陆地棉与海岛棉纤维发育的比较研究 Ⅱ.棉纤维的伸长、加厚和纤维品质

对大田生长的陆地棉(G.hirsutum L.)和海岛棉(G.barbadense L.)8个品种的纤维伸长、次生壁加厚及成熟纤维的品质的研究表明:纤维的伸长符合方程 Y=a_0+a_1x+…+a_5x~5。北农-1在开花后14d 纤维伸长最快,到24d 停止伸长;海7124在开花后12d 伸长最快,到25d 停止伸长;8763依在开花后18d 伸长最快,到36d 停止伸长。纤维的伸长与次生壁加厚相重叠,8763依和海7124的重叠程度比北农-1大。品种间纤维品质差异的原因在于纤维发育上的不同。与品质关系最大的纤维发育特征是纤维快速伸长期的长短,纤维伸长与次生壁加厚的重叠程度。     

陆地棉与海岛棉纤维发育的比较研究 Ⅰ.棉纤维的分化

对大田生长的陆地棉(Gossypium hirsutum L.)和海岛棉(G.bardadense L.)7个品种的纤维分化进行的比较研究表明,各供试品种首先在珠柄顶部突起纤维细胞,后在合点区和腰区,最后在珠孔区。纤维突起的时间和开花当天的 F/E 值(胚珠上纤维细胞数与胚珠表皮细胞总数的比值)因种和品种而异,纤维开始突起的时间与铃期有关。温度影响纤维的分化并最终影响单粒种子上的纤维量,纤维分化的最适温度为25～30℃。     

陆地棉与海岛棉抗氧保护酶差异的比较

选用7份陆地棉、4份海岛棉为试材,比较了陆地棉和海岛棉不同发育阶段的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性的变化差异性。结果表明,海岛棉和陆地棉的SOD有不同的变化规律;评价SOD关键时期是花铃期以后。陆地棉的CAT活性不同材料有不同规律,评价关键期和材料直接相关;4份海岛棉材料的CAT有一致的变化规律,均在7月20日出现高峰,建议评价关键期为始花期;海岛棉和陆地棉的POD活性表现略有差异,评价陆地棉和海岛棉关键期为吐絮期。通过对抗氧保护酶活性的研究从而为海岛棉改良陆地棉提供参考。     

陆地棉与海岛棉两个末端氧化酶差异的比较

[目的]研究陆地棉与海岛棉2个末端氧化酶的差异,为陆海杂交育种材料选择提供理论依据。[方法]选用7份陆地棉、4份海岛棉为供试材料,比较了陆地棉和海岛棉不同发育阶段的抗坏血酸氧化酶（AAO）和多酚氧化酶（PPO）活性的变化的差异性。[结果]陆地棉和海岛棉2种末端氧化酶在整个发育进程中有相似的变化规律,AAO活性前期低后期高,且前期出现峰值;PPO活性表现为2个波峰,PPO前期活性高于后期,海岛棉PPO第1个波峰明显高于第2个波峰,陆地棉差异不大。[结论]海岛棉与陆地棉AAO、PPO活性在7月4日和8月6日的量存在差异,有可能为陆海杂交后代选育提供理论指导。     

海岛棉与陆地棉纤维C4H1基因克隆及表达分析

[目的]研究海岛棉与陆地棉纤维不同发育时期C4H1基因的表达和结构差异.[方法]分别从海岛棉和陆地棉纤维中克隆C4H1基因的cDNA全长,并利用DNAMAN、MEGA3.1等软件进行C4H1基因的生物信息学分析;采用半定量和实时荧光定量PCR方法,比较海岛棉和陆地棉不同发育时期的棉纤维中C4H1基因的表达水平.[结果]C4H1基因在海岛棉与陆地棉纤维发育不同时期表达具有差异,海岛棉中该基因的表达高峰期在20 DPA,而陆地棉中该基因的表达高峰期在15 DPA.该基因的核酸序列在两种棉花中存在差异,并导致其编码蛋白的氨基酸序列也存在差异,且海岛棉C4H1蛋白中Thr(苏氨酸)含量高于陆地棉,蛋白等电点也耍高于陆地棉.[结论]海岛棉中C4H1基因的表达高峰期晚于陆地棉,两个棉种C4H1蛋白氨基酸序列的差异可能导致其理化性质及生物学功能的改变,为发掘海岛棉纤维品质优异基因奠定了基础.     

