利用陆海杂种BC1群体构建遗传连锁图谱并初步定位产量性状相关的QTL

摘要：本研究利用中棉所36和海1配制杂交组合,并用中棉所36为轮回亲本构建回交群体(BC1F1, BC2F1和 BC1S1)。用亲本和F1对新开发的2102对SSR引物进行多态性筛选,共筛选到317对含有海1显性带的引物,占筛选引物总数的15.08%;最终对其中的275对引物进行了BC1F1群体扩增,获得306个SSR标记差异位点。连锁分析表明（LOD=6.5）,有254个标记位点连锁,分布在42个连锁群中,覆盖2252.36cM,约占棉花基因组的50.05%;平均每个连锁群有6.08个标记,覆盖53.63 cM;标记间平均间距为8.87cM。利用BC1F1、BC2F1和BC1S1三个不同世代分离群体产量性状数据,共定位16个产量性状QTL,解释表型变异5.77%～19.86%。其中,衣分6个,铃重6个,籽指4个。有9个增效基因来自陆地棉亲本中棉所36,7个增效基因来自海岛棉亲本海1,说明了表型性状较差的品种同样可能含有可用于性状改良的增效基因。控制衣分的3个QTL可在不同的世代稳定检测到,效应稳定,增效基因均来自高值亲本陆地棉,为进一步分子标记辅助选择奠定了基础。     

基于黄褐棉导入系的棉花衣分QTL定位研究

[目的]利用黄褐棉导入系(Introgression Lines,ILs),在构建分子遗传图谱的基础上,检测与衣分相关的数量性状位点(Quantitative Trait Locus,QTLs),以期发现黄褐棉中用于改良陆地棉的衣分QTL,服务于棉花产量的分子育种。[方法]以陆地棉PD94042为受体亲本,黄褐棉(Gossypium mustelinum)为供体亲本,两者杂交后代与陆地棉亲本回交,进而建立高世代回交群体并选择构建CSILs,通过种植黄褐棉CSILs,提取DNA展开微卫星标记(SSR)实验,构建遗传连锁图谱;并将所得基因型数据和表型数据相结合,用Win QTL Cart2.5软件开展导入系群体的衣分QTL定位。[结果]利用基于黄褐棉导入系的遗传图谱检测衣分QTL,成功检测到21个衣分相关QTLs,解释表型变异范围为19.3%～42%。其中,主效QTL qLP-3在2个环境中均被检测到,其增效基因均来自于黄褐棉,因此可能对标记辅助选择有重要意义。[结论]利用黄褐棉导入系群体成功鉴定出21个衣分相关的QTLs,该结果为棉花衣分分子标记辅助育种工作提供了借鉴及依据,也为后续进一步开展QTL精细定位奠定了基础。     

利用陆海杂种BC1群体构建棉花遗传连锁图谱并初步定位产量性状相关的QTL

利用陆地棉推广品种中棉所36和海1配制杂交组合,并用中棉所36为轮回亲本构建回交群体(BC1F1,BC2F1和BC1S1).用亲本和F1对新开发的2102对SSR引物进行多态性筛选,共筛选到317对含有海1显性带的引物,占筛选引物总数的15.08%;最终对其中的275对引物进行了BC1F1群体扩增,获得306个SSR标记差异位点.连锁分析表明(LOD=6.5),有254个标记位点连锁,分布在42个连锁群中,覆盖2252.36 cM,约占棉花基因组的50.05%;平均每个连锁群有6.08个标记,覆盖53.63 cM;标记间平均间距为8.87 cM.利用BC1F1、BC2F1和BC1S1三个不同世代分离群体产量性状数据,共定位16个产量性状QTL,解释表型变异5.77%/～19.86%.其中,衣分6个,铃重6个,籽指4个.有9个增效基因来自陆地棉亲本中棉所36,7个增效基因来自海岛棉亲本海1,说明了表型性状较差的品种同样可能含有可用于性状改良的增效基因.控制衣分的3个QTL可在不同的世代稳定检测到,效应稳定,增效基因均来自高值亲本陆地棉,为进一步分子标记辅助选择奠定了基础.     

