棉花EXO70基因家族全基因组的鉴定及种间比较

【目的】当前四倍体棉花的主栽品种是陆地棉与海岛棉，陆地棉产量高且适应性好，海岛棉纤维品质优异但产量一般。EXO70是胞外分泌体（exocyst complex）中的关键亚基，在植物生长发育、胁迫响应等方面发挥重要作用。通过全基因组水平鉴定和分析陆地棉与海岛棉EXO70基因家族成员，并研究其在纤维发育、环境适应等方面的功能，有助于揭示陆地棉与海岛棉种间性状差异形成的分子基础。【方法】从拟南芥数据库（TAIR）获取EXO70家族蛋白序列作为参考序列，采用HMMER、ExPASy、MEME、TBtools等分析工具对陆地棉TM-1和海岛棉Hai7124基因组中EXO70家族成员进行鉴定与分析，系统比较该家族在基因表达模式、重要农艺性状的相关性、逆境响应等方面的异同点。【结果】通过对陆地棉和海岛棉的基因组水平分析，均鉴定出54个EXO70家族成员，根据系统进化发育可将其分为8个分支。陆地棉和海岛棉同源基因可一一对应，分布在陆地棉与海岛棉的20条染色体上，绝大多数成员为单外显子，但是两者间有12对同源基因在阅读框序列上存在较大差异。陆地棉与海岛棉大部分同源基因表达模式类似，但在同一纤维发育时期表...     

海岛棉与陆地棉纤维C4H1基因克隆及表达分析

[目的]研究海岛棉与陆地棉纤维不同发育时期C4H1基因的表达和结构差异.[方法]分别从海岛棉和陆地棉纤维中克隆C4H1基因的cDNA全长,并利用DNAMAN、MEGA3.1等软件进行C4H1基因的生物信息学分析;采用半定量和实时荧光定量PCR方法,比较海岛棉和陆地棉不同发育时期的棉纤维中C4H1基因的表达水平.[结果]C4H1基因在海岛棉与陆地棉纤维发育不同时期表达具有差异,海岛棉中该基因的表达高峰期在20 DPA,而陆地棉中该基因的表达高峰期在15 DPA.该基因的核酸序列在两种棉花中存在差异,并导致其编码蛋白的氨基酸序列也存在差异,且海岛棉C4H1蛋白中Thr(苏氨酸)含量高于陆地棉,蛋白等电点也耍高于陆地棉.[结论]海岛棉中C4H1基因的表达高峰期晚于陆地棉,两个棉种C4H1蛋白氨基酸序列的差异可能导致其理化性质及生物学功能的改变,为发掘海岛棉纤维品质优异基因奠定了基础.     

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。     

导入不同来源抗虫基因对冀棉20号主要性状的影响

冀棉20号是河北省农林科学院棉花研究所利用海岛棉、陆地棉、野生棉3种间杂交后代与冀棉10号杂交后选育成的丰产、优质品种。1999年利用花粉管通道法分别将我国合成Bt基因、美国Bt基因、双价基因(Bt CpTi)导入冀棉20号,并于2000年得到稳定的冀棉20号对等基因系757,241,132,2001年对3个对等基因系的抗虫性、抗病性、株型特征、产量性状、纤维品质等进行研究。     

广西南部宿生陆地棉产量和品质性状变化规律

【目的】探讨一年生陆地棉在多年生栽培条件下的产量和品质变化规律,为陆地棉宿生栽培提供理论依据。【方法】采用随机区组设计,以4个陆地棉品种为供试材料,以一年生为对照,对三年生、二年生宿生陆地棉的产量品质性状进行比较研究。【结果】宿生棉的产量比一年生棉显著提高,4个品种三年生和二年生的平均产量分别为1391.75和1491.37kg·hm-2,比其一年生的分别增产39.98%和50.00%,其中高产品种中928F1三年生和二年生的产量分别为1781.67和1882.94kg·hm-2,比其一年生的分别增产53.95%和62.71%;宿生年限对产量无显著影响。宿生棉的纤维品质性状与一年生棉相比基本不变,宿生年限对纤维长度、比强度、马克隆值、公制支数无显著影响。【结论】陆地棉经宿生栽培产量显著提高,纤维品质性状基本不变;宿生陆地棉可直接应用于生产,应用前景好;宿生栽培应选择高产的抗虫杂交棉品种。     

棉花海陆杂交种主要性状的遗传相关分析

选用5个陆地棉品种(系)作母本与5个海岛棉品种杂交,配制25个杂交组合,对25个F1组合采用随机区组试验设计,检测主要产量性状和纤维品质性状,并进行相应的简单相关分析、偏相关分析和遗传相关分析.结果表明:各性状间显著或极显著的偏相关系数与单相关系数方向和程度基本一致,各性状间显著或极显著的遗传相关系数和表型相关系数的方向和趋势基本一致.     