不同陆地棉纤维发育重要阶段形态学差异比较

[目的]研究不同陆地棉品种纤维发育形态学变化,比较棉纤维发育重要阶段的形态学差异.[方法]以新陆中82号、新陆中70号、新陆中38号以及15-1242为材料,在扫描电镜观察纤维在开花前1 d至开花后1 d的胚珠、发育21和28 d的纤维以及成熟纤维.[结果]随着开花时间的增加,胚珠表皮细胞的突起数量或伸长数量逐渐增加,...     

陆地棉与海岛棉干物质累积分配特性

供试的四个陆地棉品种地上部分干物质累积速度和数量，从现蕾至吐絮始终高于四个海岛棉品种；陆地与棉与海岛棉的所有品种干物质累积速率最快的时间均在初期至有效花期期间。但海岛棉干物质累积最大量到８月２５日止，陆地棉则持续到９月９日；不同时期干 物质分配率的特点是；苗期；叶〉茎，苗期：叶〉茎〉蕾，花苗期：叶〉茎〉铃〉蕾〉花；铃期；铃〉茎〉叶；株铃重累积的最快速率时间，陆地棉与海岛棉均在７月２６日至８月２５日     

陆地棉与海岛棉几种生理生化指标差异的研究

以6个陆地棉材料、4个海岛棉材料为供试材料,测定了棉花整个发育进程中可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量,分析了陆地棉、海岛棉发育进程中可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量的变化差异。结果表明,陆地棉和海岛棉比较,可溶性蛋白质、可溶性糖含量有相似的变化规律,但其绝对含量有差异;脯氨酸含量陆地棉和海岛棉有不同的变化规律。推测陆地棉、海岛棉的可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸可能有不同的生理生化调控机制。     

陆地棉纤维品质相关QTL定位研究

 【目的】以湘杂棉2号和中棉所28两个具有共同亲本的陆地棉强优势杂交种的F2为作图群体,构建覆盖率较高的遗传图谱,发掘稳定的纤维品质相关QTL,为标记辅助选择提供依据。【方法】利用SSR标记和JoinMap3.0软件构建陆地棉连锁图,利用Win QTLCart 2.5的复合区间作图法分别对2群体6个纤维品质相关性状在F2和F2:3中进行QTL定位。【结果】利用包含245个多态位点、全长1 847.81 cM的遗传图谱检测纤维品质QTL。中棉所28群体在多环境平均值的联合分析中检测到22个QTL,三环境分离分析中检测到39个QTL;湘杂棉2号群体分别检测到18个和51个QTL。在A3、D2、D9等染色体上有QTL成簇分布现象,并在2个群体中发现一些不受环境影响,稳定遗传的QTL。纤维长度、纤维强度、麦克隆值和伸长率4个性状在2个群体中发现有8对共同QTL。【结论】这些稳定遗传的QTL可以用于分子标记辅助纤维品质改良的育种选择。     

棉花3个脂肪酸碳链延长基因的cDNA克隆和表达分析

【目的】克隆棉花脂肪酸合成碳链延长的3个重要基因,分析它们的基因表达及其对逆境胁迫的反应,为棉花高油分育种和抗逆育种提供候选基因。【方法】采用同源克隆的方法,克隆陆地棉脂肪酸合成碳链延长3个重要基因GhKAR、GhHAD和GhENR的cDNA全长;应用生物信息学方法,分析克隆基因编码蛋白的特性;通过RT-PCR,分析目标基因的组织表达特征、时空表达水平和非生物胁迫条件下的表达特性。【结果】GhKAR和GhENR属于NADB Rosemann超基因家族,GhHAD属于hotdog超基因家族;GhKAR、GhHAD和GhENR的cDNA全长分别为1 119、906和1 318 bp,分别编码283、221、394个氨基酸;它们在根、茎、叶及胚珠发育不同时期均有表达。3个基因在高油材料中的基因表达水平都高于低油材料;20DPA（days post anthesis）到30DPA是高低油材料油分积累的主要时期,而30DPA到成熟期是高低油材料油分含量差距产生的关键时期。20DPA低油材料3个基因均有一个表达低值,高油材料基因表达量则持续升高;30DPA时表达量达到最高,其中,对于GhHAD和GhENR的表达量,棉花高油材料为低油材料2倍以上。不同非生物胁迫的诱导表达分析表明,GhKAR、GhHAD和GhENR都不同程度地受低温诱导,GhKAR和GhHAD在ABA诱导时上调表达,但都不受MeJA诱导表达;而GhENR在MeJA诱导2 h时上调表达,之后逐渐下调,受ABA诱导不明显。【结论】获得了GhKAR、GhHAD、GhENR 3个基因cDNA全长,通过基因表达特征分析,3个基因的表达可能对种子油分积累起着重要作用,同时在棉花抗逆方面也起一定的生理作用。     