新疆陆地棉主栽品种部分产量性状QTL的标记与定位

【目的】在新疆特有的“矮密早”陆地棉栽培技术体系下,利用不同主栽品种（Gossypium hirsutum L.）组配F2组合筛选产量及其构成因素的QTL,为利用分子标记辅助选择提高新疆陆地棉育种效率提供理论依据。【方法】用新陆中10号、中棉所35号、军棉1号和新陆早7号4个品种构建了3个F2作图群体,连锁群构建及QTL定位使用MAPMAKER/EXP（Version 3.0b）、MapQTL5和WinQTLCartV2.5。【结果】3个作图群体图谱覆盖了除D4和D12外的棉花所有染色体,将筛选出皮棉产量、单铃重、衣分、籽指、结铃数等性状在位置、效应一致的QTL认为是一个QTL,共鉴定、筛选出产量构成因子QTL 11个。其中与籽指有关的QTL共3个,分别位于A1、A5和A7上;与衣分有关的QTL 3个,分别位于A7、A13和连锁群6上;与铃重有关的QTL 4个,定位在A7上有3个、D3上1个;与皮棉产量有关的QTL1个,定位在D3上。涉及到单铃重、衣分和籽指等与产量性状相关的QTL大部分都分布在A7染色体上的同一区域。【结论】产量相关性状的QTL分布在棉花染色体同一区域,并在不同群体或两年环境中稳定表达,这些QTL可能有助于今后新疆陆地棉分子标记辅助育种的提高。部分籽指QTL在染色体水平上的定位（A1和A5）与前人研究相同,其余QTL在染色体水平上的定位（A7、D3和A13）与前人研究不同。     

改良S1和半同胞交替轮回选择对中综4号玉米群体改良效果的研究

 对中综4号（ZZ4）玉米群体完成了4轮改良S1、半同胞交替轮回选择（简称MS1-HS交替轮回选择）。2001年在4个地点对30个NCⅡ测交组合及11个亲本（5个群体及6个测验种）进行田间鉴定。结果表明，MS1-HS交替选择对改良群体杂交种产量、产量杂种优势和配合力均十分有效。随着选择轮次的增加，各轮群体与6个测验种杂交组合的产量逐轮提高，平均每轮增加6.7%～8.1%，差异达5%显著水平。各轮改良群体与6个测验种间的产量中亲杂种优势呈逐轮明显上升的趋势，平均每轮增加211～248 kg·ha-1，除Mo17外，差异均达5%显著水平。MS1-HS交替轮回选择对改良群体产量性状的一般配合力十分有效，在产量性状的一般配合力得到改良的同时，穗部性状及株高、穗位、抽丝期、散粉期等田间农艺性状的一般配合力均获得同步的改良。但MS1-HS交替轮回选择对改良群体的特殊配合力效果有限。通过中综4号改良群体与6个测验种间杂交组合产量及杂种优势的比较研究，得出中综4号与黄早4、丹340间为强优势模式对。     

陆海杂交棉产量及重要农艺性状QTL定位

[目的]通过海7124和军棉1号构建的陆海杂交棉产量及重要农艺性状的QTL定位研究,筛选与产量及重要农艺性状紧密连锁的分子标记,提高棉花育种效率.[方法]选用陆地棉品种军棉1号和海岛棉品种海7124配制的一个包含148株F_2单株的群体,利用97对SSR标记构建了一个包含17个连锁群,长673.3 cM,标记间平均距离为17.3 cM的遗传图谱,覆盖整个棉花基因组12.2;.在此基础上对果枝始节、果枝台数、结铃数、单铃重、衣分和叶面积6个农艺性状进行了QTL定位研究.[结果]检测到3个稳定的QTL:1个与衣分相关的QTL,位于第4连锁群上;1个与果枝台数相关的QTL,位于第1连锁群上;1个与叶面积相关的QTL,位于第6连锁群上.[结论]这些QTL的效应值较大,对今后的棉花育种的分子辅助选择具有较大的意义.     

