高品质陆地棉纤维品质形成特点的研究

以常规棉苏棉16为对照,研究了高品质棉渝棉1号、高品质Bt棉科棉1号的纤维发育及品质形成特点。结果表明,与苏棉16相比,科棉1号和渝棉1号纤维快速伸长期略长,快速伸长期内的长度日增长速率较高;比强度快速伸长期较短,但在快速伸长期内的增长速率较高;纤维素含量随着花后天数呈增加趋势,17 d内的增长速率很低,17 d后速率明显加快,至花后24 d呈直线上升趋势,到花后45 d时纤维素含量基本稳定。与苏棉16相比,渝棉1号和科棉1号花后IAA含量较高;花后17 d ABA含量较高,花后24 d的ABA/IAA较高,说明不同基因型纤维发育和品质建成过程的差异与其纤维细胞内的激素变化有关。     

温光条件对高品质陆地棉纤维品质的影响

 以科棉1号为试验品种,在江苏不同生态区设立试验点,研究温、光因子对纤维品质的影响。结果表明,4个地点温光因子存在显著的地域差异。逐步回归分析表明,影响4桃纤维品质的温光因子不同。影响纤维长度的主要是气温日较差,影响伏前桃和早秋桃比强度主要是最高温度,影响伏桃比强度的主要是日照时数和气温日较差,晚秋桃比强度则主要受最高温度和气温日较差的调控。影响伏前桃麦克隆值的主要是最低温度和日均温,对伏桃和早秋桃纤维麦克隆值有明显影响的是日照时数,影响晚秋桃麦克隆值的主要是气温日较差。     

高品质陆地棉蔗糖代谢关键酶活性对纤维品质形成的影响

以高品质陆地棉鲁324系(324)、渝棉1号(YM-1)和普通陆地棉鲁棉研18 (L18)为材料, 研究蔗糖代谢关键酶活性变化对纤维品质形成的影响。结果表明, 高品质陆地棉叶片蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthetase, SPS)活性高, 蔗糖合成能力强, 主茎叶和果枝叶蔗糖含量高, 蔗糖供应能力强。Logistic方程模拟纤维素累积过程, 高品质陆地棉纤维素进入快速累积期的时间晚, 终止期延后, 快速累积持续期长, 累积速率平缓, 最终纤维素含量高, 纤维比强度高。在纤维发育前期, 高品质陆地棉蔗糖贮存较多, 为次生壁发育提供了充足的初始底物。高品质陆地棉蔗糖合成酶(sucrose synthetase, SS)活性高, 降解蔗糖能力强, 酶活性迅速增加时期与纤维素快速累积期相吻合; SPS活性在纤维素快速累积期终止前均明显高于普通陆地棉。叶片SPS活性和棉纤维中SS、SPS活性与纤维素累积及纤维品质形成有密切关系。     

氮肥运筹对高品质棉棉铃形成及纤维品质的影响

为充分发挥高品质棉的产量与纤维品质潜力,以高品质棉杂交种科棉1号和常规种科棉4号为供试品种,于2003-2005年在扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室实验农场进行育苗移栽,设基肥、花铃肥、桃肥比例试验(科棉1号设20∶60∶20、10∶60∶30和25∶65∶10三个处理,科棉4号设20∶60∶20、15∶70∶15和10∶75∶15三个处理);基肥施用比例试验(科棉1号设10%、20%和30%三个处理,科棉4号设10%、15%和20%三个处理);促花肥施用比例试验(设0、20%、30%和40%四个处理);桃肥施用比例试验(科棉1号设10%、20%和25%三个处理,科棉4号设10%、15%和20%三个处理);花铃肥中保铃肥施用时间试验(设叶龄分别为17叶、19叶、21叶三个处理),调查氮肥运筹对铃重、铃体积和纤维品质的影响。结果表明, 吸N量为208.5~243.0 kg hm^-2,科棉1号和科棉4号基肥、花铃肥和桃肥的氮肥施用比例分别为20∶60∶20和15∶70∶15,且促花肥为30%时,有利于大铃的形成和纤维品质的优化,桃肥施用量为15%~20%时有利于秋桃的形成。保铃肥的施用时间在主茎叶龄19~20叶时最有利于棉铃发育、纤维品质改善和产量提高。相关分析表明,铃体积、铃重与产量及纤维品质呈正相关,尤其促花肥施用,有利于大铃形成,显著促进产量提高和纤维品质改善,因此对于高品质棉促进大铃形成是高产和纤维品质保优的关键。     

