转基因棉花育种进展及其产业化前景分析

总结了转基因技术在世界棉花育种中取得的成就，同时对转基因棉花巨大的市场潜力以及产业化过程中存在的问题提出笔者的观点。     

陆地棉芽黄近等基因系研究

实施连续回交与自主并针对芽黄性状进行选择，将３个不同的芽黄基因分别导入５个陆地棉品种（系）。１８个性状观察值的方差分析结果表明，不同芽黄基因分１４导入同一达传背景对陆地棉农艺性状的影响存在差异。在中棉所１２近传背景中，ｖ＿（２０）使霜前花（％）下降，ｖ＿（１５）对旱熟性无不良影响，两者均对产量性状和植株形态性状产生极显著的负效应。ｖ＿（１０）、ｖ＿（２０）对鲁棉１号农艺佳状的影响明显不同，ｖ＿（１０）唯一极显著地降低了霜前花（％），而ｖ＿（２０）的不利影响涉及到产量、植株形态和早熟性状。通过芽黄近等基因系和轮回亲尤的比较发现，同一芽黄基因导入不同遗传背景对陆地棉在艺性状影响的范围和程度明显不同。在４个不同的运传背景中；ｖ＿（１０）的导入仅对鲁棉１号的早熟性产生不良影响；而对邢台６８７１的早熟性和纤维长度同时施加显著的负效应；引起８６一１遗传背景的麦克隆值增大以及霜前花比例下降；对ＰＤ９３６４的早熟、产量及植株形态性状产生显著或极显著的负效应。     

转基因抗虫棉Bt 毒蛋白表达量的传递方式研究

从卡那霉素抗性鉴定、抗虫性鉴定和 Bt毒蛋白含量测定等三个方面对转基因抗虫棉 Bt毒蛋白表达量的传递方式进行了研究。结果表明 ,转基因抗虫棉美棉 3 3 B和 GK-12对棉铃虫具有显著的抗性。盛蕾期饲喂美棉 3 3 B、GK-12棉株顶端叶片 72 h后 ,初孵棉铃虫幼虫死亡率分别为86.8%、75 .1% ,对照 TM-1、泗棉 3号、苏棉 12三个常规棉品种 (系 )初孵幼虫死亡率分别为10 .9%、13 .9%、9.2 %。美棉 3 3 B、GK-12盛蕾期功能叶片 Bt毒蛋白含量分别为每克鲜重 83 6.68ng、682 .5 6ng。饲喂美棉 3 3 B、GK-12与常规棉品种 (系 )杂种一代棉株顶端叶片 72 h后 ,初孵棉铃虫幼虫平均死亡率分别为 84.1%、77.2 % ,两个转基因抗虫棉品种与常规棉品种 (系 )杂种一代功能叶片的 Bt毒蛋白含量平均值分别为每克鲜重 82 0 .5 8ng、683 .77ng。转基因抗虫棉与常规棉杂种一代的抗虫性表现及 Bt毒蛋白表达量与转基因抗虫棉亲本非常接近 ,杂种二代群体 Bt毒蛋白检测阳、阴性反应植株的分离比例符合 3∶ 1,回交世代 BC1 群体 Bt毒蛋白检测阳、阴性反应植株的分离比例符合 1∶ 1,与抗虫性鉴定结果高度一致。转 Bt基因抗虫性状的遗传是受一对完全显性基因控制的 ,Bt基因与 NPT II基因是紧密连锁或完全连锁的。Bt毒蛋白表达量按照一对显     

盐胁迫对棉花出苗及其成苗的效应

对7个耐、感盐碱棉花品种(系)在不同播种期的种子萌发出苗状况和幼苗三叶期施盐胁迫的成苗特性进行了研究。结果表明,6个耐盐碱品种(系)和1个感盐碱品种在无盐土壤中种子出苗率均稳定在80%左右,在0.4%盐土壤环境中,耐盐碱品种(系)种子出苗的耐盐胁迫能力强于感盐碱品种泗抗1号,随着播种时间的推迟,盐胁迫对棉花出苗的抑制作用越明显。7个供试品种(系)在无盐土壤中棉苗生长势相同,三叶期施盐后,0.4%土壤盐分对耐盐碱品种(系)棉苗的致死率明显低于泗抗1号,耐盐碱品种(系)在成苗过程中的耐盐能力强于感盐碱品种。在耐盐碱品种(系)之间,苗期耐盐鉴定结果与三叶期施盐鉴定结果不完全一致,充分说明棉花耐盐碱生理生化机制的复杂性。筛选获得1个在出苗、成苗阶段耐盐性强的棉花新品系苏研7045。     

