陆地棉主要经济性状的遗传相关分析

本研究采用加性-显性与环境互作的遗传模型，分析陆地棉8个杂交亲本和F1代28个组合的12个主要经济性状的两年试验资料，估算各项遗传方差分量和成对性状间各项遗传效应的相关。结果表明，产量性状间的相关受加性、显性和加性与环境互作相关共同影响。皮棉产量与纤维品质间的相关主要是加性效应相关。皮棉产量与纤维长度、麦克隆值呈正相关，与纤维强度、伸长率、整齐度呈负相关。纤维强度与纤维长度、整齐度、麦克隆值呈加性正相关。单铃重与衣分呈负相关。衣分与产量呈正相关，与纤维品质呈负相关。     

陆地棉产量组分对主要纤维品质性状的贡献分析

【目的】阐明陆地棉产量组分对纤维品质性状的贡献，指导纤维品质性状的间接选择。【方法】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个组合产量组分和3个主要纤维品质性状的2年资料，利用估算条件方差分量和预测条件遗传效应值的统计方法进行了贡献分析。【结果】3个产量组分对3个品质性状均有极显著的加性贡献（贡献率在12%～76%）；铃重对马克隆值有较高的显性贡献(CRD=58%)；铃数和衣分对纤维长度的母性遗传方差贡献率最高（CRM=100%），而铃重对纤维长度的母性效应却有抑制作用（CRM=-60%）。衣分对纤维长度的显性与环境互作遗传方差的贡献率、铃重和衣分对马克隆值的母性与环境互作遗传方差的贡献率较大（贡献率分别为CRDE=47%、CRME=56%和CRME=33%），衣分对纤维长度的母性与环境互作遗传方差却有较大的抑制作用（贡献率为CRME= -83%）；铃数对纤维强度、铃重对马克隆值分别有较大的显性与环境互作抑制作用（贡献率分别为CRDE= -40%和CRDE= -87%）。对纤维品质性状加性、母性效应贡献最大的产量组分性状因不同亲本而异；亲本3的铃重、亲本5的铃数对其纤维长度的加性效应有最大的加性贡献，亲本3的铃数、亲本5的铃重对其纤维强度加性效应有最大的加性贡献，亲本3、5的铃数对其马克隆值有负向最大的加性贡献；多数杂交组合马克隆值的显性效应主要受铃重影响。【结论】陆地棉3个产量组分分别对3个品质性状各遗传组分的贡献率大小存在较大差异，并且不同组合及其亲本3个产量组分对3个品质性状不同遗传组分贡献的效应值因亲本和组合而异。     

大豆粒形性状主效QTL、环境互作和上位性检测

【目的】定位大豆粒形性状的主效QTL、环境互作和QTL间上位性。【方法】以栽培大豆晋豆23为母本,半野生大豆灰布支黑豆（ZDD2315）为父本所衍生的447个RIL构建的SSR遗传图谱及混合线性模型分析方法,对3年大豆粒形性状进行主效QTL、环境互作和QTL间上位性检测。【结果】共检测到7个与粒长、粒宽、粒厚以及长宽比、长厚比和宽厚比相关的QTL,分别位于D2、C2、J_2和O连锁群上,其中粒长、长厚比和宽厚比均表现为遗传正效应,说明增加其等位基因来源于母本晋豆23。同时,检测到3对影响粒宽和宽厚比的加性×加性上位性互作效应及其与环境互作的QTL。【结论】主效QTL对粒形性状遗传产生的影响最大,上位性次之,环境互作最小,说明加性效应、加性×加性上位性互作是大豆粒形性状的重要遗传基础。     

新疆棉花产量和纤维品质性状SSR关联分析

【目的】研究新疆陆地棉品种资源目标相关性状QTL紧密连锁的分子标记,发掘与目标性状相关的具有重要利用价值的基因源。【方法】利用54对SSR标记,分析94份新疆自育陆地棉品种的基因组。【结果】群体结构分析表明,94个品种总体被划分为2个类群,同时还出现了1个混合群。关联分析结果表明,在P值0.05时,GLM(Q)模型中共有36个标记位点与纤维品质性状和农艺产量性状关联,其中与比强度、马克隆值、长度、伸长率、铃重、生育期和衣分相关联的位点分别为12、4、13、1、4、1和1个。【结论】主成分分析和群体结构分析从不同角度反映了新疆棉花品种的亲缘关系的远近,自育品种遗传多样性不够丰富,在分子水平上差异并不大,需要努力拓宽品种选育的遗传基础。     

