棉花黄萎病及抗病育种研究进展

 介绍了黄萎病病菌致病机理、棉花黄萎病抗病机理及棉花抗黄萎病育种研究的现状,从不同的方面分析了制约棉花抗黄萎病育种研究的因素,提出了加快抗黄萎病育种研究进程的对策和建议。     

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。     

棉花多抗病性育种的抗性诱导研究

采用强致病力菌株,制备成棉子菌粉载菌体和孢子悬浮液,研究不同菌量、不同接菌方法和致病温度,诱导棉花苗期抗枯、黄萎病性的育种新技术。通过4种接种剂量梯度试验表明,棉花苗期诱导抗性的最佳接菌量是90 g.m-2棉子菌粉载菌体,播种前土壤接菌,棉黄萎病菌孢子悬浮液的最佳接菌浓度是2×107孢子.ml-1,2片真叶时伤根接菌10 ml,薄膜拱盖提温,20~25℃是诱导发病的最适温度,接菌15~20 d后,淘汰棉枯萎病发病8%以上和棉黄萎病12%以上的品种群体材料,并淘汰抗病群体材料中的感病个体,构建既抗棉枯萎病、又抗棉黄萎病性的多抗病性育种方法。     

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。     

我国面向21世纪棉花纤维品质改良对策

棉花纤维品质与纺织品质量、市场竞争力和植棉业的发展密切相关。经过近２０ 年的改良, 我国２８～２９ｍ ｍ 长度的棉花品种综合纤维品质指标与国外相差不大, 但品种的纤维长度类型单一。随着纺织业设备更新和技术改造, 需要通过培育不同档次纤维的棉花品种、提高早熟性和抗病虫性多种途径进行改良, 也需要栽培技术的改进。纤维内在品质在流通领域的价值急需考虑。     

棉花纤维发育的分子机理及品质改良研究进展

 棉花纤维细胞的分化与发育是一个复杂有序的过程,在不同的发育时期均有大量的基因表达,参与纤维细胞发育的调控。转录因子和植物激素在棉纤维细胞分化起始过程中起重要的作用。纤维细胞壁结构、细胞骨架和糖类、脂类代谢相关的基因以及激素信号分子与纤维细胞的伸长密切相关。棉纤维次生壁合成时期主要是纤维素的合成及沉积过程,蔗糖合成酶和纤维素合成酶等基因在这一时期起关键的调节作用。在棉纤维发育分子生物学研究的基础上,利用基因工程改良棉花纤维品质也取得了一些研究进展。     

玉米群体霜霉病抗性的改良

轮回选择要鉴定群体中的优良基因型，并用这些基因型相互交配以形成可以进一步选择的一个新的改良群体，此方法也是提高希望基因频率的一种有效方法。现在已采用轮回选择方法来提高玉米的霜霉病(DM)抗性水平；本文报道了轮回选择2～4代后在玉米中所取得的霜霉病抗性(DMR)进展。     

棉花辐射诱变育种研究进展

本文在简要回顾棉花辐射诱变遗传育种的研究历史后，从辐射诱变在棉花遗传育种中的作用、棉花辐射诱变中常用的诱变源、棉花的辐射敏感性和诱变效率、棉花的辐射诱变效应及其突变性状的遗传和提高棉花辐射诱变育种效率的方法等方面对棉花辐射诱变育种研究作了较为全面的综述。最后还提出了促进棉花辐射诱变育种工作开展的几点建议     

国外棉花种质资源的育种利用

利用从美国引进的无色素腺棉花种质“布无”(称低酚棉)作为亲本,经过有性杂交转育,已育成低酚棉花品种湘棉11号。遗传分析表明,低酚性状主要受两对隐性等位基因控制。利用PD系统材料与低酚棉杂交,在纤维细度上有改进,但产量较低。     

棉花黄萎病抗性遗传和分子生物学研究进展

介绍了棉花黄萎病菌的致病机制 ,棉花黄萎病抗病机制及其遗传以及棉花黄萎病的鉴定方法 ,并对分子生物学在棉花黄萎病研究中的应用状况进展进行了综述。     

番茄抗叶霉病基因及分子育种的研究进展

叶霉病是危害保护地番茄生产的重要病害之一,是一种世界性的病害,能导致番茄产量下降,影响番茄生产的经济效益。防治该病的主要措施是培育抗病品种。抗病基因是抗病分子生物学和抗病育种的基础。随着生物技术的发展,已有多个抗性基因被鉴定和克隆出来,有的已经被利用在分子育种上,这为生产上有效控制番茄叶霉病病害提供了一条新途径。为了更好的控制病害,本文综述了叶霉菌生理小种的分化、克隆基因的结构和功能、抗性基因的遗传及抗叶霉病的分子机制,讨论了抗性基因的应用和基因工程的展望。     