利用染色体片段代换系定位棉花抗黄萎病QTL

通过陆地棉与海岛棉杂交并与陆地棉回交,获得1个染色体片段代换系苏VR043,抗江苏非落叶型黄萎病菌系BP2。分子检测表明,苏VR043兼有陆地棉苏棉8号的遗传背景和海7124的D4染色体片段。以苏VR043和苏棉8号为亲本构建包含176个单株的F2群体,通过标记分析和F2:3家系抗病鉴定,发现抗病性状与标记NAU3392连锁,p值为2.3×10-12。根据棉花D组染色体测序结果,参照置换区段的基因组序列,合成92对SSR引物;PCR扩增分析发现,有5对引物在苏棉8号和苏VR043之间表现多态性,并将抗病主效QTL定位在标记ZHX32和NAU3392之间,标记间遗传距离为3.2 c M,QTL解释表型变异64.8%。同时参照棉花D组测序结果,提取对应的置换区段序列,预测包含63个基因,基因聚类分析表明7个基因参与抗逆反应,其中1个基因与抗病相关。     

高品质抗虫棉花新种质的培育

以3个野生棉种质渐渗系为基础材料,通过与转Bt基因抗虫棉品种(系)杂交,利用常规育种程序,开展高品质抗虫棉花新种质的培育.通过对9份杂种后代的高世代品系进行抗虫性状的标记基因检测、抗虫性鉴定、农艺性状鉴定和纤维品质检测,培育出4份高品质抗虫棉花新种质.高品质抗虫棉花新种质系可以作为高品质、高产、抗病虫棉花新品种选育的桥梁亲本,多目标性状聚合到同一亲本中,有利于加速育种进程.     

陆地棉棉铃性状的遗传效应分析

根据加性 显性 母体效应遗传模型,分析了 6个陆地棉亲本及其按完全双列杂交法配制的 30个F1 的铃重、单株铃数、铃体积、铃容重、单铃种子数、子指、衣指、衣分、铃纵经、铃横经、铃形指数和铃室数共 12个棉铃性状的遗传方差分量以及铃重与其它棉铃性状之间的各项遗传相关。结果表明,铃重和铃容重的加性方差和显性方差均达显著水平;但显性方差明显大于加性方差;铃体积、铃纵径、铃横径和铃形指数的加性方差和显性方差均达显著水平,且两者差异不大;子指、衣指、单铃种子数及衣分等性状均存在显著的母体效应。此外,衣分和衣指的加性方差亦达极显著水平;单铃种子数显性方差达极显著水平;子指的加性和显性方差均不显著;单株铃数的加性和显性效应均达显著水平;衣指、子指、铃体积等性状与铃重间都存在显著的加性相关;而单株铃数与铃重则呈极显著加性负相关;单株铃数、单铃种子数、铃容重、铃体积、铃横径等性状与铃重之间都存在极显著的显性正相关。     

棉花耐盐性遗传育种研究进展

综述了国内外棉花耐盐性遗传与育种研究进展,指出耐盐性状由于受主基因控制,通过遗传改良在实践上是完全可行的,并分析了转基因技术在棉花耐盐性改良方面的潜力,列举了目前耐盐性的多种鉴定方法,并提出了选育耐盐棉花新品种的若干途径。     

200份陆地棉种质资源的遗传多样性分析

对200份陆地棉种质资源的农艺性状进行鉴定,并开展产量、纤维品质性状的相关性分析、主成分分析和聚类分析,以期为棉花遗传改良研究中的亲本选配提供理论依据.结果表明,在产量性状中,单株结铃数的变异系数最大,其次为籽指;在纤维品质性状中,断裂伸长率的变异系数最大,其次为马克隆值;纤维长度与断裂比强度存在正相关,马克隆值与纤维长度、断裂比强度存在显著负相关;所有材料可分为6个类群.