陆地棉衣分及相关性状的遗传和QTL分子标记

利用中国长江流域大面积种植的2个高衣分、高皮棉产量品种泗棉3号和苏棉16号,构建F2和F2∶3作图群体,进行高衣分及铃重、单铃种子数、籽指、衣指和百粒籽棉重等相关性状的QTL定位和分子标记筛选。利用P1、P2、F1、F2和F2∶3等群体进行联合世代遗传模型分析。结果表明:衣分以及上述相关性状多符合主基因 多基因混合遗传模型;用2 131对SSR和1 040个RAPD引物进行双亲多态性检测,仅37对SSR和5个RAPD引物具有多态性,产生43个稳定的多态性位点;QTL作图检测到的2个衣分的QTL,在F2和F2∶3群体中都能检测到。另外还检测到控制衣指的1个QTL和控制百粒籽棉重的3个QTL,与这些QTL紧密连锁的分子标记可以用于对衣分及其相关性状的分子标记辅助选择。     

陆地棉抗虫品种不同年份间农艺性状的比较

笔者对3个陆地棉抗虫品种在两年间的农艺性状和纤维品质性状进行了研究。结果表明,3个抗虫棉品种的产量性状年份间表现基本一致,而纤维品质性状差异较大。新棉33B在3个抗虫棉品种中产量性状表现最好。品种与年份的互作极为显著,2002年新棉33B在籽棉产量和皮棉产量上显著高于对照品种中棉所12号,而在2003年则与对照品种产量相当。JS166在单株籽棉产量和单株皮棉产量、单株铃数、单铃重等性状上两年间表现均较好,2003年还有较低的蕾铃脱落率。99035两年间在产量性状上与对照相比略有提高,但差异并不明显。所有3个抗虫棉品种2002年的纤维品质指标与对照相当,而2003年纤维长度和纤维整齐度明显高于对照。     

棕色棉色彩的遗传分析及与主要性状的相关性分析

对棕色棉与白色陆地棉杂交和回交,用白度仪测定P1(母本)、P2(父本)、F1、F2、B母、B父纤维色泽的白度值。通过对其纤维色泽的遗传分析,结果表明,棕色陆地棉的纤维色泽基因受不完全显性的主效基因控制,还受加性微效基因调节,符合盖钧镒提出的质量-数量性状遗传模型。棕色纤维白度值与衣分、单株皮棉产量等产量性状正相关;与纤维长度、整齐度、比强度、马克隆值等品质性状正相关,只与伸长率关系不大。     

水稻耐盐性和耐碱性相关性状的QTL定位及环境互作分析

【目的】探索水稻在盐和碱胁迫下产量相关性状的变化规律,寻找耐盐碱主效QTL,并分析QTL加性、上位性与环境互作效应。揭示单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重在盐、碱胁迫下的遗传机制,为水稻耐盐碱性分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以东农425和长白10号杂交得到的重组自交系为材料,构建包含120个SSR标记的遗传连锁图。以浓度6 ds·m-1的Na Cl水溶液,pH9.0的Na2CO3水溶液进行全生育期处理,正常水灌溉为对照。对2014年和2015年盐、碱胁迫和自然条件下水稻的单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重分别采用2种作图方法同时定位研究,即完备区间作图法进行加性QTL定位和混合线性模型的复合区间作图法进行加性、上位性QTL与环境互作联合分析。【结果】2014年和2015年碱胁迫条件下与盐胁迫条件下各性状表型值相比,耐碱相关性状降低较明显,表明水稻对碱胁迫更为敏感,碱胁迫更大程度地限制了高产和稳产。并且2年的碱胁迫条件下各性状与盐胁迫条件下各性状均未表现出显著相关性。水稻在耐盐性和耐碱性上可能存在遗传机制上的差异。运用ICIM共检测到61个水稻耐盐碱相关性状加性效应QTL,分布在第1、2、3、4、5、6、7、8、10、11和12染色体上。运用MCIM在6个环境下进行加性及环境互作效应的联合定位分析,共检测到17个加性QTL存在环境互作效应,分布在第1、3、5、7、8、9、11和12染色体上。其中,运用ICIM同时在自然条件和盐胁迫条件下2年重复检测到q PN1-1,仅在碱胁迫下2年重复检测到q PN11-2,同时在盐胁迫和碱胁迫条件下2年重复检测到q PN3-3,在盐胁迫与自然条件比值下2年重复检测到q RPN1-1,仅在自然条件下2年重复检测到q GW7和同时在盐、碱胁迫和自然条件下2年重复检测到q PW11均被MCIM检测到。q PW11是1个新的耐盐碱QTL,其贡献率为7.94%—20.13%。运用MCIM对水稻耐盐碱相关性状在6个环境下进行上位性与环境互作效应分析,共检测到13对上位性QTL与环境发生互作效应。检测到2对有关单株有效穗数的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下单株有效穗数的上位性QTL与环境互作;检测到2对有关结实率的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下结实率的上位性QTL与环境互作;检测到1对有关千粒重的上位性QTL与环境互作,检测到1对胁迫与自然条件比值下千粒重的上位性QTL与环境互作;检测到3对有关单株穗重的上位性QTL与环境互作。【结论】盐胁迫和碱胁迫都能影响水稻的产量相关性状,但二者是性质有所差别的2种胁迫,碱胁迫破坏更强,降低产量更明显。     