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。     

棉花纤维发育的分子研究进展

棉花纤维的发育经历起始期、伸长期(初生壁形成)、次生壁形成期和成熟期四个时期，大量研究表明在棉花纤维发育的各个阶段均有大量的基因参与调控棉花纤维起始细胞突起，棉花纤维细胞的伸长及次生壁的形成等过程。本文综述了棉花纤维发育过程中在分子水平上的一些研究进展。     

棉纤维品质指标形成的动态模拟

棉纤维品质形成的准确模拟对构建棉花生长模拟系统及优质高产管理决策具有重要意义。本文以棉铃发育的生理生态过程为基础，采用生理发育时间作为定量发育进程的尺度，通过量化品种效应及水分、日均温和日温差等生态因子对棉纤维品质指标形成的影响，构建了预测棉纤维伸长、比强度增加和纤维素积累的模拟模型。利用不同生态点不同日均温和日温差条件以及不同水分处理的试验资料对模型进行了检验。结果显示，纤维长度、纤维比强度、纤维素含量模拟值与观测值之间的根均方差（RMSE）分别为1.15 mm，1.03 cN·tex^-1和4.37%，表明模型具有较好的预测性和适用性。     

与棉花纤维强度连锁的主效QTL应用于棉花分子标记辅助育种

本文以黄河流域广泛种植的转基因抗虫棉品种sGK321和sGK9708(中41)为轮回亲本,分别与优质丰产品种太121和高纤维品质渐渗种质系7235杂交的F1代材料杂交并回交,配置了杂交回交组合两套,运用与一个已定位的高强纤维QTL紧密连锁的2个SSR标记,通过对这两套杂交组合的不同世代群体的数据进行分析研究,在sGK321x[(Tai121x7235)xsGK321]组合的F2群体、F2:3群体和sGK9708x[(Tai121×7235)×sGK9708]组合的F2群体、F2:3群体中,有/无标记个体的平均纤维强度分别为29.78 cN/tex//28.19cN/tex、29.35 cN/tex//27.97 cN/tex和29.74 cN/tex//27.65 cN/tex、29.12 cN/tex//27.33cN/tex,差异都达到了极显著水平.本研究表明了此高强纤维主效QTL在不同的遗传背景,经过多代杂交、回交和自交后,能够稳定遗传而且QTL的效应稳定;利用此高强纤维主效QTL的分子标记进行辅助选择提高棉花纤维强度效果是显著的.可以在棉花的苗期或早期世代进行分子标记辅助选择,这为快速有效地改良棉花纤维品质、培育棉花新品种新品系提供了理论依据.并运用此项技术结合其它手段进行优质、抗虫等基因的聚合育种研究,快速有效地改良现有的陆地棉推广品种,创造高产、优质、抗虫棉花新材料或新品系.     

中国牧草育种工作研究进展

在综述中国牧草育种工作进展的同时,分析了牧草育种工作中存在的问题,主要包括育成的牧草品种少,良种推广和覆盖面积较小以及牧草育种理论基础薄弱等,并针对性地提出应从改进牧草育种的方法和途径、培育具有地方特色的独特牧草品种、加强种质资源的保护与利用、加快良种向现实生产力的转化以及通过各部门协作攻关等方面解决这些问题。     

河北省转基因抗虫棉花品种纤维品质分析

从2004年开始河北省棉花品种审定进入了除短季棉品种之外全部为转基因抗虫棉品种的新阶段,5年间共审定转基因抗虫棉花品种65个,本研究对其纤维品质性状进行了分析。结果表明:上半部平均长度集中在27.1~32.7 mm,86.2%品种属于Ⅱ型;比强度集中在24.6~32.0 cN/tex,53.85%品种属于Ⅲ型,没有Ⅰ型品种,20%品种低于Ⅲ型;马克隆值集中在3.6~5.3,13.84%品种属于Ⅰ型,83.08%品种属于Ⅱ型。2004-2007年,纤维品质逐年变好,但由于2007年吐絮期长时间降雨,造成2008年纤维品质出现了下滑。总的说来,我省转基因抗虫棉品种没有上半部平均长度≥31 mm,比强度≥34 cN/tex,马克隆值在3.7~4.2的综合表现Ⅰ型的品种,主要表现在比强度没有Ⅰ型品种,因而,我们的应该加强培育高比强的棉花新品种。     

