陆地棉主要农艺与纤维品质性状的双列杂交分 析简

 本文利用加性-显性与环境互作的遗传模型（ADE模型）,分析8个陆地棉亲本及其F1在不同环境下的农艺和纤维品质性状,在估算遗传方差分量、遗传效应的基础上,分析各类性状间的遗传相关性,并预测F1和F2的杂种优势,为棉花杂种优势利用和新品种选育提供了较有价值的信息。研究表明,农艺与纤维品质性状的遗传主要受加性、显性和加性与环境互作效应控制。遗传相关分析表明,皮棉产量与纤维品质性状的显性相关系数值较大,利用杂种优势在早期世代可以得到协同改良,纤维品质性状间易实现协同改良。杂种优势分析表明,F₁和F₂的皮棉产量均具有显著的超亲优势,纤维品质性状的杂种优势不明显。     

早熟陆地棉主要纤维品质性状的遗传效应及杂种优势研究

通过ADAA模型(加-显-上位性效应)研究了早熟陆地棉2.5%跨长、整齐度、比强度、伸长率、麦克隆值等5项主要纤维品质性状的遗传效应及杂种优势。结果显示,早熟陆地棉纤维品质性状中2.5%跨长、比强度、伸长率和麦克隆值的遗传以加性效应为主,其次为显性效应,其狭义遗传率分别为65.7%、74.2%、39.6%和47.5%,均达到极显著;整齐度以显性效应为主,其次为加性效应;5项性状指标的上位性效应很小或无;F1和F2品质性状无杂种优势,但有一定的群体平均优势。本试验亲本纤维品质性状一般配合力差异较大,为利用新疆早熟棉中优良材料改良其他三类短季棉的品质提供了可能。     

陆地棉F_2纤维品质性状杂种优势的遗传分析

本研究根据加性─显性与环境互作的遗传模型，分析了陆地棉１０个杂交亲本和２０个Ｆ１五个纤维品质性状的两年试验资料，估算各项遗传方差分量和成对性状间各项遗传效应的相关，预测了不同年份Ｆ２杂种优势的遗传表现。各纤维品质性状主要受加性效应的影响。其中纤维长度、纤维强度和麦克隆值３个性状还受到基因型×环境互作效应的影响。基因型×环境互作效应对纤维整齐度和纤维伸长率两个性状影响均不显著。遗传相关分析表明，杂交后代皮棉产量与纤维长度、纤维整齐度、纤维伸长率和纤维细度间可进行同步改良，皮棉产量与纤维强度同步改良较为困难。杂种早代皮棉产量高的组合其纤维强度也较好。Ｆ２纤维品质性状杂种优势的均值一般较小。此外还分析了组合纤维长度、纤维强度和麦克隆值杂种优势在不同环境中的表现。     

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。     

陆地棉品质性状遗传效应分析

采用数量性状的加性-显性遗传模型和统计分析方法,对陆地棉30个杂交亲本及其部分F1的纤维长度、整齐度、马克隆值、强度等纤维品质性状进行分析,估算各项遗传方差分量、参试亲本的加性效应值以及组合的显性效应值。结果表明,纤维长度、整齐率、强度受显性与加性遗传效应共同控制,其中以加性效应为主,而马克隆值主要受基因的显性效应控制。各主要纤维品质性状遗传率均较小,选择时宜在中晚期世代。 A5、A9、A17、A20、A28和A30等亲本可以作为杂交后代提高纤维品质性状的首选亲本材料加以利用。     

早熟陆地棉主要性状配合力效应及遗传参数分析

选用12份不同来源的陆地棉为亲本材料,按照NCⅡ不完全双列杂交设计配置32 (4×8)份杂交组合,对亲本及F1代的13个主要农艺性状和品质性状的遗传效应、配合力和杂种优势进行统计分析。结果表明,陆地棉杂交组合间存在显著的遗传差异。籽棉产量、皮棉产量、铃重、衣分、纤维长度、比强度、马克隆值、伸长率同时受基因加性效应和非加性效应共同影响,单株铃数以基因加性效应为主,株高、始果节位、始果节高、整齐度以基因非加性效应为主;W1 (LZD)为大铃丰产亲本,L2 (辽棉43)为高衣分丰产亲本,W6 (19-ZHGC)、W7 (中91)为优质亲本,L2 (辽棉43)和W2 (新石K28)为各性状均表现较好的优良亲本;组合W1×L1 (LZD×辽棉38)、W5×L3 (惠远720×辽棉27)具有较大的育成品种的潜力;多数性状杂种优势明显,其中以皮棉产量和籽棉产量的竞争优势最大,分别达到15.5%和10.5%,纤维长度和断裂比强度平均竞争优势分别为5.7%、5.3%。由此表明,杂种优势利用可以有效提高棉花产量、改进纤维品质。     