棉花海陆杂交种高支纱纤维特征与应用研究

采用双因素交叉式遗传交配设计,研究棉花海陆杂交F1代纤维品质性状中亲优势、超亲优势、竞争优势及平均显性度,结果表明:海陆杂交F1代纤维长度、比强度、马克隆值三大品质性状均可达到或超过海岛棉亲本;纤维整齐度也有所提高,伸长率与海岛棉相似,但不及陆地棉;皮棉产量也有较高的中亲优势和超亲优势,并有个别组合具有一定的竞争优势。显性度分析表明:纤维长度表现为超显性作用;其他各品质性状和皮棉产量因不同的遗传基础而表现出较大的差异。     

海岛棉与陆地棉不同纤维发育时期苯丙烷代谢相关基因表达差异比较

[目的]比较研究在海岛棉与陆地棉纤维发育过程中苯丙烷代谢相关基因(PAL和4CL)表达模式的差异.[方法]利用荧光定量PCR,检测不同品种来源纤维在不同发育时期目的基因表达量.[结果]发现PAL1及4CL1基因的表达量随纤维发育天数的增加而增加,在陆地棉军棉1号中,基因表达量在15 DPA达到最高,而在海岛棉新海20号中PAL1及4CL1基因的表达高峰期则为20DPA.[结论]发现PAL1基因与4CL1基因的表达模式在海岛棉与陆地棉纤维发育过程中出现差异,海岛棉中两个基因的表达高峰期均晚于陆地棉,为逐步揭示海岛棉和陆地棉纤维品质差异的分子机理奠定了一定实验基础.     

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。     

棉花海陆棉杂交后代农艺与纤维品质性状相关性研究

[目的]研究同亲本海岛棉与陆地棉正反杂交,后代群体农艺性状和纤维品质的相关性,为棉花育种提供参考依据.[方法]对新疆陆地棉品种新陆中36号和海岛棉品种新海21号正反杂交后代进行测定,利用SPSS软件分析.[结果]正反海陆杂交群体中,农艺性状与纤维品质的相互影响是衣分与绒长呈显著负相关,马克隆值与株高呈显著正相关;纤维品质对纺纱指数的通径分析表明,正交群体HL13中为:比强度＞绒长＞马克隆值;反交群体LH13中为:比强度＞整齐度＞绒长＞马克隆值.比强度、绒长、马克隆值都能增强纺纱指数.但反交群体LH13中还包括了整齐度,进一步增加了纺纱指数;关联度分析中,正反交群体,纤维品质性状不受环境影响,而农艺性状受环境影响而各不相同.[结论]正反杂交群体,农艺性状与纤维品质间,衣分与绒长呈显著负相关,马克隆值与株高呈显著正相关;纤维品质对纺纱指数的通径分析表明,正交群体中:比强度、绒长、马克隆值,偏重比强度和绒长;反交群体:比强度、整齐度、绒长、马克隆值,偏重比强度和整齐度.因而影响纤维品质的重要因素正反群体大致相同,但也会有区别.     

陆地棉中长绒杂种优势的研究

1991年在北京对两个陆地棉中长绒杂交组合、一个一般陆地棉杂交组合和两个陆海杂交组合 F_1的研究表明:陆地棉中长绒杂交种可以把高产和优质有机地结合在一起,其皮棉产量超过陆地棉对照品种中126%和3%,纤维长度、细度和强度仍保持中长绒亲本水平,基本接近陆海杂交种的各项指标。     

陆地棉中长绒杂种优势的研究

近年来,利用基因生物技术并结合常规育种对植物进行改良的研究,在创造新品种和新材料等领域发挥了重要作用。利用 Ti 质粒的 T—DNA 系统,应用于双子叶植物得到了一些抗虫、抗除草剂的植物。但由于农杆菌难以侵染单子叶植物,使 Ti 质粒系统在禾谷类作物改良上得到很大限制。为此发展了外源基因导入技术,即通过不同途径,把外源基因或 DNA 片段直     

陆海BC4F2和BC4F3代换系的评价及纤维产量与品质相关QTL的检测

 【目的】利用SSR标记对陆海BC₄F₂和BC₄F₃代换系进行评价并检测纤维产量与品质相关的QTL,为筛选棉花染色体单片段代换系、精细定位纤维品质QTL、实现分子聚合育种奠定基础。【方法】利用GGT32（graphical genotyping）软件分析每个代换系的基因型组成,采用SAS PROC GLM的单向方差分析方法检测影响各性状的QTL。【结果】检测到50个单片段代换系,其中9株含有纯合的海岛棉片段,并筛选出12个代换片段少、纤维品质优良的代换系。共检测到15个控制产量性状和19个控制纤维品质的QTL,集中分布在12个连锁群中,解释的表型变异率在2.80%—14.13%。【结论】4个上半部平均长度QTL在2个世代中稳定遗传,1个上半部平均长度QTL在前人研究论文中检测到,部分标记位点同时控制几个不同的性状,并发现增效基因不全来自高值亲本。     