新疆高品质陆地棉纤维品质性状遗传分析研究

 以9-1696×CCRI 35配置单交组合及其衍生世代,利用该组合的P₁、P₂、F₁、F₂、B₁和B₂ 6世代群体的纤维品质性状,采用世代平均值法、主-多基因混合遗传模型分离分析法对该组合纤维长度、整齐度、比强度和伸长率4个纤维品质性状做遗传分析。结果表明：（1）4个纤维品质性状均以加性遗传为主,同时检测出显著的上位性效应。经模型适合性检验,纤维长度和伸长率两个纤维品质性状符合加性－显性－上位性遗传模型。比强度和整齐度性状符合加性－上位性遗传模型。（2）比强度和伸长率符合两对加性－显性－上位性主基因＋多基因混合遗传模型,其主基因遗传率分别为：比强度（47.80%）、伸长率（20.07%）。纤维长度和整齐度遗传受主基因和多基因共同控制。     

缩节胺对高品质棉成铃与品质的影响

试验设置高控、适控处理,以不控为对照,研究缩节胺对高品质棉成铃与品质的影响。结果表明:①高控8月11日以后成铃率比适控和不控分别减少3.8和7.8个百分点,不控7月20日以前成铃率比高控和适控分别减少5.1和6.6个百分点。②适控全生育期平均铃重比高控和不控分别提高8.28%和8.06%,壳铃比高控分别比适控和不控提高6.67%和9.22%。③高控单铃种子数比适控和不控分别减少5.32粒和3.84粒,单铃不孕子数分别提高3.55粒和3.16粒。④高控、适控和不控衣分分别为37.20%、38.75%和40.25%。子指分别为13.34 g、12.48 g和11.49 g。⑤棉纤维长度、整齐度处理间影响较小,高控有降低棉纤维的比强度提高麦克隆值的趋势,差异不显著。     

陆地棉高品质纤维种质基因库的拓建

采用远缘杂交,开展了棉属野生种的高强纤维潜力基因向陆地棉品种转育研究,以构建高纤维品质的种质基因库.在适宜的自然条件和人工条件下,陆地棉分别与异常棉(Gossypium anomalum)、辣根棉(G.armourianum)、雷蒙德氏棉(G.raimondii)等杂交,克服杂交不可交配性、杂种一代的高度不育性等,通过多年的回交选择和纤维品质测定筛选,     

利用三个野生棉种进行陆地棉纤维品质改良的效应比较

利用野生种开展了陆地棉纤维品质改良研究,以比较其对品质改良的效应。在适宜条件下,将陆地棉分别与异常棉(Gossypiumanomalum),辣根棉(G.armourianum),雷蒙德氏棉(G.rai mondii)等杂交培育出纤维品质基本稳定、农艺性状良好的一批超强细长绒棉纤维种质系。对品质改良效果的大小依次为异常棉、辣根棉、雷蒙德氏棉。101个来自异常棉、49年来自辣根棉和47个来自雷蒙德氏棉的后代品系,平均纤维比强度分别达38.15cN·tex-1、35.50cN·tex-1、和34.43cN·tex-1、,长度达33.35mm、33.16mm和32.29mm,麦克隆值为4.11、4.29和4.37。表明野生棉是改良和提高纤维品质的重要基因来源。     

钾营养对高品质棉株不同部位纤维成熟度影响的研究

 研究了钾营养对高品质棉杂交种科棉3号和常规种科棉4号不同部位纤维成熟度的影响。结果表明,施钾肥并通过合理的运筹能有效地促进高品质棉株中、上部纤维成熟度提高、特别是棉株上部纤维成熟度的提高,从而使得棉株上部与中部纤维成熟度的差距缩小,有利于提高整株纤维成熟度。本试验条件下,氯化钾施用量在225 kg·hm^-2时,最有利于纤维成熟度的增长,高品质棉杂交种科棉3号钾肥运筹以基肥和花铃肥的比例为5：5,常规种科棉4号基肥和花铃肥的比例为7[JX-*5]：[JX*5]3时更有利于提高棉株中、上部的纤维成熟度,而且上部与中部的成熟度差异最小。     

