棉花优异品质及抗性基因挖掘与分子育种

棉花品质、产量、抗性等均是多基因控制的数量性状,其表现型受基因型和环境的共同影响,且纤维品质和产量性状之间存在较大的负相关,采用常规育种手段实现棉花纤维品质与产量的同步改良具难度很大,针对棉花品质、产量、抗性等性状形成的遗传基础这一关键科学问题,棉花品种分子设计研究团队以陆陆种内分离群体、陆海种间分离群体等材料,交叉利用分子数量遗传学、功能基因组学和分子育种学等研究手段,在陆地棉优质品质及抗性基因挖掘、海岛棉优质品质及抗性基因挖掘以及分子标记辅助方法开发及棉花新品种培育等方面取得了一系列研究成果。为棉花品质、产量、抗性性状形成的同步改良奠定了重要基础。     

南京农业大学棉花遗传学和基因组研究取得新突破

<正>日前,《自然-遗传学》(Nature Gene tics)杂志在线发表了南京农业大学、浙江大学、中国农业科学院棉花研究所等单位共同完成的科研成果《基因组分析发现棉花品种改良特性、鉴定出纤维品质和产量性状关联位点》(Genomic     

新疆陆地棉经济性状优异等位基因位点的遗传解析

【目的】基于SSR(Simple sequence repeat,简单序列)标记展开对陆地棉经济性状的关联分析,挖掘优异等位变异位点,解析新疆陆地棉经济性状的遗传基础,为新疆陆地棉的遗传机理研究和高效的陆地棉分子设计育种提供理论依据。【方法】利用筛选出覆盖棉花全基因组的73对SSR标记对新疆156份陆地棉品种进行多态性扫描;采用R语言绘制boxplot图,利用TASSEL软件进行关联分析,挖掘与产量、纤维品质性状相关联的优异等位变异位点。【结果】通过对6个环境下新疆陆地棉品种的产量、品质相关性状进行关联分析,获得与产量性状相关的等位变异位点10个,表型变异解释率为6.69%～9.88%,平均值为8.43%;与纤维品质性状相关的等位变异位点23个,表型变异解释率为3.73%～13.22%,平均值为7.52%。其中22个QTL(Quantitative trait locus)已被报道,有10个QTL的关联性状与前人研究一致。【结论】新疆陆地棉品种的群体遗传结构简单,连锁不平衡水平低,6个环境条件下表型性状变化趋势较稳定。基于SSR的关联分析,发掘了与产量和纤维品质相关的优异等位变异基因及聚合优异等位基因位点的典型材料。     

海陆渐渗系棉花主要纤维品质性状的QTL定位分析

本研究以海陆渐渗系13-1×辽棉12组配的195个单株的F2群体为作图群体,构建遗传连锁图谱,挖掘与纤维品质相关稳定的QTL,为标记辅助13-1选择育种提供依据。本研究利用SSR标记和Joinmap3.0软件构建遗传连锁图谱,并通过Ici Mapping完备区间作图法对F2及F2:3家系进行纤维品质性状QTL定位。结果显示:构建的遗传连锁图谱包含39个多态性标记、13个连锁群,该图谱总长1 174.4 c M,覆盖棉花基因组的26.7%;共检测到37个与纤维品质相关的QTL,其中伸长率2个,整齐度9个,马克隆值19个,比强度7个,分布在10个染色体上。19个有利等位基因来自海陆渐渗系13-1,18个有利等位基因来自辽棉12,发现两个稳定的QTL位点,可作为海陆渐渗系棉花纤维品质基因功能研究的候选基因。本研究筛选出的多态性标记可辅助前期选择。     

棉花产量与纤维品质育种主要方法的简要剖析

棉花是一种常异花授粉农作物,产量和优良的纤维品质是棉花育种的重要目的.目前棉花品种的产量与纤维品质之间大部分成反比,很难同时改善棉花纤维品质与产量.导致棉花产量与纤维品质无法同时提高的原因是不利性状基因与目标性状基因连锁.要同时提高纤维品质和产量,必须从育种方法入手,文章基于棉花的生理特性和生长规律,分析棉花产量和纤维品质育种的遗传基础,重点研究棉花育种方法,以达到同时提高棉花产量和纤维品质的目的.     

