持续高温干旱年份陆地棉农艺和产量性状的遗传效应分析

本文采用NCⅡ交配设计方法,以9个陆地棉品种(系)配置16个杂交组合,利用加性—显性与环境互作的遗传模型(ADE模型),分析亲本和F1在2013年持续高温干旱条件下望江、九江2个环境下的农艺和产量性状,估算了各项遗传方差分量,分析了性状间各项遗传效应的相关性和各性状的杂种优势。结果表明,农艺和产量性状易受环境条件影响,子棉产量、皮棉产量、单株铃数和铃重的遗传主要受显性效应控制,衣分同时受加性和显性效应控制,子指主要受加性效应控制。遗传相关分析表明,子棉产量和皮棉产量与铃重和衣分呈显性正相关;铃重与衣分呈显性正相关,衣分与子指的加性和显性均为负相关。杂种优势分析表明,中棉所63的铃重、衣分、子指、子棉产量和皮棉产量的群体平均优势达极显著水平,其皮棉产量的杂种优势可以利用至F3。     

陆地棉配合力与杂种优势、遗传距离的相关性分析

 用10个陆地棉亲本进行不完全双列杂交,共配置了45个组合,计算亲本的一般配合力（GCA）、特殊配合力(SCA)、杂种优势,并结合SSR标记研究了陆地棉亲本配合力与杂种优势、遗传距离之间的相关关系。配合力分析发现,10个亲本的一般配合力和特殊配合力存在显著或极显著差异。分析亲本配合力、杂种优势和遗传距离的相关性发现,子棉产量、皮棉产量、衣分的一般配合力和杂种优势呈显著或极显著相关,纤维长度、比强度、麦克隆值、株高、果枝数、单株铃数、铃重、子棉产量、皮棉产量、衣分的特殊配合力和杂种优势均呈极显著正相关,而与遗传距离相关均不显著。单株铃数、铃重、子棉产量、皮棉产量、衣分的杂种优势与遗传距离均为正向显著或极显著相关。在育种实践中这些显著或极显著相关的性状可能具有较高的改良潜力。     

陆海杂交种纤维品质和产量相关性状的鉴定与分析

【目的】深入研究棉花陆海杂交种纤维品质和产量相关性状杂种优势遗传规律,为培育高产优质陆海杂交种奠定理论基础。【方法】使用12份陆地棉材料和5份海岛棉材料配制陆海杂交种,对海南三亚和浙江临安种植的亲本及F_1进行纤维品质和产量性状测定。【结果】陆海杂交种纤维长度、纤维强度普遍具有显著的中亲优势,部分杂交组合具有较强的超亲优势,纤维长度性状在两地间变异系数较小,可以稳定遗传;在产量方面,部分陆海杂交种籽棉产量、皮棉产量和衣分等性状具有中亲优势,但仍显著低于陆地棉亲本。【结论】获得2个5A级优质长绒棉杂交组合T035和T044,筛选到1个海岛棉骨干亲本塔10-280,可为探讨陆海杂交种棉纤维品质杂种优势遗传规律提供有价值数据。     

陆地棉不同群体主要性状的遗传力及杂种优势分析

以1个高强纤维品系为父本,6个常规棉品系、5个转Bt基因抗虫棉品系和5个彩色棉品系为母本配制杂交组合,利用AD模型,分析了3个群体杂交组合主要性状的遗传力和杂种优势表现。结果表明,常规棉群体和抗虫棉群体的衣分、籽棉产量等性状基因显性效应对杂种一代性状形成起主导作用,彩色棉群体的籽棉产量受加性和非加性效应共同控制,而衣分的遗传变异主要来自基因的加性效应。常规棉群体的比强度以显性效应为主,抗虫棉和彩色棉群体的比强度以加性效应为主。3类群体中2．5％跨长和马克隆值的遗传效应均以加性效应为主,同时受非加性效应的影响也较大。常规棉群体和抗虫棉群体的产量性状有一定的杂种优势,纤维长度和细度基本上没有优势,纤维强度有显著的负优势,但彩色棉群体的纤维长度和强度有一定的正向优势。因而,在品种改良上,可以利用常规棉和转基因抗虫棉的杂种优势大幅度提高产量,利用彩色棉的杂种优势来提高纤维品质。     