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。     

2005～2012年新疆南部棉区陆海杂交种主要经济性状优势分析

【目的】研究陆海杂交棉在高密度植棉模式下主要经济性状优势,为新疆南疆棉区陆海杂交棉利用提供理论依据。【方法】利用2005²012年南疆202份陆海杂交棉和常规陆地棉区域试验品系和审定品种的皮棉产量、纤维品质性状多年多点数据,进行对比分析。【结果】在高密度膜下滴灌种植模式下,陆海杂交棉参试数量大体呈下降趋势,除单株铃数区间跨度大于常规棉外,其余性状小于常规棉或与之相当。区试杂交棉组合与审定杂交棉品种在单株铃数、籽指上均高于常规陆地棉,但在单铃重、衣分方面低于常规棉,均达到了极显著差异,平均皮棉产量差异不显著;每年高产组合皮棉产量显著低于常规棉。在主要纤维品质方面均极显著优于常规棉。【结论】在目前南疆高密度植棉模式下,参试陆海杂交棉组合较常规陆地棉平均皮棉产量基本相当,纤维品质优势明显,但农艺性状较差。应进一步发掘其优势基因,以期获得突破性强的优势组合。     

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。     

棉花陆海渐渗杂交群体纤维品质性状的QTL定位

【目的】有效发掘利用海岛棉优异性状基因，拓宽陆地棉栽培种遗传基础。【方法】采用新疆主栽早中熟陆地棉品种新陆中60号为母本，与优质海岛棉品种新海41号为父本杂交，并以新陆中60号为轮回亲本构建出由151个BC₁F₁单株组成的回交群体，利用SSR分子标记和Join Map4.0软件构建遗传连锁图谱，采用复合区间作图法(CIM)对BC₁F₂纤维品质性状的进行QTL定位。【结果】构建的遗传连锁图谱包含52个多态性标记、14个连锁群，该图谱总长824 cM,覆盖棉花基因组的18.5%;最长的连锁群为150.3 cM,包含6个标记，最短的为0.3 cM,包含2个标记。检测到1个与纤维上半部平均长度相关的QTL,qFL-Chr14-1,定位在第14号染色体上，解释表型变异8.59%。【结论】筛选的与优质QTL位点相关SSR标记可应用于棉花优质分子标记辅助选择。     

水、旱稻氮高效QTL定位及其表达的遗传背景效应研究

【目的】挖掘不同来源水、旱稻亲本的氮高效优良等位变异,研究氮高效QTL表达的遗传背景效应,为水稻氮高效QTL的精细定位和分子标记辅助选择育种提供理论依据。【方法】以旱稻IAPAR-9分别与水稻辽盐241和秋光杂交而创制的2个F7粳粳交重组自交系群体为试验材料,进行了水稻全生育期氮素利用率及其相关性状的QTL定位分析。【结果】在"IAPAR-9/辽盐241"重组自交系群体中检测出31个氮素利用率相关性状的QTL,分布于除第6、第7和第10染色体外的9条染色体上,氮素利用率相关QTL成簇分布区间有9个;在"IAPAR-9/秋光"重组自交系群体中检测出33个氮素利用率相关性状的QTL,分布于除第4和第10染色体外的10条染色体上,氮素利用率相关QTL成簇分布区间有7个。【结论】氮素利用率相关性状QTL的表达,受遗传背景影响较大。2个群体均检测到的氮素利用率相关性状QTL的成簇分布区间,即第2染色体上的RM3421—RM5404区间以及第8染色体上RM8264所在的相邻区间,可能对水稻氮高效分子标记辅助选择育种有重要利用价值。     

西北内陆早熟陆地棉品种的综合评价及育种演化

【目的】综合评价近30年西北内陆棉区审定的早熟陆地棉品种，阐述该区域育成品种主要性状的育种演变规律，为西北内陆棉花新品种选育和主栽品种推荐提供参考依据。【方法】2020年和2021年分别在甘肃敦煌和新疆石河子对110个1988—2021年西北内陆棉区审定的早熟陆地棉品种与早熟、产量、纤维品质和株型相关的12个主要性状的表型进行鉴定；利用聚类分析、相关性分析和主成分分析等方法，对品种表型特征进行综合评分，筛选优良品种，并对其主要性状进行育种演化分析。【结果】110个早熟陆地棉参试品种的12个主要性状表型值分布范围较大，变异系数由大到小依次为：果枝长度>单株结铃数>吐絮率>单铃重>马克隆值>纤维强度>衣分>纤维长度>开花时间>果枝夹角>伸长率>整齐度。通过聚类分析将110个早熟陆地棉品种分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4个类群，它们分别为优良纤维品质、早熟、松散株型和高产的品种类群。相关性分析表明，早熟性与产量和纤维品质相关性状均呈负相关，产量构成性状与纤维品质性状呈正相关，且多数性状之间达显著或极显著水平。利用主成分分析将12个主要性状...     

