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。     

棉花纤维品质分子育种的现状及展望

棉纤维是重要的纺织工业原料。随着人民群众对衣着要求的普遍提高,纺工部门引入高效快速的纺纱技术,对棉花品种的总体纤维品质,提出了更高的要求。目前国内外棉花育种家除了利用常规技术外,还大规模开展了棉纤维品质改良的分子育种研究。本文综述了国内外利用克隆出的棉纤维发育基因以及外源基因开展棉纤维品质改良的转基因育种和棉纤维优质基因的分子标记筛选和辅助选择育种的研究进展。同时,根据我国目前棉花品种品质水平、生产状况,提出了棉花品质育种策略。     

分子设计育种在棉花中的应用进展与展望

棉花是我国重要的经济作物和纺织原料,在国民经济发展中具有不可替代的地位。新中国成立以来,棉花常规育种取得了一系列重大成就。随着测序技术、多组学研究以及基因编辑技术的发展,精准、高效的分子设计育种已成为棉花育种的发展方向。文章综述了棉花生产的发展现状,回顾了育种发展历程以及棉花分子设计育种在基因组学研究、纤维发育、抗病和重要性状分子模块挖掘方面取得的进展,并展望了未来分子设计育种的发展方向和路径。     

浅析棉花良种产业化中的有关育种问题

1　国内外情况及发展趋势概略纵观世界上主要产棉国棉花生产形势,表现在品种上各有着不同的特色。以色列棉花育种以提高单产为显著特点,1993年公顷产皮棉1890kg。美国棉花品种以纤维强度优良著称,纤维比强度大多在25千米左右。俄罗斯棉花品种以抗病性能强为主要特色,棉花品种大都高抗枯萎病、黄萎病或其它病害。这些国家棉花品种除以上各自的优点外,还具有两个共同特点:一是棉花品种具有多逆抗性(抗旱、风、盐碱等);二是棉花品种类型与农业生产要求相适应。我国的棉花育种随着生产力和生产水平的解放与提高经历了开始只注重产量、继而重视品…     

棉花对黄萎病的抗病机制研究进展

本文概述了棉花黄萎病抗性的遗传规律和特点，从寄主与病原菌识别的相互作用、组织抗性、生理生化抗性、生态抗性4个方面综述了棉花对黄萎病抗病机制的研究进展。指出真菌诱导子是寄主与病原菌识别和互作的关键因素，不同棉株的固有组织结构抗性和诱导组织结构抗性对黄萎病的抗病表现也不相同；在生理生化抗性上重点介绍了植物抗毒素、酶、糖类物质、激素与棉花抗病性的关系；阐述了棉花对黄萎病的生态抗性，即棉花根系分泌物和根系微生物与黄萎病抗性的相互作用。在这4种抗性中，生理生化抗性起主导作用，但离不开多种抗性机制的相互作用和协调。此外，作者对棉花抗黄萎病分子育种的进展作了概述，简要介绍了RFLP、RAPD、AFLP、SSR等分子标记技术和转基因技术在分子育种中的应用与所取得的进展。最后对棉花黄萎病抗性机制及棉花抗黄萎病分子育种研究的未来发展方向和重点作了展望。     

我国棉花育种技术的创新与成就

20世纪50年代以来,我国进行了6次棉花品种换代,每次更换使单产提高10%左右,纤维品质、抗病性和早熟性持续提高,中棉所10、12、16、19、35、41及鲁棉1号、冀棉8号等代表性品种为我国棉花生产作出巨大贡献.20世纪90年代起,抗虫棉育种、生化育种、分子标记辅助育种等现代育种技术逐渐应用于品种改良,使我国棉花育种的科技创新水平持续提高.讨论了我国棉花品种在纤维品质、抗黄萎病、耐盐碱等方面仍存在的缺陷,并就今后棉花遗传育种的目标、技术路线和发展方向进行了分析.     

花生4种重要病害抗性育种研究进展

花生是中国重要的油料作物、经济作物和食用作物,叶斑病、锈病、青枯病和黄曲霉病是花生生产上的4种重要病害,严重制约着中国花生产业的发展。本研究对这4种重要病害发生和危害、抗性资源筛选鉴定和遗传改良、抗性基因挖掘和应用等方面的最新研究进展进行总结,提出了这4种重要病害抗性育种中存在的问题：(1)抗性品种抗源狭窄;(2)抗性与不良性状连锁;(3)辅助育种分子标记缺乏,并展望了这4种重要病害的抗性育种的研究方向,以期为花生叶斑病、锈病、青枯病和黄曲霉病抗性育种提供参考。     