陆地棉显性无腺体品系杂种优势及配合力研究

以７个显性无腺体陆地棉品系和４个常规品种（系）为材料，按ＮＣＩ设计，对２８个组合的杂种Ｆ１进行了分析。结果表明。杂种Ｆ１具有明显的优势，２８个组合所研究的１５个性状中全部具有中亲优势，６个性状具有高亲优势，４个性状具有竞争优势；配合力分析的１１个性状中，株高、衣分、纤维长度和麦克隆值主要受基因加性效应控制，而子棉产量、皮棉产量、单株铃数、铃重和子指等性状同时受基因加性和非加性效应作用，显无０７３是丰产的显性无腺体品系，而显无２６０是较好的优良品系，组合显无０７３Ｘ泗棉２号在重要性上表现较好。     

基于陆地棉背景的海岛棉染色体片段导入系产量性状QTL定位

棉花产量分为籽棉产量和皮棉产量,其中高皮棉产量总是育种的首要目标。皮棉产量由单株铃数、衣分、单铃重等因素组成。其中衣分在各因素中的遗传率最高,同时也是产量育种中重要的选择指标。育种中利用分离群体对单株铃数、铃重等产量性状选择受环境影响较大。利用染色体片段导入系进行铃数、铃重等产量性状的定位,定向改良产量性状,是棉花分子设计育种的有效方法。本研究利用陆地棉TM-1为轮回亲本和海岛棉海7124为非轮回亲本构建了一套陆地棉背景的染色体片段导入系,并在7个环境的田间试验下,鉴定了它们的产量表现,定位了28个与单株铃数、铃重、衣分和籽指相关的QTL。其中,在Dt亚组染色体上鉴定出的产量性状QTL多于在At亚组染色体上鉴定出的。28个QTL中,加性效应为正的16个,加性效应为负的12个,表明海岛棉不同的导入片段效应不同,有的片段可以提高陆地棉产量,有的则降低陆地棉产量。在6个环境下,导入系IL008(特征标记NAU2573和NAU3576)的衣分均显著高于轮回亲本TM-1,因此IL008可以应用于棉花分子育种,定向改良陆地棉的衣分。     

多环境下陆地棉染色体片段代换系及F_1皮棉产量与纤维品质的表型分析

以1套陆地棉染色体片段代换系为亲本材料,采用株系间随机成对杂交组配F1,在5个环境下鉴定片段代换系亲本及F1的皮棉产量与纤维品质性状表现。结果表明,与轮回亲本(中棉所36)相比,F1在铃重与皮棉产量性状上具有一定的对照优势,亲本与F1的纤维长度与比强度均表现出明显的对照优势,且环境间表现一致。F1铃重、衣分与皮棉产量在各个环境下的中亲优势均值全部为正,且相对较大。除个别环境外,纤维长度、马克隆值与比强度的中亲优势均值也全部为正,但数值相对较小。片段代换系及F1的遗传变异丰富,部分亲本与F1在多个环境下的综合表现优异,其皮棉产量与纤维品质得到同步提高,群体材料的遗传改良与杂种优势利用具有广阔前景。     

陆地棉有色纤维基因遗传及其对产量和品质的影响

用５个不同来源的有色纤维陆地棉材料（３个棕色棉、２个绿色棉）与２个白色棉配制１０个杂交组合,分析其后代的纤维颜色遗传情况。试验表明,陆地棉有色纤维性状受不完全显性单基因控制。同时采用经测验具有良好等基因性的两对近等基因系,研究有色纤维基因对产量、品质等共１５个性状的影响。结果表明,有色纤维基因对皮棉产量、衣分、纤维长度、比强度、麦克隆值、抗病性有负效应,对子指有正效应,影响程度与遗传背景有关,对子棉产量、铃重、单株成铃、株高、果枝数等性状无明显不良反映。但结合有效选择,通过杂交、回交等方法对原有色棉亲本的产量、品质性状可有一定程度的改良     

