陆地棉自然群体纤维强度性状的全基因组关联分析

纤维强度是衡量棉花纤维品质的重要指标之一。了解棉纤维强度形成的遗传基础对棉花纤维品质的遗传改良具有重要的指导意义。本研究利用83份纤维强度差异显著的陆地棉材料，采用广义线性模型（General linear model, GLM），对5个环境的纤维强度及最佳线性无偏估计值（Best linear unbiased prediction，BLUP）进行全基因组关联分析（Genome-wide association study，GWAS）。结果表明，各环境纤维强度基本符合正态分布，且存在丰富的变异，变异系数为5.55%～8.44%，广义遗传力达到88.67%。GWAS共检测到19个稳定的显著关联SNP位点，分布在A01、A06、D05、D08、D10、D11和D13等7条染色体上，合并为9个数量性状位点（Quantitative trait locus， QTL）区间，其中4个QTL区间与前人定位的QTL区间重叠，其它5个QTL区间是本研究新发现的控制纤维强度性状的稳定位点。根据区间内基因的表达模式及功能注释，共筛选出4个可能与纤维强度相关的候选基因。本研究通过对棉花纤维强度进行全基因组关联分析，为棉花纤维品质性状的分子遗传改良奠定了基础。     

花铃期干旱胁迫对不同棉花品种光合特性影响及抗旱性评价

以28份抗旱性不同的棉花品种为材料,通过大田花铃期水分胁迫,以抗旱系数和主成分分析综合评价各个棉花品种的抗旱水平,并对其评价和等级进行划分。结果表明,各个棉花品种在花铃期干旱胁迫下,各指标反应程度不同,其中叶绿素、净光合速率、水蒸汽压亏缺、气孔导度变化较明显,通过RI值聚类分析,将材料分成4个大类,第Ⅰ类为高抗型品种有C1470、ND359-5、新炮1号、新陆中39等18份品种;第Ⅱ类为中抗型的包括天合995、吉扎81、大铃棉、TM-1、10615-1、塔什干7号;第Ⅲ类为敏感型的包括新陆早1号、新石K7、鲁棉28;第Ⅳ为极敏感型的新陆早26。进一步利用逐步回归建立回归方程D=-1.496+0.775Ci+0.160Gs-0.020VPD+0.719Pn+0.799Tr-0.241WUE+0.663Chl(R2=0.996),筛选出7个指标,分别为Ci、Gs、VPD、A、Tr、WUE、Chl,各材料估计精度大于97.55%。     

大豆miR164家族的生物信息学分析

microRNA164是一个高度保守的miRNA家族,广泛参与植物的细胞和生理过程。本论文旨在采用生物信息学方法,了解大豆miR164基因家族在大豆生长发育及逆境胁迫应答过程中扮演的重要角色,为其在大豆的分子育种和品种改良方面的研究提供理论基础。利用miRNA、Plant MicroRNA Database、PLACE和NCBI数据库以及Clustal X2. 0、MEGA 5. 0和DNAMAN软件对gma-miR164基因家族的序列情况、染色体定位、靶基因调控功能、启动子元件、二级结构和系统发育树进行生物信息学分析。在miRBase中搜索到11条gma-miR164基因同源序列,分别分布在7条染色体上,其中以位于Chr3上的序列最多,共有3条,位于Chr10和Chr19上各有2条,而在Chr02、Chr09、Chr18和Chr20上各有1条。11个gma-miR164基因家族成员共预测到6个靶基因,均为NAC转录因子。gma-miR164基因家族成熟序列的碱基保守性很高,其前体序列均可形成稳定的二级茎环结构。启动子中顺式调控元件分析表明,ABRE、DRE、MYB和MYC这4个元件在gma-miR164基因家族启动子序列中分布不均,其中以MYB和MYC元件数目居多。本研究为探寻miR164基因家族在逆境胁迫应答中的调控作用提供了数据基础和理论依据。     

