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。     

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。     

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。     

‘新海16’愈伤组织诱导及白霜的优化

为获得高品质、活力旺盛且具有分化能力的愈伤组织,本研究在已建立的海岛棉(Gossypium barbadense)‘新海16’再生体系基础上,以MSB附加0.1 mg/L 2,4-D及0.1 mg/L KT为基本培养基,采用单因素随机试验研究外植体不同部位、光照及培养基成分等对‘新海16’愈伤组织诱导的影响。结果表明:‘新海16’愈伤诱导的外植体选用下胚轴中上部绿色茎段诱导效果较优;除此之外,愈伤诱导效果最佳的处理为2 000 lx光照强度、90%MSB无机盐成分、3 g/L PVP及1.2~1.4 g/L Gelrite或Phytagel,均能够降低愈伤组织出现白霜现象,对愈伤组织疏松生长有促进作用。本研究通过优化愈伤组织的诱导方法,提高胚性愈伤组织发生率,为‘新海16’高频再生体系提供科学依据。     

新牧一号苜蓿MvP5CS基因的克隆和功能分析

为研究苜蓿（Medicago sativa）耐盐分子机制，为抗逆分子育种提供依据，通过同源克隆和RT PCR技术克隆了新牧一号杂花苜蓿（M.varia Xinmu 1）的MvP5CS基因， MvP5CS全长2 148 bp，Genbank登录号为：EU371644。荧光定量PCR分析发现，在盐胁迫下MvP5CS基因表达明显上调，说明 MvP5CS与苜蓿的耐盐性相关。利用农杆菌介导的叶盘转化法，将MvP5CS基因成功转入烟草（Nicotiana tabacum），盐胁迫下转MvP5CS基因T1代烟草萌发率和根长均高于非转基因烟草。表明新牧一号苜蓿P5CS基因能够提高转基因烟草的耐盐性。     

海陆回交群体棉花纤维品质性状的主成分分析

应用DPS统计软件,对棉花纤维海陆高代回交构建得到的群体BC4F2的9个数量性状进行了变异系数、主成分分析和聚类分析。结果表明,群体内纤维品质性状以短纤维和马克隆值的变异系数最大;9个数量性状都呈正态分布,适合数量性状的遗传分析;前3个主成分的累积贡献率达83.21%,根据各性状对主成分影响作用大小及主要指标组合,将9个生物学性状分为3类,分别称之为商用因子、成熟因子和综合因子。根据聚类分析结果,将9个数量性状聚为3大类,分别为纺纱因子、分类因子和成熟因子。3种分析共同揭示了这几类因子对棉花纤维性状的作用。     

高质提取棉花总DNA的方法及引物多态性应用

改进以CTAB法为基础的植物总DNA提取方法,通过将试验材料-20℃放置、提高提取缓冲液中CTAB及β-巯基乙醇用量、增加氯仿-异戊醇的量和使用次数以及缩短无水乙醇沉淀DNA的时间等,成功地从富含酚类和多糖的棉花叶片中提取到高质量的总DNA,并在SSR标记多态性应用上作了进一步的验证,效果良好.     

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。