棉花陆海渐渗系双交分离群体产量和纤维品质性状的QTL定位

【目的】利用海岛棉染色体片段渐渗系对棉花产量和纤维品质相关QTL(Quantitative trait locus)进行定位。【方法】以陆地棉中棉所45和海岛棉海1高代回交自交获得的4个优质海岛棉染色体片段渐渗系MBI7115、MBI 7412、MBI 7153、MBI 7346为亲本,通过[(MBI 7115×MBI 7412)×(MBI 7153×MBI 7346)]构建双交F_1及F_(1:2)群体。利用微卫星标记(Simple sequence repeat,SSR)对亲本及双交F_1进行基因型分析,并对F_1、F_(1:2)群体的产量和纤维品质相关性状进行QTL定位。【结果】4个渐渗系遗传背景恢复到轮回亲本中棉所45的比例均在97%以上,在2个群体中共检测到41个QTL,分布在11条染色体上。其中与纤维品质相关的有30个,表型贡献率在1.11%~11.80%;与产量相关的有11个,表型贡献率在1.09%~13.57%。【结论】有5个纤维品质相关的QTL能同时在2个群体中检测到且均为新发现的QTL。这一结果为进一步精细定位和开展棉花分子标记辅助育种提供了重要依据。     

2019年中早熟棉花品种（系）比较试验

对兵团第二师种植的棉花品种(系)进行比较试验,鉴定其丰产性、纤维品质、综合表现及与对照品种的差异,客观评价参试棉花品种(系)特性与生产利用价值,为推广提供科学依据。试验结果表明,在参试的9个棉花品种(系)中,新陆中38号棉花品种产量和纤维品质表现均较突出,新陆中54号和新陆中74号品种霜前皮棉产量较高。     

不同水肥模式对棉花生长、产量及品质的影响

选用兵团第二师三十四团主栽的棉花品种中棉所88号为供试材料,采用水肥优化模式和目前兵团第二师生产上大面积应用的栽培技术进行田间比较试验,研究2种技术措施对棉花产量和纤维品质的影响。结果表明:应用水肥优化栽培技术的棉花产量较高,纤维品质较优,同时可节约肥料投入,降低生产成本,减少环境污染;肥、水的合理运筹,及早满足棉花苗期对水分和养分的需要,株、行距的合理配置,减小膜上宽行距离,加大窄行和单株距离,可使棉花个体发育(包括铃重、纤维等)更加充分,结铃部位更加合理,从而可提高棉花纤维品质与产量。     

部分棉花野生种和多年生种种籽含油量和种籽指数的遗传变异

棉花是世界上最重要的纺织纤维作物和第二重要的油料作物。已鉴定出8个二倍体基因组群(A到G和K)。棉花野生种是改良棉花品种的重要遗传资源。棉花育种目标的重点是产量和纤维品质，但种籽含油量高的品系也是我们所期望的。在棉花育种中利用野生种和多年生物种在改良种籽含油量方面有一定价值，特别是无腺种籽的野生物种，如     

棉花苗期氮效率对其产量性状和品质性状的影响

为探明不同棉花品种的氮营养代谢特性和培育氮高效棉花品种提供参考,以30个棉花品种为材料,设置施氮和不施氮两个处理,采用漂浮育苗法培育棉苗,对其苗期的氮效率进行了比较研究,并对各品种棉花的产量性状和纤维品质也进行了测定。结果表明,在氮胁迫情况下,棉花苗期植株的叶绿素含量、含氮量、氮积累量及叶绿素饱和ETR值都产生明显的降低趋势;根据苗期测定的20个指标进行的主成分分析结果表明,前3个主成分的累积方差贡献率已达到80%以上,棉苗三叶一心时期的总相对干重、总氮积累量、地上部含氮量、地上部相对含氮量,地下部含氮量和地下部相对含氮量等6个指标可代表所有供试品种所有参评性状的绝大部分信息;根据这6个指标对这30个棉花品种进行了聚类分析,同时根据这些品种的大田产量性状和纤维品质性状也进行了聚类分析,通过对这3种不同聚类结果的综合分析表明,棉花苗期氮效率与成熟后的产量和纤维品质是有一定的影响,苗期氮效率高的‘鄂棉14’、‘泗棉4号’、‘湘棉10号’、‘衡棉4号’和‘川棉56’等棉花品种,成熟后的产量高,纤维品质也相对优良,而‘鲁棉12号’、‘辽棉15’和‘新陆早20’等苗期氮效率低的品种,成熟后的产量较低,纤维品质也相对较差。     