陆地棉资源主要产量和纤维品质性状的遗传多样性分析研究

为了提高棉花种质资源的利用效率、增加骨干亲本的遗传多样性,对114份资源材料进行遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。衣分、单铃重和马克隆值的变异系数较大,整齐度的变异系数最小;子指的遗传多样性指数最大,伸长率的遗传多样性指数最小;主成分分析的前3个因子累计贡献率达到83.91%;单铃重与衣分和子指均为极显著正相关,衣分与子指为极显著负相关,纤维品质性状之间均为正相关关系,子指与纤维品质主要表现为负相关,单铃重和衣分与纤维品质表现为显著的正相关;聚类分析将供试材料分为3个大群,第Ⅰ大群主要为彩色棉品种;第Ⅱ大群为纤维品质优异、产量性状一般的材料;第Ⅲ大群的产量和纤维品质综合表现较好。本研究明确了各类材料的典型特征,为材料的高效利用和亲本选择提供一定参考。     

陆地棉主要经济性状的相关分析

相关分析结果表明：纤维强度与产量、衣分呈负相关，但偏相关系数小无真实相关性。纤维强度与伸长率、籽指是极显著或近显著正相关。伸长率与皮棉产量呈显著负相关，与衣分是显著偏正相关。纤维长度与整齐度、马克隆值是显著负相关。马克隆值与籽指呈显著偏正相关。皮棉产量与籽棉产量，衣分呈显著正相关。但籽棉产量与衣分是极显著偏负相关。     

光子陆地棉种质资源主要性状的遗传评价

以102份光子陆地棉材料为母本,分别与遗传标准系TM-1杂交,获得102个F₁群体。采用随机区组设计,设置3个重复,对光子陆地棉材料主要性状进行遗传评价。结果表明,调查的11个性状表型差异均较大,材料间产量性状(株高、果枝数、铃数、铃重、衣分和子指)差异大于纤维品质性状(纤维长度、纤维强度、马克隆值、整齐度和伸长率),特别是衣分、铃数等性状差异更明显; 除果枝数、马克隆值、伸长率以外,光子亲本群体其他性状的平均值都小于F₁群体。而亲本群体所有性状的变异系数均大于F₁,不同光子材料的杂种优势有很大差别,中亲优势和超亲优势也有很大的差别,有些种质某些性状的中亲、超亲优势为负值,其后代性状表现劣势; 纤维品质性状的中亲、超亲优势与毛子程度均呈负相关,而产量性状的中亲、超亲优势与毛子程度均呈正相关,说明可利用光子材料杂种优势改良纤维品质,而其后代产量性状的杂种优势利用受到限制; SSR分子标记遗传相似系数与各个性状的中亲、超亲优势的相关都不显著,说明在光子材料的育种中,杂种优势是不能通过亲本之间的遗传背景相似程度来预测的。     

陆地棉种质系间农艺性状配合力效应分析

以４个优质陆地棉ＰＤ种质系和一个丰产的推广品种为母本与４个无蜜腺品系为父本，配制２０个Ｆ１，分析了２４个农艺性状的配合力效应及其与Ｆ１的表型相关。结果表明，全部农艺性状的一般配合力效应都显著，表明这些性状受加性基因控制。另外第一果枝处茎粗、总果枝数、每铃种子数、每铃不孕子数、子害率等７个性状的特殊配合力效应也显著，表明这些性状除受加性基因控制外．还有不可忽视的非加性基因的作用。ＰＤ３２４９和光无ＢＲ一Ｓ一１０为综合性状优良的亲本。鄂荆１号、斯字棉８２５为产量配合力高的亲本。双亲一般配合力效应之和与Ｆ１的表型相关均极显著，特殊配合力效应与Ｆ１的相关则只有部分性状显著。本文讨论了由一般配合力效应评价组合优劣的问题.     

