棉花种质资源收集鉴定与创新利用

十二五期间通过对我国西南地区、南海诸岛、及国外野生棉起源中心实地考察和广泛征集,新收集国内外棉花种质资源1220份,其中陆地棉986份、海岛棉176份、亚洲棉58份,所收集种质均已入国家中期库保存。收集的棉花种质资源分别在河南安阳、海南三亚、新疆阿拉尔进行主要农艺经济性状鉴定和特性鉴定。通过SSR(Simple sequence repeat)分子标记、重测序等技术对收集到的种质进行了分子鉴定,筛选到大量与纤维品质、抗黄萎病、抗旱、抗草甘膦显著关联的基因。在收集保存的种质资源基础上,通过辐射诱变、远缘杂交、复合杂交创造出优质、高产、抗逆等优异种质资源。通过展示向全国科研院所及公司发放棉花种质19 191份次。     

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。     

陆地棉核心种质表型性状遗传多样性分析及综合评价

【目的】分析陆地棉核心种质的遗传多样性和表型性状遗传变异规律,并探讨核心种质的综合评价方法。【方法】利用17个表型性状数据分析419份陆地棉核心种质的遗传多样性。用Shannon-weaver信息多样性指数计算表型性状的遗传多样性,用Nei’s 1973法计算表型性状遗传距离,并使用NTSYS-pc 2.20q软件对核心种质进行聚类分析;用SAS9.2对表型性状数据进行最佳线性无偏估计(BLUE),然后根据最佳线性无偏估计值计算出表型性状的最佳值。同时,结合主成分、回归和相关分析,研究核心种质的综合评价指标和方法。【结果】核心种质表型性状分析发现,单株铃数、单铃重、衣分、子指等性状的变异系数均较大,变异系数超过10%。而断裂比强度、马克隆值以及上半部平均长度的变异程度较小,变异系数均在10%以下。方差分析发现,各表型性状地点间、年份间、地点和年份间、品种间均有极显著差异;不同地理来源的种质表型性状差异较大,长江流域地理来源的种质生育期、伸长率、上半部平均长度、衣分等性状均高于其他的地理来源,西北内陆地理来源的种质纤维强度,单铃重、整齐度指数、株高、纺纱均匀性指数等综合性状最好,美国种质的产量和纤维品质的性状优于其他国家的总和。表型性状的遗传多样性指数范围为0.351—3.796,平均为1.715。分析不同地理来源种质的遗传多样性,发现黄河流域的遗传多样性和遗传丰富度最高,中国南部区域最低。类群聚类结果发现陆地棉整体分散,没有比较明显的类群关系,部分具有相似特点的种质聚类13个组群。核心种质综合评价表明在累计贡献百分比高于85%时,共发现7个主成分,陆地棉核心种质的表型性状综合值(F值)平均为1.740,来自澳大利亚的N74-250F值最高(2.302),辽阳绿绒棉的F值最低(0.624)。对17个表型性状与F值的相关分析,发现除马克隆值、子指和黄度外,单铃重、衣分、断裂比强度、上半部纤维长度等14个表型性状与F值间的相关性具有极显著差异,最后构建了以吐絮期、单铃重、伸长率、花期、马克隆值、株高、果枝数、纺纱均匀性指数8个表型性状为自变量的回归方程,综合评价核心种质资源。【结论】中国保存的陆地棉核心种质具有较为丰富的遗传多样性,不同地理来源遗传变异有较大的差异,不同生态区的核心种质具有独特的性状特性。     

“十五”国家科技攻关棉花优异创新种质简介

"十五"国家科技攻关"棉花基因资源保护与种质创新利用研究"子课题,通过多个单位20多名科技人员的联合攻关,在加强原始创新的基础上,利用基因转导技术、原子能诱变、远缘杂交、分子标记辅助选择、复合杂交与南北加代有机结合,创造了具有优质、大铃、抗病虫、抗逆、棕色纤维等性状中至少2个优异性状聚合的多份棉花优异新种质.     

棉花γ辐射诱变后代M5农艺经济性状的遗传变异

利用250Gy的Co60γ射线对棉花3个品种的干种子进行辐射处理,对其M5农艺经济性状的遗传变异进行分析。结果表明:3个品种的M5群体的铃重、单株铃数、株高、果枝数和麦克隆值的平均变异系数均超过10.0%以上,3个品种的辐射诱变后代M5群体表型性状变异系数存在明显差异;3个品种的M5群体的铃重与2.5%跨长和比强度均呈显著或极显著正相关,在其它性状间的相关性上3个品种的M5群体间存在较大差异;3个品种的M5群体的2.5%跨长均为第一主成分的主要因子。这阐明了辐射对不同棉花品种的诱变效果存在差异,揭示了辐射创造了丰富的遗传变异。     

遮光对彩色棉的色泽及纤维品质的影响

通过对棕色棉和绿色棉不同发育时期棉铃的遮光处理,研究了遮光对彩色棉的纤维色泽和纤维品质的影响。结果表明,棕色棉和绿色棉在-5~55 DPA(开花后的天数)遮光后,其纤维还表现各自的纤维色泽,但其纤维色泽鲜艳度和稳定性在不同遮光时期有一定程度的差别。棕色棉在25DPA以前遮光的纤维颜色比对照变淡;绿色棉在不同生育期遮光后颜色比对照深。遮光对彩色棉和白色棉纤维品质的若干指标有一定的影响,在5~15DPA遮光的纤维都比不遮光的对照粗,在30DPA遮光的纤维长度和强度都较好,35DPA以后遮光的纤维长度和强度随遮光时间的延长越来越差,在45~50DPA套袋遮光后的纤维长度、强度和整齐度都比不遮光的要低得多。     