棉花吐絮典型外观形态分析

棉花吐絮特性是棉花性状重要指标之一,与棉花纤维品质和产量关系密切。关于棉花纤维品质、产量等影响因素的研究较多,吐絮外观形态的分析较少。随着棉花生产机械化的发展,机械采摘要求棉花生育期120d左右,吐絮集中,同时要求含絮力强有一定的抗风和抗冲撞力,有利于机械一次性采摘,因此吐絮外观形态研究越来越重要。本研究通过测定8个品系两种吐絮典型外观形态样品纤维品质和产量构成指标,分析吐絮外观形态与棉花纤维品质和产量的内在联系,旨在为棉花遗传育种和棉花实际生产提供参考。     

陆地棉遗传图谱构建及产量和纤维品质性状QTL定位

利用3 458对SSR引物筛选陆地棉中棉所35和渝棉1号间的多态性引物, 获得173对。以多态性引物检测(渝棉1号×中棉所35)F₂群体180个单株的标记基因型, 共获得178个标记位点。构建的遗传连锁图谱包括148个标记, 36个连锁群, 总长1 309.2 cM, 标记间平均距离8.8 cM, 覆盖棉花基因组的29.5%。36个连锁群中的28个分别被定位于20条染色体, 8个连锁群未定位于染色体。以渝棉1号×中棉所35的F₂、F_2:3群体的产量、纤维品质性状鉴定结果, 利用区间作图方法, 检测到4个产量性状QTL, 即2个衣分(LP)、1个铃重(BW)、1个籽指(SD); 5个纤维品质性状QTL, 即1个纤维长度(FL)、2个纤维比强度(FS)和2个纤维细度(FF)。LP1、BW、SD、FL和FS1被定位于第7染色体, LP2、FS2、FF1和FF2被分别位于第15、21、9和20染色体。5个纤维品质QTL的有利等位基因均来源于渝棉1号。     

棉花单核苷酸多态性标记研究进展

单核苷酸多态性标记已在农作物研究中得到广泛应用并取得重大进展。为了便利棉花SNP(Single nucleotide polymorphism)标记的研究和应用,介绍了利用基因芯片、简化基因组测序、重测序等在棉花中开发SNP标记的方法 ,综述了SNP标记在棉花遗传图谱构建、数量位点的定位和分子标记辅助育种、基因组测序以及系统进化等研究中的应用。并对异源四倍体棉花中SNP标记开发时,同源序列位点和部分同源序列位点上的SNP标记辨别问题进行了系统探讨,对其快捷的开发、检测方式和在数量基因定位中的应用前景进行了展望。     

超宽膜等行距种植模式对棉花产量及品质的影响试验

对采取超宽膜等行距模式种植的棉花生物学性状、产量性状及纤维品质进行调查分析,结果表明,超宽膜等行距种植模式较常规对照种植的棉花产量和品质均有所提升,其中,籽棉产量增幅6.3%,绒长增加0.1 mm,整齐度高0.9%,断裂比强度高0.9 cN/tex。超宽膜等行距种植模式对棉花提质增效有促进作用,可在库尔勒垦区推广应用。     

123份棉花育种材料的综合评价分析

对123份棉花育种材料进行综合评价,旨在全面了解棉花主要性状间存在的关系。对产量、抗病性及纤维品质等性状进行相关性分析,并进行了纤维品质性状聚类分析。结果表明：（1）枯萎病、黄萎病病情指数、单株皮棉产量、子棉产量和单株铃数的变异系数较大,品质性状变异系数相对较小。（2）与子棉产量有极显著正相关的性状有6个,其中单株皮棉产量和铃重相关系数较高;上半部平均长度与整齐度指数相关系数为0.69**,与伸长率相关系数为0.78**;伸长率与断裂比强度相关系数为-0.62**,与整齐度指数相关系数为-0.63**。马克隆值与铃重相关系数最大为0.51**。（3）据品质性状聚类,123份材料被分为三类。研究为育种材料的杂交组配和培育高产优质抗病的棉花新品种提供理论和参考依据。     