陆地棉核不育系杂交组合F1经济性状杂种优势及遗传分析

为探究利用陆地棉核不育系配制杂交种在经济性状方面的优势及遗传特点,采用3个陆地棉核不育亲本与4个陆地棉可育亲本不完全双列杂交设计,对12个F1杂交组合及对照经济性状进行表型方差分析,利用加性-显性（AD）模型,对其亲本及12个F1组合进行配合力分析,同时对经济性状进行遗传方差及相关性分析。结果表明,经济性状方面,F1组合竞争优势不明显。不育系2、可育亲本48784特殊配合力和一般配合力均较高,可选作优良杂交亲本;经济性状的加性方差占表型方差比值较大,单铃重、衣分的狭义遗传率在70%以上,早代选择有效;籽棉产量、皮棉产量、霜前皮棉产量的狭义遗传率在25%以上、显性方差占表现总方差的比值达到极显著水平,这3个性状宜在偏晚世代选择,并且有较好的杂种优势利用潜力;除衣分与籽棉产量加性遗传相关不显著、单铃重与衣分加性遗传负向极显著相关外,其他成对性状加性遗传相关均达到了正向显著水平以上;籽棉产量、皮棉产量、霜前皮棉产量之间及单铃重与衣分的显性相关都达到了极显著水平。不育系在棉花杂种优势利用方面具有较大的利用前景。     

衣分不同陆地棉品种的产量及产量构成因素的遗传分析

选用衣分不同的陆地棉品种配置组合,率先将主基因-多基因联合世代分析与双列杂交试验分析相结合,分别从单个和整体基因水平上对棉花产量及产量构成因素进行了遗传研究。对2个高×低衣分组合的主基因-多基因6世代联合分析结果表明,各产量性状至少在1个组合中检测到主基因的存在,说明产量性状主基因存在的普遍性。由2个组合各产量性状的主基因、多基因遗传率比较得出,产量性状的主基因遗传率比多基因遗传率在不同组合间趋势变化相对较稳定;各性状在2个组合中的主基因、多基因遗传率分量不完全相同。衣分、铃重和籽指在2个组合中分别以主基因遗传为主和以多基因遗传为主;子棉产量和皮棉产量在2个组合中均以主基因遗传为主;衣指在组合I中以多基因遗传为主,在组合II中属于典型的多基因遗传;单株铃数在组合I中属于典型的主基因遗传,在组合II中以多基因遗传为主。双列杂交结果表明,陆地棉产量及产量构成因素都有较高的遗传主效应方差,产量性状受加性效应和显性效应共同控制,其中,衣分、衣指以加性效应为主;子棉产量、铃重和籽指以显性效应为主;皮棉产量和单株铃数以加性和显性效应为主。衣分和衣指的普通广义遗传率和普通狭义遗传率均最高,与联合世代分析两性状的总遗传率平均值结果趋势一致。相关和通径分析一致表明,产量构成因素中单株铃数对皮棉产量的贡献最大,衣分次之,铃重最小。     

转基因抗虫棉产量性状的遗传效应及其杂种优势分析

采用加性-显性与环境互作的遗传模型,分析了9个亲本和36个F1的皮棉产量、单株铃数、铃重和衣分的两年资料,估算了转基因抗虫棉各项遗传方差和成对性状间各项遗传效应的相关性.结果表明,转基因抗虫棉的产量性状受加性和显性效应共同控制,皮棉产量、铃重和衣分都以基因的显性效应为主,而单株铃数是以加性效应为主,单株铃数和衣分还具有基因与环境互作效应.遗传相关分析表明,转基因抗虫棉的皮棉产量与单株铃数的基因型和表现型相关系数都比较大而且比较接近;皮棉产量与单株铃数、铃重和衣分的加性相关系数都达到极显著水平,而且皮棉产量与单株铃数、衣分的数值比较大.利用亲本和F1的资料预测了F2基因型值和杂种优势,结果表明,转基因抗虫棉F2的皮棉产量、单株铃数、铃重和衣分的群体平均优势分别为4.0%、5.1%、-1.3%和3.2%,群体超亲优势分别为-7.3%、-6.0%、-4.2%和-0.5%.     