通过GbF3’H基因单独沉默及其与GbCHI和GbDFR基因共沉默研究其在海岛棉中抗枯萎病功能

【目的】通过沉默海岛棉GbF3’H基因及共沉默GbF3’H、GbCHI和Gb DFR基因,研究其在海岛棉抗枯萎病中的作用。【方法】以海岛棉抗病材料06-146为研究对象,GhCLA1基因为阳性对照,空载体为阴性对照,构建海岛棉TRV2-Gb F3’H沉默载体,协同课题组前期构建的TRV2-CHI和TRV2-DFR载体,利用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing,VIGS)分别进行Gb F3’H基因单独沉默以及GbF3’H、GbCHI和Gb DFR这3种基因共沉默试验。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real time-polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析各处理样品中基因沉默情况;设置室内接种枯萎病菌试验测定病情指数,分析各沉默材料对枯萎病的抗性差异。【结果】q RT-PCR结果显示,海岛棉GbF3’H基因沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量比空载体对照低,Gb F3’H、GbCHI和GbDFR这3种基因共沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量均比空载体对照低。病情指数调查结果显示,野生型<空载体对照相似文献   

优质棉中棉所127与高衣分材料杂交分离群体纤维产量和品质表型评价及典型相关分析

以纤维品质优异的陆地棉品种中棉所127为父本，以高衣分品系GH07-44为母本，构建了F₂和F_2:3分离群体，并对F₂和F_2:3群体的产量和纤维品质性状进行表型评价及典型相关分析。结果发现，分离群体各性状存在丰富的遗传变异和超亲分离，变异系数为1.15%～15.19%；F₂群体中铃重的变异系数最大，2个世代中纤维成熟度指数的变异系数均最小。超高亲比例为1.71%～66.86%，其中F_2:3群体马克隆值的超高亲比例最高，2个世代中最小的超高亲比例性状均为上半部平均长度。简单相关分析表明：衣分与马克_{隆值、成熟度指数呈极显著正相关，与上半部平均长度、长度整齐度指数呈极显著负相关；铃重与马克隆值呈极显著正相关，与F}2群体的成熟度指数呈极显著正相关，与F_2:3群体的成熟度指数呈显著正相关。典型相关分析表明，产量性状组与纤维品质性状组间存在相关关系，主要表现在衣分与上半部平均长度呈负相关、与马克隆值呈正相关，随着世代的增加，产量和品质性状的相关性降低，因此实现产量和纤维品质同步改良虽有一定难度但有可能实现。本研究筛选出2个世代衣分均超过43%且纤维品质较好的材料9个（马克隆值均值＜4.5、上半部平均长度均值＞30 mm），为棉花产量和纤维品质的同步改良提供了基础材料。     

海岛棉GbVIN1基因的克隆与表达分析

根据前期棉纤维发育转录组、表达谱数据分析比较通过PCR技术从海岛棉‘新海21号’中克隆了一个同源基因,命名为GbVIN1,该基因具有一个1 938 bp的开放阅读框,编码645个氨基酸;多序列比对分析表明该蛋白的保守性较高,具有GH32家族保守的-NDPNG-和-WECVD-基序;进化树分析表明,GbVIN1基因与GhVIN1基因处于同一进化树分支。实时荧光定量PCR分析表明,GbVIN1基因在棉纤维发育不同时期中都有表达,且在5 DPA、10 DPA的纤维中表达量最高。本研究为进一步揭示GbVIN1基因可能对棉纤维伸长具有重要作用提供了一定的理论依据。     

陆地棉GhMYB9基因克隆及结合特性分析

MYB转录因子蛋白普遍存在于植物中,广泛参与植物的生长发育和代谢调控。为研究GhMYB9基因对棉纤维的调控机制,使用PCR方法,从棉花中克隆1个R2R3-MYB基因GhMYB9(Gen Bank登录号:AF336286.1);利用生物信息学方法分析其氨基酸序列;构建酵母表达载体。结果表明,该基因c DNA全长1 145 bp,开放阅读框长795 bp,编码264个氨基酸,预测其蛋白分子量约为29.624 k D,等电点为9.13。推测的氨基酸序列中含有2个高度保守的SANT结构域。GhMYB9基因组包含2个外显子和1个内含子。进化树分析表明,GhMYB9和Gh MYB聚在同一分支(HQ234875.1)。酵母单杂交试验结果表明,GhMYB9转录因子能够特异结合AC顺式作用元件。本研究结果为进一步阐明GhMYB9的生物学功能奠定了基础。     