棉花产量与品质改进新对策

世界经济形势对棉花作为主导的纺织纤维来源提出了挑战.过去10年中,世界棉花的丰产性育种进展不大,棉农种植棉花的收益较低,棉花生产效益不稳.从目前单产水平的这种停滞状态可看出在多年的育种进程中,棉花从种植到成熟过程中产量组分所受到的生理限制.就改进产量的育种对策而言,注重产量组分比之注重衣分或铃数更为重要,此外应注重的是棉株的生理特性,如种子的含油量.而在产量处于徘徊的这段时期,经济的竞争使世界纺纱与纺织技术加速改进,以满足棉纤维品质的需求.在棉纤维加工过程中,短绒(12.7mm及以下绒长)的问题往往是造成棉纱拉力降低,尤其是对气流纺织技术.随着乌斯特公司"高级纤维信息系统"R的问世,已可以在对棉纤维长度分类时直接对棉短绒含量进行测定.本文的目的是讨论如何在保持现有纤维品质的前提下,采用新的技术与对策进一步提高产量.     

棉花冷害与育种

抗逆性是棉花育种目标之一，也是棉花优质高产的保证，在棉花抗性育种中，应当着重抓好；更新观念，改封闭育种为开放式育种；努力提升棉花育种手段和水平；切实做好棉花品种的审定工作。     

常规育种技术在园林植物资源开发中的应用

园林植物资源开发是生态环境建设和人类生活质量提升的重要组成部分。常规育种技术作为植物遗传改良的主要手段之一,在园林植物资源开发中发挥着关键作用。本研究从园林植物资源的重要性出发,概述了园林植物资源的多样性与应用价值,以及资源开发面临的挑战,详细探讨了常规育种技术的基本原理、方法和其在植物资源开发中的应用价值,重点讨论了常规育种技术在新品种培育、技术改良、品质提升以及抗性与适应性改进等方面的应用。本研究通过案例分析和实证研究,阐释了常规育种技术在不同园林植物资源开发中的成功案例和实际应用情况,展望了常规育种技术在园林植物资源开发中的前景,强调了技术创新的重要性,并提出了面临挑战的解决途径,旨在为园林植物资源的可持续利用和未来发展提供有益参考。     

利用BSA-seq发掘棉花适宜机采的果枝长度相关QTL

【目的】将群体分离分析法与下一代测序技术相结合,定位与棉花果枝长度关联的数量性状位点。【方法】以Ⅰ式果枝品系苏机棉125和Ⅱ式果枝品种泗抗1号为亲本,构建棉花F2分离群体。根据F2群体单株中部果枝节间平均长度,选择极端性状单株分为2组,构建DNA混池。再对2个混池进行重测序,分析2个混池之间的单核苷酸多态性和插入缺失突变,并利用欧式距离法关联与果枝节间长度相关的数量性状位点。【结果】利用测序获得的单核苷酸多态性位点数据,在A3染色体上定位到1个与果枝节间长度关联的区域,区间范围为0.8Mbp;利用测序获得的缺失突变位点数据,也在A3染色体上定位到1个关联区域,区间范围为1.09Mbp;2个关联区域互相重合,重合区间为0.77Mbp。【结论】本研究中Ⅰ式果枝相关基因被定位在A3染色体上,说明棉花Ⅰ式果枝和〇式果枝的差异是因为遗传位点和模式的不同,而不是同一基因的剂量效应。     

陆海高代回交群体抗黄萎病QTL定位

【目的】定位棉花抗黄萎病数量性状位点(Quantitative trait loci, QTL)。【方法】以海7124和TM-1配制抗感组合F1,再以鲁棉研28为轮回亲本构建的137个BC4F1家系为作图群体,筛选出多态性重复序列(Simple sequence repeat, SSR)标记,并与已发表的整合高密度遗传连锁图谱相比对,构建遗传图谱。采用复合区间作图法(Composite interval mapping,CIM)进行大田和病圃两个环境下抗黄萎病QTL定位。【结果】216个多态性SSR位点分布在26条染色体上,可覆盖棉花基因组3 380 cM(centi Morgan),标记间平均距离15.77 cM。定位到6个QTLs,分布在6条染色体上,可解释表型变异8.56%~20.26%,其中5个QTLs与前人研究结果相一致,在第1染色体上新定位到一个QTL。本研究可为分子标记辅助选择抗病育种提供帮助。【结论】定位到6个黄萎病相关QTLs,其中1个是在第1染色体上新发现的QTL。     

基于RIL群体鉴定棉花抗黄萎病相关QTLs

【目的】鉴定出能够稳定表达的棉花抗黄萎病相关数量性状位点(Quantitative trait loci,QTLs)。【方法】以抗落叶型黄萎病棉花品种常抗棉和感黄萎病品种TM-1为亲本配制的111个重组自交系家系为作图群体,筛选出多态性简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)标记,并用于构建遗传图谱。用完备复合区间作图法对该群体在安阳大田、新疆重病地及病圃等多个环境下的黄萎病病情指数进行QTLs检测。【结果】构建了1张含有12个连锁群、40个标记、总长212.5 cM(厘摩)的遗传图谱。获得了6个与抗黄萎病基因相关的QTLs,对数优势比(Logarithm of the odd score,LOD)分布在2.51～5.55,贡献率最大为20.34%,最小为6.93%。其中,qVR-D05-1能够在安阳大田2015年7月15日和新疆南疆重病地2016年7月9日2个环境中检测到,贡献率分别为12.96%和20.34%。【结论】本研究得到的qVR-D05-1能够为定位出稳定的棉花抗黄萎病相关QTLs提供参考。     