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。     

陆地棉衣分及相关性状的遗传和QTL分子标记

利用中国长江流域大面积种植的2个高衣分、高皮棉产量品种泗棉3号和苏棉16号,构建F2和F2∶3作图群体,进行高衣分及铃重、单铃种子数、籽指、衣指和百粒籽棉重等相关性状的QTL定位和分子标记筛选。利用P1、P2、F1、F2和F2∶3等群体进行联合世代遗传模型分析。结果表明:衣分以及上述相关性状多符合主基因 多基因混合遗传模型;用2 131对SSR和1 040个RAPD引物进行双亲多态性检测,仅37对SSR和5个RAPD引物具有多态性,产生43个稳定的多态性位点;QTL作图检测到的2个衣分的QTL,在F2和F2∶3群体中都能检测到。另外还检测到控制衣指的1个QTL和控制百粒籽棉重的3个QTL,与这些QTL紧密连锁的分子标记可以用于对衣分及其相关性状的分子标记辅助选择。     

陆地棉品种间杂交种鄂杂棉3号正反交后代产量性状研究

以陆地棉品种间杂交种鄂杂棉3号为材料研究产量性状,结果表明:①鄂杂棉3号杂种F1代皮棉产量比对照增产极显著,杂种F2代虽然优势程度有所下降,但与对照相比仍增产显著,且与亲本比较杂种后代增产达显著水平,均表现出增产效应。②鄂杂棉3号杂种后代皮棉产量的增加主要是由于单铃重的增加,其次是衣分。③明确了鄂杂棉3号F2代生产利用的产量优势,且能采取正反交法杂交制种,并初步探讨了强优势组合的亲本选配和筛选及杂交棉的F2代利用问题,提出了全面利用F1代的杂种优势。     

杂种棉“苏杂16”的杂种优势及F2自交衰退

以陆地棉品种间杂交种“苏杂16”为材料，连续两年测定其F1，F2的14个性状的杂种优势的自交衰退率，结果表明：（1）苏杂16F1皮棉产量及其构成因素（衣分除外）的中亲优势与竞争优势极显著水平，其中铃重优势大于结铃数优势，铃重构成因素中单铃种子数和结籽效率的杂种优势极显著，纤维品质性状中，比强谨亲优势显著，竞争优势极显著。（2）苏杂16F2皮棉产量及构成因素（衣分除外）的杂种优势虽存在衰退现象，但中亲优势与竞争优势仍达显著或极显著水平，其中铃数优势大于铃重优势，铃重构成因素中以子指的优势为主。（3）苏杂16F1，F2的衣分均具微小中亲优势，而竞争优势显著低于对照组“泗棉3号”，纤维整剂度均本及对照接近，麦克隆值的竞争优势无意显著，F1，F2的株高杂种优势分别达极显著和显著水平，（4）F1杂种优势大的性状，其F2自交衰退率一般也较大，（5）只要亲本选配得当，F2是可以利用的。     

转iaaM高衣分棉花种质IF1-1杂种优势分析及育种应用

转iaa M(色氨酸单加氧酶基因)高衣分棉花种质已经培育出来,但应用于育种研究较少。我们利用转iaa M高衣分棉花种质IF1-1做父本、16个陆地棉品种(系)做母本,分别配制杂交组合,检测了亲本及其F1和F2群体的iaa M遗传;田间调查了材料的抗病性及农艺性状,室内考查了产量构成因子,同时进行了产量统计分析;通过系统选育结合分子辅助选择对杂交后代进行定向培育,获得了新的高衣分种质,实现了该种质的育种应用。结果表明:(1)FBP7-iaa M是1对显性基因;(2)与高衣分亲本IF1-1相比,F1和F2代衣分不具备超中与超亲优势,但与16个母本品种(系)相比,却能明显提高现有品种(系)的衣分率;(3)F1代产量尤其是皮棉产量具备较明显的超亲优势,皮棉产量优势值为13.4%,这就意味着可以选择生产上产量较高的品种与IF1-1配制杂交组合,选择高优势杂交种直接利用;(4)F1和F2代抗病性明显好于IF1-1,但与母本相比较差,所以,在杂交后代的选择中应注意观察枯萎病和黄萎病的发病情况,选择抗病性好的后代;(5)子棉产量的提高主要是通过铃重和单株铃数的增加来实现,皮棉产量的增加则是通过子棉产量与衣分的共同提高来完成;(6)杂交后代具备选择出高衣分新品系的潜力。本研究实现了将国家科技重大专项获得的第2代转基因棉花种质应用于棉花育种,对提升我国生物育种水平具有重大意义。     