陆地棉种质资源表型性状综合评价

[目的]鉴定分析陆地棉种质的纤维品质、产量和早熟等性状,筛选综合评价指标,建立可靠的综合评价模型,为陆地棉品种选育提供理论支撑.[方法]以来源广泛的630份陆地棉种质为材料,在中国3个主要植棉区的8个环境下,对17个表型性状进行鉴定,使用R包"lme4"对表型性状数据进行最佳线性无偏估计(best linear unb...     

皖杂40杂交棉产量与品质性状的杂种优势表现及遗传分析

 以生产上大面积推广的陆地棉杂交种皖杂40为基础材料，配制多世代群体，进行多年多点多世代群体联合试验，研究该组合杂种优势的表现及杂种优势形成的遗传基础。皖杂40杂交棉的皮棉产量、籽棉产量、单株铃数、铃重、衣分的平均中亲杂种优势F1代分别是26.1％、23.7%、15.1%、6.6％和2.0%；F2代分别是21.1％、19.2%、13.0%、6.4％和1.5%。皖杂40杂交棉的纤维品质性状杂种优势低。高产杂交棉的杂种二代具有在生产上利用价值的产量杂种优势。通过主基因-多基因遗传体系分离分析和多世代平均数联合尺度测验验证，表明控制皖杂40杂交棉皮棉产量、霜前花产量、铃数和衣分的遗传效应主要是显性效应，控制铃重的遗传效应包括加性效应和显性效应。因此，显性效应是该杂交棉产量性状杂种优势形成的主要遗传基础。棉花产量和品质性状存在主基因遗传效应。     

嫁接棉花对棉花黄萎病抗性、产量和纤维品质的影响

【目的】研究嫁接棉花对棉花黄萎病抗性、产量和纤维品质的影响,探索通过嫁接来防治棉花黄萎病的可行性。【方法】选用已明确抗黄萎病的海岛棉Gossypium barbadense L.海7124和Pima90为砧木,以陆地棉G.hirsutum品种湘杂棉21和感病品系冀棉11为接穗,完成4个嫁接组合,将其种植在连作棉田,调查嫁接棉花和非嫁接棉花的棉花黄萎病、产量和纤维品质。【结果】嫁接棉花和接穗对照相比,棉花黄萎病明显减轻,有些嫁接组合的抗病性达到高抗水平。和接穗对照相比,多数嫁接组合的株高和果枝数高于对照,嫁接对多数嫁接组合的现蕾期、开花期、吐絮期、衣分、铃重以及纤维品质的大多指标影响不显著。4个嫁接组合的结铃数/m2、籽棉和皮棉产量均高于各自的接穗对照。【结论】选取合适的砧木和接穗嫁接组合,可以有效地防治棉花黄萎病和提高连作棉田的棉花产量。     

水稻产量性状杂种优势的QTL定位

 【目的】利用QTL定位方法检测水稻产量性状杂种优势QTL,并解释杂种优势产生的可能分子机理。【方法】利用重组自交系与亲本协青早B构建BC1杂种群体,通过两地重复试验,以中亲优势考察6个产量性状的杂种优势表型,利用Windows QTL Cartographer 2.5的复合区间作图法检测其QTL。【结果】多数产量性状均表现出较强的杂种优势。在两地试验中,共检测到20个产量性状杂种优势QTL,分布在水稻第2、3、6、7、8、10等6条染色体上,包括3个控制单株产量杂种优势的QTL、2个控制单株穗数杂种优势的QTL、6个控制每穗总粒数杂种优势的QTL、4个控制每穗实粒数杂种优势的QTL、4个控制结实率杂种优势的QTL和1个控制千粒重杂种优势的QTL。单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为4.90%—12.85%。【结论】检测到控制6个产量性状杂种优势的20个QTL,其中qHNP-3、qHTNSP-7、qHNFGP-7、qHSF-7、qHTGWT-3 5个QTL在两地试验中稳定表达;检测到的20个杂种优势QTL中,有13个与在RIL群体中检测到的QTL重叠,重叠率达65%,因此,认为来自纯系的产量性状加性效应对杂种优势产生具有重要贡献。