陆地棉高品质品系纤维品质性状QTL的分子标记及定位

为进一步挖掘利用高品质品系NM03102的优异纤维品质性状的基因,利用陆地棉鲁棉研21作为母本、NM03102为父本构建了F2和F2∶3分离群体。通过7892对SSR引物对亲本进行筛选,获得222对多态性引物,进一步对195个F2群体单株分析得到242个标记位点。其中,182个标记位点连锁构建37个连锁群,共覆盖1661.6 cM,每个连锁群平均包含4.9个标记位点,标记间平均相距9.1 cM,其中35个连锁群被定位到了20条染色体上。利用F2和F2∶3纤维品质数据,通过复合区间作图法,共检测到20个纤维品质性状QTL。其中,1个纤维强度的QTL和1个纤维整齐度的QTL与已有的报道一致,1个纤维强度的QTL和1个麦克隆值的QTL在两世代中稳定存在,这为标记辅助选择奠定了基础。     

主要栽培措施对高品质棉科棉3号纤维品质的影响

 于2005 2006年研究了密度、施肥和化控等措施对高品质棉科棉3号纤维品质的效应,发现烂铃和不同时期成铃的纤维品质存在较大差异,栽培措施影响烂铃率和棉花结铃分布,从而影响纤维品质。高N和不化控处理,伏前桃和伏桃烂铃率提高5～10倍,增加施N量和减少化控是导致烂铃率高的主要原因。后期植株全N含量与烂铃率呈极显著正相关,控制后期各器官N代谢有利于降低烂铃率。随施N量增加,后期结铃分布逐步提高;增加密度（尤其是高密度）导致伏桃比例降低,而伏前桃和晚秋桃比例增加;化控量增加前中期铃分布比例提高,中后期铃比例降低。从降低烂铃率和提高优质铃比例两方面综合分析,应保持适宜的密度和施N总量,N肥前期适当增加,中期稳定,后期减少;化控用量总量略增,运筹上做到“花前减,花期稳,封顶增”。     

不同黄萎病级对棉花产量及纤维品质的影响

利用３个抗枯耐黄棉花品种（系），在病圃研究了不同黄萎病级对棉花产量及纤维品质的影响。结果表明，不同病级的棉花黄萎病株使单株子棉产量降低４．８２％～８５．６６％，单株结铃数减少３．３８％～８４．０１％，单铃重减轻２．６７％～１６．７４％，在分损失０．８２％～７．５７％。在产量各因素中，单株结铃数受病级影响最大，其次是铃重，再次是衣分。同时建立了各品种病级与单株子棉产量和单株结铃数的直线回归方程。黄萎病主要是对纤维的细度、强力、主体长度及成熟度有明显影响。病株与健株比较，病株纤维细度变细，强力降低，主体长度明显变短。     

湖北省棉纤维品质生态区划及研究

研究表明,生态因子对棉纤维诸指标的影响程度,气象因子大于土壤因子。根据棉纤维品质的2.5％跨距长度、比强度、麦克隆值3项主要指标经数理统计分析,可初步划分5个棉纤维品质生态区,其分布特征是:由鄂西、鄂南向鄂东、鄂北走向,其纤维长度变短,麦克隆值增大,比强度增加。     

陆地棉高品质系的杂种优势利用研究

采用 NCII设计 ,以 5个高品质系与 12个抗病品系配制杂交组合 ,杂种优势和配合力分析表明 :F1 的群体平均优势、超亲优势和竞争优势 ,子棉产量分别为 2 8.92 %、2 0 .69%和 19.42 % ,皮棉产量分别为 3 1.40 %、2 2 .3 4%和 18.79% ;F1 纤维品质的竞争优势和群体平均优势 ,2 .5 %跨长为5 .0 5 %和 0 .47% ,比强度为 2 1.0 6%和 2 .3 9% ,麦克隆值为 -6.60 %和 -0 .0 9%。子棉产量、皮棉产量、单株铃数和铃重以显性方差为主 ,分别占表型方差的 66.3 1%、66.12 %、61.0 8%和 65 .0 6% ;衣分的加性方差和显性方差均达极显著水平 ,分别占表型方差的 5 1.64 %和 3 9.47%。2 .5 %跨长、比强度和麦克隆值以加性方差为主 ,分别占表型方差的 73 .0 9%、72 .19%和 66.0 8%。高品质系与抗病品系配制的杂交组合 ,F1 皮棉产量较现有推广品种增产 15 %以上 ,比强度提高 2 0 %以上 ,2 .5 %跨长和细度提高 5 %以上。     