几个陆地棉表型遗传距离与杂种优势之间的关系研究

以15个陆地棉组合及其亲本为材料,分析产量、品质两类表型性状遗传距离,结果表明:所选材料产量与品质性状上的遗传距离其相关系数为0.88,表现为极显著;两类遗传距离与籽棉产量、皮棉产量、衣指、大样衣分、衣分均表现为负相关,相关系数为-0.228~-0.017,且不显著;两类遗传距离与品质性状的相关程度低,其相关系数为-0.319~0.055,均不显著。品质性状遗传距离与各品质性状中亲优势的相关性均优于产量性状遗传距离。     

皖杂40杂交棉产量与品质性状的杂种优势表现及遗传分析

 以生产上大面积推广的陆地棉杂交种皖杂40为基础材料，配制多世代群体，进行多年多点多世代群体联合试验，研究该组合杂种优势的表现及杂种优势形成的遗传基础。皖杂40杂交棉的皮棉产量、籽棉产量、单株铃数、铃重、衣分的平均中亲杂种优势F1代分别是26.1％、23.7%、15.1%、6.6％和2.0%；F2代分别是21.1％、19.2%、13.0%、6.4％和1.5%。皖杂40杂交棉的纤维品质性状杂种优势低。高产杂交棉的杂种二代具有在生产上利用价值的产量杂种优势。通过主基因-多基因遗传体系分离分析和多世代平均数联合尺度测验验证，表明控制皖杂40杂交棉皮棉产量、霜前花产量、铃数和衣分的遗传效应主要是显性效应，控制铃重的遗传效应包括加性效应和显性效应。因此，显性效应是该杂交棉产量性状杂种优势形成的主要遗传基础。棉花产量和品质性状存在主基因遗传效应。     

Combining Ability and Heterosis Between High Strength Lines and Transgenic Bt (Bacillus thuringiensis) Bollworm-Resistant Lines in Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.)

To analyse the combining ability and heterosis between high-strength lines and transgenic Btbollworm-resistant lines in upland cotton, 5 high-strength lines were crossed as female lines with 12 transgenicBt bollworm-resistant lines according to NCII design. It was demonstrated that the compositions of variance invarious traits were quite different. For seed cotton yield, lint yield, boll numbers per plant and boll weight,the dominant (special combining ability) effects were the major effects, accounting for 87.38, 84.40, 80.04and 64.46 % of the total phenotypic variances, respectively, while for fibre strength and micronaire value, theadditive (general combining ability) effects had the major effects, with a ratio of additive variance to pheno-typic variance of 78.85 and 43.80 %. As for lint percent and 2. 5 % span length, the dominant and additivevariances had similar effects, in phenotypic variances (54.94 and 40. 11% for lint percent, 45.76and42.49% for 2.5% span length, respectively). The mid-parent heterosis (Hpm), surpassing parent heterosis(Hpb) and competitive heterosis (Hck) for seed cotton yield and lint yield were both extremely significant.For fibre properties, the Hck and Hpm of 2.5 % fibre span length were extremely significant, the Hck of fibrestrength was significant, and the favorable negative Hck of micronaire was also extremely significant. The in-crements of hybrid over common variety were 17 % for lint yield and fibre strength, 7 % for fibre span length,and 4% for fineness.     

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）.     