陆地棉纤维性状的遗传分析

利用生育期不同的陆地棉(G.hirsutum L.)亲本,配制了5个组合的 P_1,P_2,F_1,F_2,B_1,B_2各6个世代。应用多元分析法,对棉花纤维性状进行了遗传分析。结果表明:绒长整齐度、纤维宽度以加性效应为主;2.5%跨长、纤维细胞壁厚度由显性及上位效应控制;比强度以加性和显性和显性×显性效应为主;伸长率、麦克隆值、腔/壁和纤维素含量的遗体成份中,上位效应占有较比重。绒长整齐度和比强度、伸长率、麦克隆值、纤维宽度、纤维素含量间;比强度和伸长率,纤维素含量间;伸长率和麦克隆值、纤维素含量间;壁厚与纤维宽度间均呈极显著的正相关。整齐度与2.5%跨长间;麦克隆值与纤维素含量间;壁厚与腔壁/壁间均呈免相关或极显著的负相关。分析还表明:伸长率,整齐度和纤维素含量与比强度的关系最密切。     

利用F2及其衍生群体定位陆地棉产量和纤维品质性状QTLs

以陆地棉(Gossypiumhirsutum L.)丰产品种中棉所35和优质品种渝棉1号杂交产生的F2群体为材料,利用SSR标记构建了包含46个连锁群和303个位点的连锁图谱.该图覆盖2 543.6 c M,约占四倍体棉花基因组的57.2%,标记间平均距离为8.4 c M.应用MQM作图法分析F2及其衍生群体家系的产量和纤维品质性状,共得到25个产量和23个纤维品质性状QTLs,其中1个QTL(qFS07-1)在3个环境下检测到,2个QTLs(qFS20-1和qFS21-1)在2个环境下检测到.在检测到的QTLs中,22个分布在A亚组,26个分布在D亚组.     

不同温度条件下接种棉花枯萎病菌海岛棉和陆地棉抗病性研究

[目的]比较海岛棉和陆地棉抗枯萎病性差异,确定海岛棉和陆地棉室内抗病性鉴定方法,分析海岛棉和陆地棉病程反应机制,为今后的棉花抗枯萎病性研究奠定基础.了解海岛棉枯萎病发生规律和抗病机理,揭示不同类型棉花品种抗病性的机制,为今后培育抗病新品种开展海岛棉抗病鉴定、分子育种奠定基础.[方法]在不同温度条件下,分别对海岛棉和陆地棉接种枯萎病菌,考察海岛棉和陆地棉的发病特性,利用方差分析,比较海岛棉和陆地棉以及不同品种间在不同温度条件下的抗性差异.[结果]不同品种在不同温度下的感病情况存在差异,棉花品种在25℃受到棉花枯萎病的感染最为严重,海岛棉品种比陆地棉品种感病程度重.[结论]不同温度条件下枯萎病对海岛棉和陆地棉影响不同,棉花感枯萎病程度随温度的升高而加重,以25℃条件下感病程度最为严重;不同棉花种对枯萎病的抗、感病性不同,一般条件下陆地棉不宜感病,海岛棉较为感病,海岛棉品种比陆地棉品种感病程度较重.     