陆地棉纤维品质性状主基因与多基因混合遗传分析

采用2个纤维品质表现高强的材料和黄河流域棉区的2个主栽抗虫品种配成2个组合,利用主基因与多基因混合遗传模型分析方法,对主要纤维品质性状进行5个世代联合分析。结果表明多数品质性状是由一个主基因和多基因控制。主基因遗传效应中,F2分离群体中,比强度的遗传效应最大,为14.36%和8.40%,其次是绒长性状,为9.51%和2.59%。F2:3中的主基因效应与F2接近。主基因显性效应很小,除纤维长度在一个组合中总显性效应(主基因显性效应 多基因显性效应)为较大正值外,其余三个性状在两个组合中均表现负值或接近于0,杂合状态下多数纤维品质性状表型值偏向中亲值或低亲值,分子标记研究也证明了这一点,所以棉花纤维品质性状单纯依靠表型选择效率低,需要依靠分子标记辅助育种对主栽品种进行品质改良。     

基于部分NCII交配设计的陆地棉产量和纤维品质性状遗传分析

以60份陆地棉品种（系）和由部分双因素交叉式遗传（North Carolina II,NCII）交配设计配制的180个F₁组合为材料,分析产量和纤维品质性状的遗传效应和相关性。结果表明,皮棉产量、衣分、铃数和铃重的加性效应方差分量分别为0.25、0.62、0.20和0.14,显性效应方差分量分别为0.17、0.13、0.07和0.21;纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的加性效应方差分量分别为0.48、0.60和0.48,显性效应方差分量分别为0.05、0.02和0.06。各性状（除马克隆值外）的显性×环境互作效应均高于加性×环境互作。产量性状中,衣分与纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的相关性较强,相关系数分别为-0.35、-0.40和0.48。除铃重之外,陆地棉的产量性状呈现出以加性效应为主的遗传特点;纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的遗传以加性效应为主。部分NCII交配设计可用于同时对大量亲本进行评价。     

陆地棉主要农艺性状的相关性及聚类分析

以2005—2012年河北省及国家黄河流域棉区审定的30份棉花品种为试验材料,于2012—2013年在冀中南棉区(河北深州)设置品种比较试验,对供试材料的12个主要性状进行变异性、相关性和聚类分析,以期为冀中南棉花品种选择和新育种目标的制定提供理论依据。结果表明:考察的12个性状中以单株铃数和纤维伸长率的变异系数较大,分别为7.94%和8.80%。相关、通径和聚类分析的结果均表明,冀中南地区影响棉花皮棉产量的主要因素为单株铃数和衣分,生产上应首选单株结铃多、衣分高的品种推广应用。推荐的代表性品种有‘冀丰106’、GK99-1、‘农大棉9号’、‘快育66’、‘邯102’等。皮棉产量与上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度、伸长率呈正相关,且与伸长率的相关性达极显著水平。产量与纤维品质间的负相关性逐渐减弱,反映产量与品质同步改良取得一定成效。     

陆地棉12个农艺性状的基因效应估计

本文采用世代均值分析方法对４组陆地棉的Ｐ１、Ｐ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｂ１和Ｂ２６个家系的１２个农艺性状的基因效应进行了估计。结果表明，单株铃数、衣分、纤维长度的遗传较复杂，大多数组合除有加性和显性效应外，尚有不可忽视的上位性效应；９个有关早熟和产量性状的遗传较简单，主要是加性遗传效应，显性效应和上位性效应在一些组合里也有出现。     

陆地棉棉铃性状的杂种优势研究

用多元回归和灰色关联度分析的方法 ,研究了 3 0个陆地棉杂交组合棉铃性状的杂种优势及其与铃重杂种优势的相关性。结果表明 :( 1 )陆地棉品种间 F1的棉铃性状具有较强的杂种优势 ,单铃重、单铃种子数、铃容重和结子效率的竞争优势较大 ,分别为 2 5. 70 %、 1 7. 58%、 1 6 . 6 9%和- 1 3 .6 1 % ,而中亲优势以单铃种子数、结子效率、单铃重和铃容重居前 ,分别为 1 1 .93 %、7.73 %、5.1 4%和 - 1 0 .56 %。 ( 2 )铃容重、铃体积和单铃种子数的偏相关系数为达极显著水平 ,在竞争优势和中亲优势中 ,三性状的合计相对决定度分别占总决定度的 6 9.0 6 %和 71 .0 7%。 ( 3 )用逐步回归分析法找出了影响铃重杂种优势的三个主要性状 ,按其直接效应大小依次为铃容重 >铃体积 >单铃种子数。单铃种子数通过铃容重和铃体积对铃重的间接效应较大 ,故其净效应居首位。 ( 4 )根据灰色关联度排序 ,对铃重杂种优势影响最大的因子是单铃种子数的杂种优势 ,其它影响较大的性状依次为结子效率 >铃容重 >铃体积     