海岛棉产量性状的遗传效应分析

采用加性-显性的遗传模型，研究海岛稀11个亲本和30个F1杂交组合8个产量性状的各项遗传方差分量和遗传相关。结果表明：单株有效铃数、单株无效铃数、铃重、籽棉产量的加性方差比率分别达到显著和极显著水平，而显性方差比率均不显著，表明这4个产量性状的遗传以加性效应为主，皮棉产量、衣分、衣指则不显著，且普通次义遗传率较低。遗传分析表明：新海14号和99-1111籽棉产量有显著的加性效应，可作为杂交育种的优良亲本。     

陆地棉与海岛棉种间杂种经济性状的基因效应分析

以海岛棉７１２４为共同亲本分别与陆地棉品种徐州１８４和中棉所１２杂交，同时以陆海杂交选育出的中长绒系６７为父本与陆地棉品种鄂荆１号杂交，分别对上述３个组合进行世代均值分析。除麦克隆值外，所有性状在各组合中都存在加性效应（ｄ），而非加性效应的存在与否则因性状、组合不同而异。子棉产量、皮棉产量未检测到显性效应（ｈ），株高、子指、铃数、绒长无加性×加性效应（ｉ），果枝数、子指、铃数、衣分、绒长和强度，不存在加性×显性效应（ｊ），而显性×显性效应（ｌ）则在各性状中都检测到。通过遗传模型分析发现，当ｈ＋ｌ＞ｄ＋ｉ时则存在超亲杂种优势，ｊ对杂种优势没有贡献。理论上超亲优势的产生共有１０种可能性，在本试验的３个组合中实际发现７种，主要有ｈ＞ｄ，ｌ＞ｄ和ｌ＞ｄ＋ｉ，而ｈ＞ｉ，ｌ＞ｉ，ｈ＋ｌ＞ｉ未出现。因此，显性效应（ｈ）和显性×显性互作效应（ｌ）是本试验中杂种优势的主要来源。     

转基因抗虫棉sGK9708与不同类型品种杂种的遗传及优势分析

利用转基因抗虫棉sGK9708与7个常规棉、7个优质棉、8个转Bt基因抗虫棉和6个彩色棉品系分别配制杂交组合,对其性状的遗传效应和杂种优势进行了比较分析。结果表明:(1)常规棉、优质棉和转基因抗虫棉类型的子棉产量以显性效应为主,加性效应也起较大作用,纤维品质性状的遗传变异主要来自于加性效应。(2)彩色棉类型的子棉产量性状以加性效应起主导作用,纤维品质等性状的遗传变异受显性和加性效应共同控制。(3)转基因抗虫棉类型的衣分和铃重具有极显著的显性效应,常规棉类型以加性效应为主导,优质棉和彩色棉类型由加性和显性效应共同决定。(4)彩色棉类型的子棉产量性状具有负向群体超亲优势,纤维长度和强度具有一定的正向群体超亲优势。     

棉花抗红铃虫性对产量性状的影响研究

以不同抗性类型的陆地棉抗虫品种(系)和常规棉品种(系)作亲本配制杂交组合,将亲本和F1代杂交种共20个材料在网室、田间进行抗红铃虫鉴定和棉花抗红铃虫性对棉花产量的影响研究,试验表明,具有外源抗虫基因的抗虫棉皮棉产量高,稳产性好,尤其是抗虫杂交棉具有明显的杂种优势。相关分析结果,棉花种子虫害率与皮棉产量、子棉产量、单株成铃数和霜前花率呈极显著负相关;与衣分和僵瓣黄花率成极显著正相关;与单铃重相关性较低。结果表明,利用外源抗虫基因转导的棉花新材料作为杂交亲本,可以培育出丰产高抗棉花害虫的棉花新品种,尤其适合培育抗红铃虫的杂交棉品种。     

彩色棉品质性状的遗传效应研究

本研究选用了5个产量、品质性状差异较大的彩色棉品种以及1个白絮棉品种,采用不完全双列杂交交配设计(6×5/2)产生杂交一代15个组合以及6个自交亲本,考查了籽棉产量、皮棉产量和5个纤维品质性状,采用加性－显性遗传模型和统计分析方法(朱军,1997)分析了以上资料。结果表明：彩色棉纤维长度以基因的加性效应为主,纤维强度、整齐度、伸长率和细度的显性方差与加性方差相当。彩色棉品质性状的狭义遗传率变幅为9.58%(伸长率)~87.01%(纤维长度)。紫絮棉和彩8在纤维长度、强度以及伸长率上都具有正的GCA效应,以它们作亲本可以明显改善后代的纤维品质,是彩色棉品质育种的有效亲本,对优质白棉的利用则会大大改善杂交彩色棉的产量和品质。组合紫絮棉×彩9-1、红叶棕絮×彩8、红叶棕絮×白棉、彩8×彩9-1、彩8×白棉等5个组合在品质上具有较强的SCA效应。上述亲本和组合在彩色棉育种以及杂交棉选育中可以有目的地加以利用。彩色棉与白色棉杂交后代的纤维强度具强的杂种优势,甚至有的组合超过纤维强度好的白色棉亲本。     