陆海杂种棉花自然吐絮铃与霜后大铃的纤维品质差异比较分析

 通过对两套材料（15个海岛棉及其陆海杂种F1与89个陆海杂种BC2F1群体株系）霜后大铃（未正常吐絮）与霜前自然吐絮铃纤维品质性状的分析,结果为除比强度和伸长率外,2003年的15个材料霜后大铃比正常吐絮铃的平均纤维长度短1.15mm、马克隆值降低1.00、整齐度减少2.16,差异都达到了极显著水平;除纤维长度外,2005年的89个群体株系霜后大铃比自然吐絮棉铃平均纤维比强度增加1.73cN/tex、马克隆值降低1.33、整齐度减少0.49、伸长率增加0.21,差异也都达到了极显著水平。霜后大铃与自然吐絮铃纤维品质均存在显著或极显著的正相关,不同材料霜后大铃纤维品质性状的变化趋势与自然吐絮铃的基本一致。这说明了霜后大铃对多数纤维品质性状具有显著的影响,特别是马克隆值和纤维整齐度。但是与自然吐絮棉铃一样,霜后大铃仍能基本反应材料间的纤维品质性状的遗传差异,这对陆海杂种棉花纤维品质遗传研究和育种选择意义重大。     

发育中棉纤维硫酸木质素含量的动态变化

[目的]比较发育中棉纤维硫酸木质素含量的动态变化.[方法]采用硫酸法测定发育中棉纤维木质素含量.[结果]单位棉铃硫酸木质素含量随棉纤维次生壁的增厚呈递增趋势,海岛棉硫酸木质素含量总体低于陆地棉.棉纤维硫酸木质素含量的动态变化呈“S”型曲线,棉纤维硫酸木质素含量变化符合Logistic函数,陆地棉硫酸木质素含量快速累积时期持续的时间长于海岛棉,但单位棉铃硫酸木质素含量最大累积速率出现的时间要晚于海岛棉,而陆地棉单位棉铃硫酸木质素最大累积速率(Vmax)与海岛棉间没有显著差异.[结论]海岛棉与陆地棉相同发育时期内的硫酸木质素含量差异显著.     

远缘杂交对彩色棉品种性状影响及品种改良研究

利用远缘杂交结合系统选择方法,以天然棕色棉BC1089、绿色棉GC1011(Gossypium hirsutum L)和白色海岛棉324(Gossypium barbadense L)为亲本配置杂交组合,从F1代开始连续自交,在其分离后代中选育出性状稳定的彩色棉新种质,这些种质材料的纤维品质和产量都比其亲本有所改进,方差分析结果表明,远缘杂交后代稳定株系纤维品质及产量都得到了不同程度的提高。     

VAM菌对棉花生长和产量的影响

通过2年的5个试验表明,VAM 菌 Glomus hoi,G.mosseae,G.versiforme 和Sclerocystis sinuosa 能显著提高陆地棉(Gossypium hirsutum)和海岛棉(G.barbadense)叶片N,P,Zn,Cu 元素的含量、叶片相对含水量、株高、叶面积和干重等;并能提早开花和棉铃成熟;增加单株蕾、花、铃数、籽棉产量和分梳绒长,而对衣分无显著影响。以 G.versi forme 接种处理的效应最大;而以 S.sinuosa 接种处理的最小。还讨论了 VAM 菌的发育与其效应的关系。     

陆地棉隐性核不育系与海岛棉种间杂种优势及配合力分析

以 4个陆地棉隐性核不育系和 2个海岛棉品种为试材 ,按 NC 设计 ,对陆地棉隐性核不育系在陆海杂种优势中的利用进行了研究。结果表明 ,多数组合皮棉产量具有中亲优势 ,最大达到 1 7.1 %。单株铃数、子指具有明显的中亲优势 ,而衣分、铃重的中亲优势为较大的负值。与陆地棉对照相比 ,全部组合均明显减产。配合力分析表明 ,铃重、衣分、子指、衣指、纤维伸长率和马克隆值主要受基因加性效应控制 ,而皮棉产量、单株铃数、单株果枝数、2 .5%跨距长度和比强度同时受基因加性和非加性效应作用 ,双 56和抗 A1是两个较好的不育系     

Breeding for Male-Sterility Line with G. barbadense Nuclear Background and Cytological Observation of Its Microsporogenesis

To study the feasibility of utilizing the heterosis of interspecific （Gossypium barbadense x G. hirsutum） hybrid cotton based on cytoplasmic male-sterility system, a G. barbadense male-sterility line HaiA with G. harknessii cytoplasm and its maintainer HaiB were developed by replacing nuclear genome from G. hirsuturn to G. barbadense in a backcross breeding program. Its male cell abortion was observed using a light microscope through a paraffin slice for H.E staining technique. The results showed that the abortion characteristics in HaiA were not significantly changed at the cytological level, although G. hirsuturn nuclear genome of sterile line was replaced by G. barbadense nuclear genome, and its abortion mainly took place at the stage of the microspore mother cell meiosis. HaiA sterility was very stable because of its early abortion and no-pollens in anthers. Hybrids between HaiA and G. hirsuturn restorers were high in pollen viability, boll setting rate, boll weight and lint percentage which contributed to high yield heterosis. It is suggested that HaiA is of great value in the application of cotton interspecific hybrid seed production.