型差异的遗传距离与F1代主要性状杂种优势的相关性进行分析.[结果]基于5个主成分因子得分两组亲本间的平均遗传距离为5.535,最大为9.097,最小为3.097;基于SSR扩增结果两组亲本间的平均遗传距离为4.186,最大为5.099,最小为2.646.36个组合F1代生育期、铃数、单铃重、衣分、绒长、籽棉产量和皮棉产量的平均中亲优势分别为0.367、-1.256、14.176、6.691、1.000、11.206和15.235,平均超亲优势分别为-0.966、-1.464、6.457、0.110、-2.500、7.561和10.816.基于性状主成分因子得分的遗传距离只与F1代衣分的中亲优势呈极显著正相关;基于SSR扩增结果的遗传距离与生育期的中亲优势、衣分和绒长的超亲优势呈显著负相关.[结论]早熟陆地棉的铃重和产量具有较强的杂种优势;衣分具有较强的中亲优势.亲本的遗传距离只与F1代个别性状的杂种优势具有显著相关,且与产量不是简单的线性关系.部分性状的杂种优势随遗传距离的增大而增大,但部分性状则减小.     

抗虫棉与早熟陆地棉品种间产量及纤维品质性状的配合力分析

用5个早熟陆地棉品种作母本,3个抗虫棉品种作父本,按照不完全双列杂交设计(NCⅡ设计)组配15个杂交组合.对亲本及杂交组合的产量和纤维品质共11个性状进行配合力分析.结果表明,单株铃数、衣分、纤维长度、比强度、马克隆值和纤维伸长率主要受基因加性效应控制,籽棉产量和皮棉产量主要受基因非加性效应影响.新陆早45号是突出的高衣分丰产亲本,新陆早48号是结铃性较好的丰产亲本,72-72是优良的抗虫棉亲本,组合新陆早48号×111-43和新陆早42号×N78在综合农艺性状上优势明显,但纤维品质相对而言没有明显改良.     

基于部分NCII设计的陆地棉F1表现预测

【目的】探寻预测陆地棉F₁表现的方法,降低育种成本,提高育种效率。【方法】采用60个陆地棉亲本,通过部分NCII交配设计,形成一个由亲本和180个F₁杂交组合组成的部分NCII群体,用亲本加性效应（additive effect,A）、一般配合力（general combining ability,GCA）和表型中亲值（mid-parent value,MP）等3种预测方法对F₁的产量和纤维品质性状进行预测。【结果】陆地棉皮棉产量杂种优势明显。皮棉产量正向中亲优势的组合占97.78%,中亲优势平均达19.63%;正向超亲优势的组合占79.44%,超亲优势平均达8.47%。3种预测方法对F₁表现具有不同的预测效果,其中,以亲本加性效应对F₁的表现预测效果最优,其对皮棉产量、铃数、铃重、衣分、纤维长度、纤维强度和马克隆值等7个目标性状预测精度（pearson相关系数）达到0.738—0.928。性状的加性方差分量和亲本杂交次数对预测效果有影响。加性方差分量越大,所有方法的预测精度都越高;随着每个亲本杂交次数的增加,加性效应预测和GCA预测的精度提高,但表型中亲值预测的效果基本无变化。【结论】陆地棉F₁的表现可以通过利用包含亲本的部分NCII设计群体和亲本的加性效应进行有效预测,采用“大群体、少杂交”的策略可以在保持预测效果的同时降低预测的工作量。     