陆地棉低世代群体纤维品质QTL定位及候选基因功能注释

【目的】通过对纤维品质数量性状位点(Quantitative trait loci,QTLs)定位及其基因功能注释,为分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以2个纤维品质有差异的陆地棉品种(系)中棉所49和396289为亲本构建F2群体,以高密度遗传图谱为基础,对3个环境的F2:3家系做包括细度和成熟度等在内的7个纤维品质性状QTLs定位,利用直系同源基因簇(Clusters of orthologous groups,COG)、基因本体(Gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)等数据库对QTLs做基因功能注释。【结果】获得157个与纤维品质有关的QTLs,分布于20条染色体上,A03、A04、D02、A11和D07等有较多性状的QTLs聚集,可能是控制纤维品质性状的关键染色体。共获得13个稳定QTLs,其中qFL-A03-1和qFin-A11-4在3个环境中重复出现,另有9个QTLs则在2个环境中重复出现。通过COG、GO和KEGG对QTLs进行基因功能注释,共获得4 763个候选基因,3个数据库分别注释到2 416、4 188和2 512个基因,在稳定QTLs中共注释到429个基因,其中一些基因可能与纤维品质关系密切。【结论】利用高通量测序获得的高密度遗传图谱有助于获得较多QTLs,有利于纤维品质相关候选基因的筛选及性状的改良,提高育种效率。     

高品质陆地棉与不同类型品种杂种的遗传及优势分析

 比较分析了高品质棉与高品质棉、常规品质转Bt基因抗虫棉杂交组合主要性状的遗传效应和杂种优势。结果表明,两类杂种的子棉产量存在极显著的加性和显性效应;高×高杂种的株铃数和铃重具有极显著的显性效应,高×常抗杂种受加性和显性效应共同控制;两类杂种的纤维品质性状以加性效应为主,但显性效应对纤维长度也起较大作用。高×高杂种的F₁子棉产量和株铃数具有正向超亲优势,高×常抗杂种表现为负向超亲优势;两类杂种的纤维长度和麦克隆值具有较小的正向平均优势,比强度具有负优势。高×高杂种可以在保持亲本良好品质的基础上,利用产量和产量性状的正向超亲优势来提高产量。     

QTL Mapping of Fiber Quality in Low-Generation Upland Cotton Populations and Functional Annotation of Candidate Genes

[Objective] This article aims to provide a theoretical basis for molecular marker-assisted breeding by quantitative trait loci (QTLs) mapping and gene function annotation of fiber quality. [Method] F₂ populations were constructed using the two cotton cultivars (lines), CCRI 49 and 396289, as parents. Based on high-density genetic maps, the F_2:3 families with three environments were included in the F2 population. The QTL mapping of seven fiber quality traits including fineness and maturity, etc., was performed using the Clusters of orthologous groups (COG), Gene ontology (GO), and Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) databases to annotate QTLs for gene function. [Result] A total of 157 QTLs related to fiber quality were obtained and distributed on 20 chromosomes. QTLs with more traits on A03, A04, D02, A11 and D07 chromosomes clustered and may be the key chromosomes controlling fiber quality traits. A total of 13 stable QTLs were obtained, of which qFL-A03-1 and qFin-A11-4 were repeated in three environments, and nine other QTLs were repeated in two environments. And 4 763 candidate genes were annotated, with 2 416, 4 188, and 2 512 genes being annotated in COG, GO, and KEGG, respectively. Among them, 429 genes were annotated in stable QTLs. Some of these genes may be closely related to fiber quality. [Conclusion] The high-density genetic map obtained by high-throughput sequencing can help to obtain more QTLs, which is beneficial to the screening of candidate genes related to fiber quality and the improvement of fiber traits, and improves the breeding efficiency.