棉花优异种质主要特性介绍和发放利用

2007年从前期创新和已鉴定种质中,筛选出有特色的种质330份,分别在河南安阳、江苏南京、新疆库车进行了精准鉴定,对每份材料的播种期、吐絮期、生育期、株型、株高、第一果枝节位、果枝类型、果枝数、铃数、铃型、铃重、叶片颜色、叶片形状、叶片面积、叶片厚度、叶背主脉茸毛、主茎茸毛、衣分、纤维品质、油份、抗盐性、抗旱性、抗黄萎病性等重要农艺性状进行了认真调查。     

陆地棉品种γ射线诱变后代的遗传变异规律

利用250 Gy的Co60γ射线对3个棉花品种的干种子进行辐射处理,对其M4,M5农艺经济性状的遗传变异进行分析。结果表明:3个品种的辐射诱变后代M4,M5群体表型性状变异系数和遗传多样性指数均存在明显差异。阐明了辐射对不同棉花品种的诱变效果存在变异均匀度和丰富度的差异。相关分析表明,所有表型性状,以及衣分、单铃重、株高、2．5％跨长、比强度和麦克隆值等性状的M4与M5群体之间的简单相关系数都达到极显著水平。证明了诱变后代材料表型性状的变异可以遗传,M4和M5群体表型性状的遗传变异趋于稳定。3个品种诱变后代M5材料间的表型性状遗传距离变幅分别为1．83-34．68,1．26-34．55,2．22-17．05;并筛选出一系列变异明显的诱变材料。     

陆地棉亲本间遗传距离与杂种优势的相关性研究

【目的】通过1 500个陆地棉杂交组合分析杂种优势与其亲本间数量性状遗传距离的相关性,探讨能否利用大规模杂交组合亲本间遗传距离提高陆地棉杂种优势预测效果,以期为棉花杂交育种和杂种优势利用提供理论指导。【方法】选择来自15个国家和中国23个省（市）的305份陆地棉核心种质为亲本,采用L×T（Line×Tester）杂交设计配制1 500个杂交组合。2012—2013年,在中国南北方13个生态环境下考察其株高、单铃重、衣分、纤维长度等10个产量和纤维品质相关性状,分析F₁杂种优势、亲本间遗传距离和群体结构,并采用4种方式（Cor1—Cor4）计算遗传距离与杂种优势的相关性。【结果】10个性状中亲优势（MPH）均值的变幅为1.70%—7.40%,平均为4.36%,按父本不同将F₁分成5组（A,E）,其MPH均值A>E>B>C>D;超亲优势（HB）均值的变幅为-4.17%—1.87%,平均为-0.17%,A、B和E组的HB均值皆为正。10个性状在5组中除D、E组的马克隆值之外,其他性状普遍具有明显的中亲优势,其中,单铃重和纤维长度的中亲优势在5组中均以正优势为主（达80%以上）,最大值分别为34.01%和9.83%,对应的超亲优势分别为24.25%和5.80%。F₁和亲本差异显著性分析表明单铃重、株高、纤维长度、伸长率和整齐度指数整体表现出一定的超亲优势。父本（测试种）与300个母本之间的遗传距离介于2.280—61.430,平均为21.550,5个测试种与母本间的平均遗传距离D>C>E>A>B,其中,最近值为11.721,最远值为33.271。按最小方差聚类,将305个陆地棉亲本划分为2个主群,包括5个亚群。4种遗传距离与杂种优势的相关性分析结果显示,因样本量、遗传距离变幅和父本不同其结果有所差异,相关性随样本量的增大而有所增强。其中,Cor1是Cor2结果的整体体现;Cor3与Cor1和Cor2相比,部分性状的中亲优势与遗传距离的相关性有所不同;Cor4的相关性最弱。综合来看,遗传距离与衣分、断裂比强度、整齐度指数和纺纱均匀性指数的中亲优势呈显著正相关,遗传距离与其他性状的中亲优势的相关性因采用的分析方案不同,结果有所不同;在4种方案中,除整齐度指数外,遗传距离与超亲优势的相关性整体表现负相关。其中,遗传距离与马克隆值、纤维长度和衣分的超亲优势相关性较强。【结论】陆地棉亲本间数量性状遗传距离与杂种优势有一定的线性关系,不同性状的杂种优势与遗传距离的相关性存在正负和强弱差异,且样本量越大相关性越强。说明基于大规模杂交组合研究陆地棉亲本间遗传距离与杂种优势的关系效果显著。     

棉花DNA遗传转化系的农艺性状变异和SSR标记分析

利用花粉管通道技术，将海岛棉(Gossypium barbadense)DNA导入陆地棉(G.hisutum)栽培品种豫棉17号中，获得了HB1、HB2、HB3和HB44个遗传转化系，其纤维品质、衣分、铃重与供体和受体相比有显著的差异。通过145对SSR引物的筛选和鉴定，检测出4对引物的多态性。BNL786、BNL2449等SSR引物在子代变异系HB1～HB4的扩增产物的带型明显不同于其受体，表明海岛棉DNA进入了受体并得到了遗传。海岛棉DNA导入陆地棉的HB5～HB73个子代选系在T2-T4代的衣分、铃重、纤维长度、强度、细度、伸长率、DNA的SSR标记等特征，都与其受体豫棉17号基本一致，表明海岛棉DNA可能没有导入这些选系中。此外，外源DNA导入子代的T2-T4代系的农艺经济性状分析和SSR分子标记检测都表明，一旦外源DNA导人受体变异性状在低世代就可以表现稳定遗传。