光子棉花的产量杂种优势研究

利用综合性状较好的5个光子材料作亲本,与17个优良毛子棉花新品种(系)组配19个光子杂交组合,研究具有光子标记性状杂交组合的产量杂种优势表现.结果表明:光子杂交组合皮棉产量表现正向中亲优势和正向超亲优势,籽棉产量光子作母本的杂交组合杂种优势高于光子作父本的杂交组合;衣分和单铃重表现正向中亲优势,单株铃数光子作母本的杂交组合优势率高于作光子父本的杂交组合;籽指表现负向中亲优势、负向超亲优势和负向竞争优势,筛选出产量竞争优势5%以上、综合性状突出的优势组合8个.     

2005—2012年新疆南疆棉区棉花杂交种主要经济性状优势分析

研究杂交棉在高密度植棉模式下主要经济性状优势,为新疆南疆棉区棉花杂交种利用提供理论依据。利用2005—2012年南疆中早熟杂交棉和常规陆地棉区域试验品系和审定品种的皮棉产量、纤维品质性状的多年多点数据,进行整理和对比分析。在高密度膜下滴灌种植模式下,杂交棉参试组合经历了起步-快速发展-急速下降的过程。杂交棉参加区试组合在单株铃数、单铃重、衣分变幅较大。陆陆杂交棉组合平均皮棉产量略高于常规陆地棉,纤维长度、比强度等品质指标略低于常规陆地棉,但均不显著。陆陆杂交棉审定品种在单株结铃、单铃重方面显著高于常规陆地棉,但每公顷铃数较常规陆地棉低3.0万个,平均皮棉产量差异不显著。陆海杂交种在单株铃数、纤维品质、抗病性等总体优于陆陆杂交种和常规棉,但在单铃重、衣分、皮棉产量平均分别低于常规陆地棉27.0%、11.3%、7.0%。在目前高密度植棉模式下,参试杂交棉组合较常规陆地棉生产优势并不明显,继续开展高密度强优势杂交棉育种及种植模式研究非常必要。     

我国现有4个陆地棉主栽品种的遗传评价

用数量遗传学研究的方法对我国目前４个陆地棉主栽品种的育种利用价值作了遗传评价。结果显示，泗棉３号在籽棉产量方面，苏棉６号在籽棉产量、皮棉产量、衣分方面具有较高的一般配合力效应，为较理想的新品种选育的亲本材料。通过特殊配合力方差分析，中棉所１２号，苏棉６号在铃重、果枝方面具有较高的特殊配合力方差，以此为亲本，可以筛选到高优势组合，上述分析表明，苏棉６号不仅是一个高产抗病的新品种，并且也是一个较为理想     

陆海种间杂交铃重和衣分的遗传及其F1群体优势分析

以4个陆地棉品种(系)和3个海岛棉品种为亲本配制不完全双列杂交组合12个,采用包括基因型×环境互作的加性-显性(AD)遗传模型.通过对亲本和F1的2年随机区组试验数据分析,结果为铃重和衣分都存在极显著的加性效应和显性效应.其加性效应和显性效应与环境的互作都很小.铃重以加性效应为主,为 54.3%.显性效应相对较小,为 21.6%.衣分主要由加性效应和显性效应共同控制,其加性效应和显性同等重要.分别是 43.8%和 49.8%.铃重的狭义遗传率和广义遗传率分别为 54.3%和75.8%,衣分的狭义遗传率和广义遗传率分别为 43.8%和 93.6%.铃重和衣分F1均具有显著的负向群体平均优势和群体超亲优势,F1铃重小于中亲值.偏向低亲值;F1表分小于中亲值,接近或小于低亲值.在利用海岛棉的优异性状时,要考虑亲本材料的选择,要考虑到其性状遗传方式的特点,在进行陆海杂交、高代回交辅助选择时必须考虑性状的遗传效应.铃重可以在平世代进行选择,衣分应在中期世代选择效果较好.