海岛棉种质资源表型性状的遗传多样性分析及综合评价

【目的】研究海岛棉种质表型性状的遗传多样性关系及筛选优异性状的海岛棉种质,为海岛棉优异性状深入研究提供理论基础。【方法】以175份海岛棉12个表型性状进行遗传多样性分析;主成分分析、权重和利用隶属函数产生综合评价值D进行海岛棉种质资源综合评价。【结果】表型性状变异范围在6.40%—28.10%,海岛棉类型较丰富;海岛棉资源遗传多样性指数为1.97—2.05,各性状间遗传多样性指数差异较小,国内外海岛棉资源遗传多样性无显著性差异(P>0.05),在国内,新疆与疆外海岛棉资源遗传多样性存在显著差异(P<0.05)。主成分分析将12个表型性状转换为3个综合因子,贡献率分别为49.34%、18.03%和10.63%,累计贡献率为78.00%,第一主成分荷载较大为株高、始节数、始节高、有效果枝数、铃数、有效铃数、单株籽棉重和单株皮棉重,代表生长及有效产量因子;第二主成分荷载较大为衣分、单铃籽棉重和单铃皮棉重,代表单铃产量因子;第三主成分荷载较大为蕾铃脱落数,代表蕾铃脱落因子;海岛棉资源统计分析发现国内外极端种质差异不大,表现中等的海岛棉资源材料国内较多,在国内,疆外极端种质所占比例较...     

九个抗虫棉品系的杂种优势及其产量性状配合力分析

摘要：为了分析转Bt基因棉花蛋白高表达品系的杂种优势和配合力,采用NCII设计,利用4个生产上推广应用的棉花品种与9个转Bt基因棉花蛋白高表达品系进行杂交组配,对36个组合的F1产量性状的杂种优势和配合力进行分析,结果表明：大多数组合的竞争优势明显,皮棉和籽棉的产量均具有较大的竞争优势,两者分别为16.1%和6.8%,皮棉和籽棉的产量的竞争优势率分别达到83.3%和80.6%。产量性状的优势大小依次为衣分、铃重和单株铃数,分别为3.7%、2.0%和0.8%。对组合的配合力方差进行分析,结果显示：九个转基因抗虫棉品系各产量性状的一般配合力差异较大,对这些组合特殊配合力进行分析,发现有3个组合具有较高的特殊配合力。     

转Bt基因棉杂交组合性状优势及遗传差异分析

分析了转Bt基因棉杂交组合F_1和F_2产量性状、农艺性状、纤维品质的杂种优势以及这些性状在F_1,F_2间的遗传差异,结果表明:转Bt基因棉杂交组合F_1霜前皮棉产量、株高、铃重、衣分、霜前花率等性状具有明显的正向优势,而果枝数、单株铃数、生育期、2.5％跨长等则呈现负效应;这些性状优势在F_2代均不同程度下降,其中产量、霜前花率、单株铃数降幅较大,铃重、衣分、籽指虽比F_1有所降低,但仍表现为正向优势。     

陆地棉高密度遗传图谱的构建及产量相关性状的QTL定位

【目的】通过构建高密度SNP遗传图谱，开展棉花多群体产量相关性状的QTL定位，获得稳定性好、精确度高的QTL，为产量性状调控基因的挖掘和有效分子标记的开发提供依据。【方法】以高稳产冀丰1271为母本、优质自交系冀丰173为父本，构建包含200个单株的F₂群体，利用测序基因分型(genotyping by sequencing,GBS)技术开发群体的SNP标记并构建高密度遗传图谱，对F₂、F_2:3、F_2:4群体的衣分、子指和单铃重进行QTL定位，注释主效和稳定QTL位点内的基因并分析基因在不同组织的表达模式，筛选候选基因。【结果】通过简化基因组测序，共获得383.07 Gb数据，包括母本冀丰1271的26.93 Gb、父本冀丰173的27.30 Gb和F₂群体的328.84 Gb,Q30值分别为90.55%、89.95%和95.77%。在F₂群体中开发了1 305 642个SNP标记，其中，用于构建遗传图谱的aa?bb型SNP为410 726个。构建了一张包...