中国棉花纤维品质地域和年份间分析

以2001—2005年农业部对13个主产棉省主栽品种抽查样品的测试结果为研究对象,分析研究了“十五”期间中国棉花纤维的长度、整齐度、比强度、马克隆值等8项品质指标的分布情况,并运用STATA统计分析系统分析了各品质指标之间的关系。“十五”期间,中国生产领域的棉花纤维长度主要分布在28~29mm,整齐度指数主要分布在82%~84%,断裂比强度主要分布在27~29cN.tex-1,马克隆值主要分布在4.0~5.0,可以满足纺织工业纺中、低档棉纱的要求。各纤维品质指标在年度间有波动。按生态区划分,长江流域棉区棉花纤维在长度、整齐度、比强度等指标上优于黄河流域棉区和西北内陆棉区,但马克隆值偏高,色泽特征差,品级较低。黄河流域棉区的棉花纤维在长度、整齐度、比强度、马克隆值、色泽特征等方面处于其它两个棉区之间。西北内陆棉区的马克隆值和色泽特征最好,品级较高。统计分析表明,长度与比强度之间的相关系数r=0.7156,呈高度正相关;整齐度指数与比强度之间的相关系数r=0.5300,呈中度正相关;纺纱均匀性指数与长度、整齐度、比强度均呈高度正相关。与国际乌斯特公报进行比较,中国“十五”期间棉花纤维综合品质达到国际中等质量水平。     

棉花季节桃加厚发育生理特性的差异及与纤维比强度的关系

选用3类棉纤维比强度差异明显的4个棉花品种, 研究棉花伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维加厚发育过程中主要生理特征的差异及与纤维比强度的关系。结果表明, 棉花季节桃纤维加厚发育过程中物质转化特征和相关酶活性存在较大差异, 最终导致纤维比强度差异的形成, 且季节桃间的差异在各类品种内表现一致。伏前桃和伏桃纤维加厚发育处于较为适宜的温度条件(铃龄10~50 d日均温26.0~28.5℃)和棉株生理年龄(3~9果枝)下, 纤维素合成相关酶活性越高, 相关物质转化越多, 纤维素快增持续期长, 纤维素累积速率平缓, 越利于高强纤维的形成。早秋桃纤维发育后期温度条件较伏前桃差且棉株开始衰老, 但其纤维合成相关物质转化率高, 纤维素累积特征优于伏前桃, 最终纤维强度高于伏前桃; 随着铃龄10~50 d日均温降至20℃以下和棉株进一步的衰老(16果枝以上), 晚秋桃纤维素快速累积期延长, 相关物质转化率降低, 纤维累积速率过慢, 纤维细胞发育迟缓, 造成最终纤维比强度较低。     

棉花纤维素累积特性的基因型差异及与纤维比强度形成的关系

以14个纤维比强度差异明显的棉花品种为材料,研究了棉纤维素累积特性的基因型差异及与纤维比强度的关系。结果表明,棉株不同果枝部位棉铃的纤维素累积均符合Logistic曲线,棉纤维素累积的5个特征值（纤维素快速累积期的起始、终止时期,最大累积速率及其出现的时期,快速累积持续期）在品种间的变异均较大,与纤维比强度的相关系数存在大小和正负的差异。其中,纤维素最大累积速率和快速累积持续期的变异最大,前者与纤维比强度呈极显著负相关,后者与纤维比强度呈极显著正相关。进一步以纤维素最大累积速率和快速累积持续期为变量,在同样欧氏距离下,基于棉株上、中、下3个果枝部位数据的聚类结果不完全一致,但总体上14个品种可分为纤维素累积快、平缓、中等3种类型,德夏棉1号、科棉1号和美棉33B分别是其中心品种。同时以纤维比强度为变量的聚类分析表明,这3个品种又分别是低强纤维、高强纤维、中等强度纤维3种类型的中心品种。总之,在棉纤维发育过程中,纤维素累积特性存在明显的基因型差异,且高强纤维的形成是以纤维素平缓累积为基础,纤维素累积过快似乎不利于纤维比强度的形成。