陆地棉新种质纤维品质性状的遗传分析

采用MINQUE(1)的统计方法,利用ADM模型,估算陆地棉8个杂交亲本和F1代28个组合的5项纤维品质性状的遗传效应.结果表明,纤维品质2.5%跨距长度和整齐度、伸长率具有0.10和0.05显著母体效应,纤维强度和麦克隆值无母体效应存在.纤维品质性状主要受加性效应影响,显性效应也起较大的作用,5项纤维品质性状的广义和狭义遗传率均达到极     

陆地棉种子性状直接效应和母体效应的遗传分析

采用二倍体种子遗传模型及其分析方法，分析了陆地棉５个品种及其配制的Ｆ１、Ｆ２和正反回交一代（ＢＣ１、ＢＣ２、ＲＢＣ１和ＲＢＣ２）世代籽指、种仁率、容重和油分４个种子性状的直接效应、母体效应和细胞质效应。分析结果表明，４个棉子性状的遗传均以母体效应为主，种子直接遗传效应作用较小。各性状的直接效应与母体效应的协方差不显著。通过母体植株的遗传表现对这些性状选择更为有效。可以根据籽指小和容量大等性状母体植     

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SSR标记遗传多样性及其与农艺性状的关联分析

分析陆地棉栽培种遗传多样性,通过关联分析寻找与棉花农艺性状相关联的分子标记,为分子标记辅助选择育种和提高棉花育种效率奠定基础。本文采用74个Simple sequence repeat(SSR)标记对172份陆地棉栽培种的基因组变异进行扫描,使用NTSYS-pc 2.20进行聚类,分析该群体遗传多样性;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,在此基础上结合田间表型数据,采用Tassel 2.1的一般线性模型(General linear model,GLM)进行关联分析,定位与农艺性状相关的QTLs。74个标记共检测到148个多态性位点,涉及246个等位变异,变异范围2~7个,平均等位变异数为3.32;引物的多态性信息含量(PIC)为0.0281~0.3733,平均值为0.2370;遗传相似系数变异在0.2816~1,平均值为0.5369,平均遗传相似系数为0.5369,表明我国陆地棉遗传基础狭窄,尽管国外及西北内陆棉区部分材料具有较丰富的遗传变异。聚类分析将该群体划分为12个亚群,不同棉区的材料交叉分布,且聚类结果基本与系谱吻合。群体结构分析却将172份供试材料划分为3个亚群;通过关联分析,发现30个位点与铃重、衣分、黄萎病抗性显著相关(P0.05),各位点对表型变异贡献率为2.24%~5.27%。     

陆地棉遗传图谱构建及产量和纤维品质性状QTL定位

利用3 458对SSR引物筛选陆地棉中棉所35和渝棉1号间的多态性引物, 获得173对。以多态性引物检测(渝棉1号×中棉所35)F₂群体180个单株的标记基因型, 共获得178个标记位点。构建的遗传连锁图谱包括148个标记, 36个连锁群, 总长1 309.2 cM, 标记间平均距离8.8 cM, 覆盖棉花基因组的29.5%。36个连锁群中的28个分别被定位于20条染色体, 8个连锁群未定位于染色体。以渝棉1号×中棉所35的F₂、F_2:3群体的产量、纤维品质性状鉴定结果, 利用区间作图方法, 检测到4个产量性状QTL, 即2个衣分(LP)、1个铃重(BW)、1个籽指(SD); 5个纤维品质性状QTL, 即1个纤维长度(FL)、2个纤维比强度(FS)和2个纤维细度(FF)。LP1、BW、SD、FL和FS1被定位于第7染色体, LP2、FS2、FF1和FF2被分别位于第15、21、9和20染色体。5个纤维品质QTL的有利等位基因均来源于渝棉1号。