论棉花高产育种

高产是棉花育种的主要目标，目前我国棉花育种已达较高水平，本文提出了棉花高产育种的技术途径，（１）征集并研究利用多样化的种质资源；（２）产量结构要素的同步改良；（３）高生物学产量和高收获指数育种；（４）杂种优势利用。同时本文还从产量与竞争力相互关系出发，对改进棉花育种田间试验和选择方法提出了一些初步设想。     

提高棉花抗盐性的途径

棉花比较耐盐碱，在滨海与内陆盐碱地得到广泛种植，因而提高棉花的抗盐性很有意义。本文简要概括了提高棉花抗盐性的４条主要途径：（１）培育抗盐的棉花品种；（２）通过组织培养筛选抗盐品系；（３）进行种子处理；（４）合理施肥。     

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。     

安徽省棉花育种现状及对策

安徽省既是植棉大省,又是轻纺大省。“九五”以来,棉花新品种选育取得了很大的进展,先后育成十几个品种通过安徽省审定。以皖棉13号为代表的安徽省自育品种,取代外省品种成为安徽省的当家品种。目前安徽省生产中应用的棉花品种基本是安徽省自育品种。安徽省棉花育种水平基本达到国内同等水平,但在育种的技术手段、品种资源的创新、高层次研究人员的培养引进、资金投入和育种机制等方面还有大量的工作要做。     

棉花磷胁迫响应基因GhWRKY6克隆及功能分析

【目的】提高棉花在低磷胁迫下的抗性,挖掘棉花磷胁迫相关功能基因。【方法】用生物信息学方法分析Gh WRKY6基因的结构特征和进化关系;构建基因超表达载体转化拟南芥,分析转基因拟南芥在低磷胁迫下的抗性;利用荧光定量PCR(Real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析拟南芥中磷信号途径Marker基因表达量的变化。【结果】以陆地棉cDNA为模板克隆得到Gh WRKY6基因,生物信息学分析表明该基因序列含有一个WRKY保守结构域,是WRKY家族转录因子。在低磷胁迫下,转基因拟南芥与野生型相比,种子萌发速度、主根长度、侧根数目、生物量均低于野生型,而在正常生长条件下两者并无差别。qRT-PCR分析表明GhWRKY6能够影响关键的磷转运蛋白基因的表达。【结论】GhWRKY6作为一个负调控因子参与到植物低磷胁迫响应信号途径中。     

基于高密度遗传图谱的水稻卷叶QTL定位

水稻叶片适度卷曲能提高光能利用率,增加产量。本研究以0738-28-1B (生育中后期叶片卷曲)和岗46B (叶片平展)为亲本构建大小为139个单株的F2作图群体,利用ddRADseq技术得到32 960个高质量多态性SNP、Indel标记,构建了包含1 196个bin标记的高密度遗传图谱,相邻bin之间的平均距离为1.12 cM。结合亲本和群体剑叶卷曲度表型数据,对卷叶性状进行QTL定位,检测到2个QTL位点。qRL-3定位在第3染色体8.24～10.13 Mb区间上,表型贡献率为9.76%;qRL-9定位在第9染色体19.69～19.84 Mb区间上,表型贡献率为25.40%,被认为是控制叶片内卷的主效位点,增效位点均来自亲本0738-28-1B。本研究结果为主效QTL位点的进一步精细定位提供了依据,同时为理想株型育种和超高产育种提供了新的卷叶基因资源。     

沙棘叶黄酮提取工艺及功能活性研究进展

沙棘(Hioppophae rhamnoides)为药食两用植物,中国资源极为丰富。黄酮是沙棘叶中主要功能成分之一,在食品、医药、保健品和卫生等领域具有广阔的应用前景。研究开发利用沙棘叶黄酮,可延长沙棘产业链,提高沙棘资源综合利用效益。本综述梳理了近年来中国沙棘叶中黄酮提取工艺及功能活性研究进展,提取工艺主要包括:溶剂提取、超声波辅助提取、微波辅助提取、酶辅助提取及协同辅助提取;功能活性主要有:抗氧化清除自由基、抑菌性、降血脂、调节免疫和保肝护肝等。展望其研究方向,旨在为建立高效、经济和实用的沙棘叶黄酮提取工艺,深入研究沙棘叶黄酮功能活性,开发应用沙棘叶中黄酮提供参考。