海岛棉零式果枝与长果枝品种间杂交F1和F2代产量和纤维品质性状的杂种优势分析

 采用MINQUE（1）统计方法、加性-显性（AD）及其与环境互作的遗传模型对9个海岛棉亲本及其20个F1组合（5×4）2个皮棉产量性状和5个纤维品质性状的3年资料进行了分析。结果表明,零式果枝与长果枝品种间杂交的F1和F2代5个纤维性状和霜前皮棉产量均具有负向群体超高亲优势。F1和F2纤维强度具有正向群体平均优势,细度具有负向群体平均优势,但优势都较低;皮棉总产量的群体平均优势F1达到42.1%,F2达21.0%。一般来说,F1和F2代纤维品质性状的优势较弱,但存在着F1品质性状具有优势,F2优势衰退很慢的组合;F1和F2均存在着霜前皮棉产量和皮棉总产量具有超高亲优势的组合。对海岛棉霜前皮棉产量与纤维长度及与纤维细度的遗传改良可以同步进行;而对海岛棉霜前皮棉产量与纤维强度的同步改良及对皮棉总产量与纤维长度、纤维强度和麦克隆值的同步改良很困难。表型相关分析表明,海岛棉霜前皮棉产量与纤维长度、纤维强度及与纤维细度可以同时利用杂种优势,同时利用海岛棉的皮棉总产与纤维长度及纤维细度的杂种优势较困难。     

黄腐酸钾定位施肥对棉花产量及品质性状的影响

[目的]为提高棉花产量、品质,研究黄腐酸钾的最佳用量。[方法]采用大田随机区组定位试验,设置6个处理,CK:不施肥,F:单施化肥750 kg/hm~2,F+H1:化肥750 kg/hm~2配施黄腐酸钾75 kg/hm~2,F+H2:化肥750 kg/hm~2配施黄腐酸钾150 kg/hm~2,F+H3:化肥750 kg/hm~2配施黄腐酸钾300 kg/hm~2,F+H4:化肥750 kg/hm~2配施黄腐酸钾450 kg/hm~2,定位4年后测定棉花株高、果枝数、成铃数、单铃重、衣分、籽棉产量、纤维品质等指标。[结果]化肥与黄腐酸钾配施能促进棉花后期的营养生长与生殖生长,随着黄腐酸钾用量增加秋桃数与秋桃比例呈增加趋势;单株铃数、籽棉产量、皮棉产量呈随黄腐酸钾用量增加而增加的趋势,4个配施黄腐酸钾处理较单施化肥处理籽棉产量分别提高3.3%、5.4%、5.2%与9.0%;配施黄腐酸钾提高了棉花纤维品质,尤其是对纺纱均匀性指数有显著提升作用。[结论]化肥配合施用黄腐酸钾450 kg/hm~2,可有效提高棉花产量,改善棉花纤维品质。     

转Bt基因棉杂交组合性状优势及遗传差异分析

分析了转Bt基因棉杂交组合F_1和F_2产量性状、农艺性状、纤维品质的杂种优势以及这些性状在F_1,F_2间的遗传差异,结果表明:转Bt基因棉杂交组合F_1霜前皮棉产量、株高、铃重、衣分、霜前花率等性状具有明显的正向优势,而果枝数、单株铃数、生育期、2.5％跨长等则呈现负效应;这些性状优势在F_2代均不同程度下降,其中产量、霜前花率、单株铃数降幅较大,铃重、衣分、籽指虽比F_1有所降低,但仍表现为正向优势。     

特早熟陆地棉的遗传效应及杂种优势分析

用5个特早熟陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种进行完全双列杂交,分析了其农艺经济性状的配合力、遗传效应及其杂种优势。五个亲本品种的产量、早熟和纤维品质等主要性状的一般配合力和特殊配合力效应均达到(极)显著水平。产量性状以显性效应为主,早熟性状以加性效应为主,显性效应也相当显著,纤维品质以加性效应为主。同时环境因素对各性状均有极显著的影响效应。杂种优势分析表明,F1代的产量性状以皮棉产量的优势最强,平均为30.71%;子棉产量的优势次之,平均为25.02%;单株结铃数、单铃重、衣分的平均优势分别为16.47%、4.30%和4.10%。生育期和霜前花率等早熟性状F1代的优势比较明显,均表现早熟。纤维品质性状优势不太明显。