陆地棉叶绿素质量分数QTL定位

为了在分子水平上探讨棉花叶绿素质量分数的遗传规律,利用重组近交系群体T586×渝棉1号的270个F2:7家系为材料,构建了包括604个标记和覆盖棉花基因组3 140.9 cM的重组近交系遗传连锁图谱;2007-2008年在西南大学歇马科研基地,用日本产叶绿素计(SPAD-502)测定亲本和家系的叶绿素质量分数;采用复合区间作图法(MQM),对棉花叶绿素质量分数进行数量性状位点(QTL)分析.检测到4个与叶绿素质量分数相关的QTL,分别位于第6,15,19和25染色体,其中有2个QTL在1个环境下检测到,解释表型变异的5.4%和4.6%;在2个环境下检测到2个QTL,解释表型变异的8.2%,4.8%,23.9%和14%.本研究的QTL定位将有助于叶绿素质量分数的精细定位和棉花高光效育种的分子标记辅助选择.     

Major Gene Identification and Quantitative Trait Locus Mapping for Yield- Related Traits in Upland Cotton （Gossypium hirsutum L.）

Segregation analysis of the mixed genetic model of major gene plus polygene was used to identify the major genes for cotton yield-related traits using six generations P1, P2, F1, B1, B2, and F2 generated from the cross of Baimian 1 x TM-1. In addition to boll size and seed index, the major genes for the other five traits were detected： one each for seed yield, lint percentage, boll number, lint index; and two for lint yield. Quantitative trait locus/loci （QTL） mapping was performed in the F2 and F2：3 populations of above cross through molecular marker technology, and a total of 50 QTL （26 suggestive and 24 significant） for yield-related traits were detected. Four common QTL were discovered： qLP-3b（F2）/qLP-3（F2：3） and qLP-19b （F2）/qLP-19（F2：3） for lint percentage, qBN-17（F2）/qBN-17（F2：3） for boll number, and qBS-26b（F2）/qBS-26（F2：3） for boll size. Especially, qLP- 3b（Fz）/qLP-3（F2：3）, not only had LOD scores 〉3 but also exceeded the permutation threshold （5.13 and 5.29, respectively）, correspondingly explaining 23.47 and 29.55% of phenotypic variation. This QTL should be considered preferentially in marker assisted selection （MAS）. Segregation analysis and QTL mapping could mutually complement and verify, which provides a theoretical basis for genetic improvement of cotton yield-related traits by using major genes （QTL）.     

陆地棉PHYB基因生物信息学分析

[目的]对陆地棉PHYB基因有一个全面的认识和生物信息学分析.[方法]在陆地棉异源四倍体标准系TM-1基因组数据库中共鉴定获得2个PHYB基因,这2个基因分别分布在A10和D10亚基因组.利用生物信息学方法对这两个基因进行初步分析.[结果]棉花的PHYB具有其他植物PHYB相同的基序和结构域,不管是数目还是分部位置都比较一致;不同植物的PHYB氨基酸序列同源性比对及构建的进化树都显示棉花的PHYB同可可的在同源性和进化关系上都是最高的,同水稻、玉米等单子叶植物的同源性及进化关系较低;基因结构的比对结果同样显示植物PHYB基因在进化上比较保守;棉花PHYB存在几十个可能磷酸化的位点,这些位点的磷酸化作用可能影响光敏色素的功能及其介导的信号通路.[结论]该研究结果为陆地棉PHYB基因的克隆和功能研究提供了理论基础.     

转反义GhADF1基因对陆地棉纤维品质的影响

 【目的】将反义的棉花GhADF1基因导入陆地棉基因组,进一步了解抑制GhADF1基因对棉花纤维品质的影响。【方法】构建了GhADF1基因的反义植物表达载体,通过农杆菌介导法转化陆地棉（Gossypium hirsutum L.）品种Coker312。【结果】通过PCR检测卡那霉素抗性选择和系统选育获得3个不同转基因事件纯合系（A5、A9、A20）,Southern blot显示：反义GhADF1基因已整合到受体基因组中,且能稳定遗传。转基因纯合系连续3代纤维品质分析显示,它们的纤维比强度和长度与对照相比都显著提高。【结论】转反义GhADF1基因可以提高棉花纤维比强度和长度,改善棉纤维品质。     

转基因抗虫组合在棉花杂种优势利用中增产原因剖析

通过两年一点 7× 7半双列杂交试验 ,对转基因抗虫棉杂种优势的增产原因进行了研究 ,结果表明 ,参试 6个抗虫杂交组合 (共有 2 1个杂交组合 )中有 5个在籽、皮棉产量杂种优势居前 5名 ,这主要是由于外源抗虫基因的存在 ,增加了单铃种子数、单株成铃数和平均单铃重等的缘故。