两种杀菌剂对棉花黄萎病的防治效果比较

棉花黄萎病对棉花产量造成极大影响,目前仍无很好的解决办法。因此,需要筛选最佳化学药剂,为棉花黄萎病的防治提供科学依据。本文通过室内抑菌试验、田间药剂防治和产量测定研究两种低毒杀菌剂80%代森锰锌可湿性粉剂和0.3%四霉素水剂对棉花黄萎病的防治效果。室内毒力结果测定显示,0.3%四霉素水剂浓度在0.6g/L时,抑菌效果最好,抑菌率可达98.44%;田间喷施药剂显示,在推荐剂量下,0.3%四霉素水剂防效为39.8%,显著高于80%代森锰锌可湿性粉剂,试验结果与室内毒力测定一致;0.3%四霉素水剂施药区棉花产量比对照区高30.28%,比示范区低10.78%,80%代森锰锌可湿性粉剂仅比对照区高4.06%。四霉素能有效减缓棉花黄萎病蔓延,减少病害对棉花产量造成的损失,在化学防治棉花黄萎病时,可推荐使用0.3%四霉素水剂为防治药剂。     

陆地棉衣分性状的主基因-多基因遗传分析

【目的】衣分是决定棉花产量的重要因素之一,有关其遗传研究相对较少,解析衣分性状遗传的特点,明确不同环境下衣分对产量形成的贡献机制。【方法】以国审优质棉中棉所70为基础构建的250个RIL(Recombinant inbred lines)群体,在黄河流域、长江流域和西北内陆棉区9个环境下对该RIL群体及其亲本进行了表型鉴定,并利用主基因+多基因混合遗传模型综合研究衣分性状遗传变化特点。【结果】母本s GK中156衣分性状在9个环境下均大于父本901-001,RIL群体衣分分布范围为33.91%～40.18%,平均为38.01%,表现为双向超亲,偏度和峰度绝对值都小于1.0,呈正态分布,变异系数为5.36%～8.17%;不同环境下衣分表现为西北内陆棉区黄河流域棉区长江流域棉区的趋势;遗传模型是以2～4对主基因或2对主基因+多基因遗传控制,主基因遗传率在1.26%～83.13%,多基因遗传率在27.35%～90.83%,主基因+多基因遗传率在92.00%～99.35%,一般情况下衣分是以2对主基因+多基因遗传为主,在2015年河南安阳、2016年河南安阳和2016年山东临清环境下以2～4对主基因遗传,遗传效应较高,在2015年河南安阳环境下最多检测到4对主基因的存在。【结论】衣分性状主基因+多基因遗传率大于90%,结果有助于进一步阐明优质棉中棉所70产量性状衣分的遗传特征,为不同生态区条件下相互引种和推广提供科学依据,为提高棉花产量、农民增收、QTL定位和高衣分品种选育提供理论基础。     

TDZ处理对棉花叶片脱落率及酶活性的影响

【目的】研究棉花在TDZ (Thidiazuron, TDZ)处理后叶片脱落的机制。【方法】以中棉所35号、新陆早19号、农大5号、XND1378和新陆早50号5个棉花品种为材料,于2017和2018年在塔城沙湾新疆农业大学棉花基地和塔城奎屯农七师农科所实验地,吐絮期分别设置两个处理T1(大田喷施TDZ时间前4 d)和T2(与大田处理时间相同), TDZ处理后,研究脱叶率,根据脱叶率给5个棉花品种排序,于0、6、18、42、66和96 h测定叶托、叶片、叶柄的多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纤维素酶活性,统计叶片脱落率、吐絮率和棉花产量。【结果】喷施TDZ后,T1的棉花产量显著低于CK和T2 (P0.05);两个处理下棉花各材料的脱落率和吐絮率均极显著高于CK (P0.01);叶托的PG活性在6、18、42、66和96 h五个时期显著高于CK (P0.05);纤维素酶活性在6、66和96 h三个时期显著高于CK (P0.05),在18、42 h两个时期极显著高于CK (P0.01)。【结论】中棉所35号和新陆早50号对TDZ最敏感,TDZ处理可调节脱落叶片的PG活性和纤维素酶活性,提高叶片脱落率,有利于棉花机械采收。