棉花纤维强度分子标记辅助育种效果初报

运用与一个已定位的高强纤维QTL紧密连锁的3个SSR标记对7235的BC2F2代分离群体及其家系进行分子检测,目的是验证此标记在不同的棉花遗传背景及群体中辅助选择的可行性和有效性,并为快速有效地改良棉花纤维品质提供理论依据.     

品种和整枝方式对棉花产量及品质构成因素的影响

为了探究简化栽培措施对不同类型棉花品种产量和纤维品质性状的影响程度,以3种类型棉花品种为试验材料,在中等密度（5.2万株/hm²）条件下研究常规整枝和不整枝2种栽培方式对棉花产量及纤维品质性状的影响。结果表明整枝措施对不同类型棉花品种的铃重、籽指、衣分、纤维长度、马克隆值、整齐度指数、伸长率均没有显著影响,对纤维比强度影响显著(F=7.27);整枝和品种类型对棉花产量构成因素（铃重、籽指、衣分）和纤维品质性状均没有互作效应。在种植密度5.2万株/hm²时,整枝措施能提高棉花品种的纤维比强度,对棉花产量构成因素（铃重、籽指、衣分）无显著影响。     

引进北疆棉花品种在阿拉尔垦区的适应性分析

2016年从新疆北疆引进12个当地主栽棉花品种在阿拉尔垦区进行品比试验,通过对供试各品种的生育期、丰产性及纤维品质等进行分析。结果表明,部分供试棉花品种(系)在南疆种植生育期明显延长,与阿拉尔垦区中早熟棉花品种生育期相当,综合产量、纤维品质及抗病性表现可以看出,供试棉花品种(系)中第五师的14-3表现较好。     

中国棉花纤维品质检验和评价的研究进展

 在综述国内外棉花纤维主要品质指标研究进展和棉花纤维品质评价方法的基础上,比较并论述了棉花色特征指标如明度指标光反射率（Rd）和饱和度指示纤维黄度（+b）和传统棉花纤维品质指标如目测等级、长度、强度和细度的测定与应用,以及生态和气候类型对棉花纤维品质的影响等方面的研究进展。分析了棉花纤维品质指标与棉花色特征指标的关系。综述了在棉花质量标准革新与国际化背景下开展棉花色特征质量评价体系研究的重要性及色特征研究的发展前景。展望在构建棉花色特征气象生态模型基础上建立中国棉花分类分级系统的必要性,提出了将生态模型与GIS进行结合,对棉花纤维品质指标、生态指标和棉花纤维色特征的空间地域分异评价与预测。     

基于重测序的陆地棉InDel标记开发与评价

碱基插入/缺失(InDel)是基因组中丰富的遗传变异形式。InDel以其密度高、易于基因型分型等优点成为分子标记开发的理想来源。本研究利用262份陆地棉品系重测序数据鉴定的InDel位点,在全基因组范围内设计了3206个InDel标记并挑选均匀分布的320个标记进行验证。320个标记筛选出87个多态性标记,多态性率为26.88%。利用多态性标记对不同地理来源的262份陆地棉种质资源进行基因分型,共检测到160个等位位点;多态性信息含量(PIC)为0.0836～0.3750,平均值为0.3073;基因多样性指数变异范围为0.0874～0.5000,平均值为0.3876,表明我国陆地棉遗传基础相对狭窄。群体结构分析将262份陆地棉品系大致划分为2个亚群,聚类分析和主成分分析的结果与之基本一致。采用混合线性模型(Mixed linear model)对6个纤维品质性状的关联分析检测到65个关联位点(P 0.01),各位点对表型变异贡献率为2.57%～8.12%。本研究旨在利用重测序数据开发全基因组范围的可用于凝胶检测的InDel标记,为棉花种质资源研究和分子标记辅助选择育种提供便捷工具。