海岛棉CSSLs分子评价及纤维品质、产量性状QTL定位

本课题组前期以陆地棉中棉所8号(CCRI8)为轮回亲本, 海岛棉Pima 90-53为供体亲本培育了一套陆地棉中棉所8号为背景的海岛棉染色体片段置换系(CSSLs), 本研究利用SSR标记对该置换系群体BC₃F₅进行基因型检测, 在3个不同环境下(河北保定、青县和新疆轮台)鉴定其纤维品质和产量相关性状并进行QTL定位。该置换系群体包含182个家系, 置换片段数在1~15个之间, 平均为6.6个; 导入片段长度在0.7~83.2 cM之间, 平均长度为16.8 cM; 置换片段总长度20 249.6 cM; 背景回复率在92.3%~99.6%之间, 平均为96.2%。共检测出59个相关的QTL, 其中与纤维品质性状相关的41个, 单个QTL的贡献率为1.27%~26.66%; 与产量性状相关的18个, 单个QTL的贡献率为2.03%~19.38%; 检测到14个稳定的QTL, 其中4个马克隆值和2个纤维伸长率相关的稳定QTL增效基因均来自高值亲本海岛棉Pima 90-53, 2个铃重相关的稳定QTL增效基因来自高值亲本陆地棉中棉所8号。研究结果为深入开展纤维品质和产量性状的QTL精细定位、QTL间互作和分子育种提供了理论依据。     

三元杂种(海岛棉-色伯氏棉-陆地棉)的研究及新品种选育

采用棉属种间杂交新技术：对杂交铃施用ＧＡ３和ＮＡＡ－离体培养杂种胚－试管内染色体加倍三者相结合，显著提高了杂交铃成铃率和成胚率，获得了海岛棉－色伯氏棉－陆地棉的三元杂种。研究了杂种性状的表现，育性的恢复以及性状的传递规律。从中选出了抗黄萎病、抗棉铃虫、抗棉蚜及高强纤维等５类选系，创建了我国的“ＨＢＧＴ”新资源体系，并首次用野生棉杂交育成了丰产优质抗病新品种“石远３２１”，已通过国家黄河流域区试，１     

GO基因导入对棉花农艺性状及抗病性的影响

通过对转葡萄糖氧化酶(GO)基因棉株系B99261(IV、Ⅷ代)和B99267(Ⅷ、Ⅳ代)与受体新陆早7号及耐黄萎病对照中棉所12农艺性状及抗病性比较.结果表明,转基因棉花株型变矮,果柄变长,单株成铃数和纤维品质有明显提高.B99261对苗期炭疽病、立枯病及铃疫病抗性有显著提高,但不抗红腐病;B99267对棉铃疫病抗性也显著增强.这两个品系对枯萎病和黄萎病抗性均有显著提高,其中第四代B99261抗黄萎病性能最好,达到抗病水平.     

GO基因导入对棉花农艺性状及抗病性的影响

通过对转葡萄糖氧化酶(GO)基因棉株系B99261(IV、Ⅷ代)和B99267(Ⅷ、Ⅳ代)与受体新陆早7号及耐黄萎病对照中棉所12农艺性状及抗病性比较。结果表明，转基因棉花株型变矮，果柄变长，单株成铃数和纤维品质有明显提高。B99261对苗期炭疽病、立枯病及铃疫病抗性有显著提高，但不抗红腐病；B99267对棉铃疫病抗性也显著增强。这两个品系对枯萎病和黄萎病抗性均有显著提高，其中第四代B99261．抗黄萎病性能最好,达到抗病水平。     

中棉所12的黄萎病抗性遗传与育种应用研究

 以2个海岛棉品种和5个陆地棉品种为材料与中棉所12进行正反交,配制14个杂交组合的F₁和F₂ 。采用纸钵育苗,撕底伤根接种方法对14个组合的F₁和F₂群体进行黄萎病抗性鉴定。结果表明,以中棉所12作父本与海岛棉抗黄萎病品种或陆地棉抗黄萎病品种进行杂交,F₂抗（耐）病株与感病株的分离符合3：1的分离规律,说明海岛棉的抗黄萎病性对于中棉所12的耐黄萎病性为显性,中棉所12的耐黄萎病性对于陆地棉的感黄萎病性为显性,控制黄萎病抗性的基因为一个显性主基因。然而,以中棉所12为母本与海岛棉品种、抗病陆地棉品种和感病陆地棉品种进行杂交,F₂群体中90%以上的个体为抗病类型,说明中棉所12的细胞质中存在着抗黄萎病的遗传成分,具有细胞质母体遗传的特点,在棉花抗黄萎病育种中具有重要的利用价值。     

GAFP基因导入对彩色棉抗病性和农艺及经济性状的影响

通过对转GAFP基因品系ZB-1-31、ZB-1-49、LB-7-8与原受体品种新彩棉1号、绿9903进行了抗枯、黄萎病性的对比和农艺、经济性状方面的对比研究,结果表明,3个转GAFP基因品系对枯、黄萎病的抗性显著高于受体品种,生育期有所提前,产量均明显高于受体品种,纤维品质也有不同程度的提高。     

GAFP基因导入对彩色棉抗病性和农艺及经济性状的影响

通过对转GAFP基因品系ZB-1-31、ZB-1-49、LB-7-8与原受体品种新彩棉1号、绿9903进行了抗枯、黄萎病性的对比和农艺、经济性状方面的对比研究,结果表明,3个转GAFP基因品系对枯、黄萎病的抗性显著高于受体品种,生育期有所提前,产量均明显高于受体品种,纤维品质也有不同程度的提高。     

零式果枝海岛棉铃部性状和纤维品质的遗传及相关分析

采用加性-显性及其与环境互作的遗传模型，对8个零式株型海岛棉亲本及其28个组合F1代的5个铃部性状和5个纤维品质性状的2年资料，进行了方差分析和成对性状间的遗传相关分析。结果表明，在铃部性状中，铃柄长的加性效应对表现型总变异的贡献最大（VA/VP=33%），其次是铃粗；在纤维品质性状中，比强度、伸长率和麦克隆值的加性     

不同海岛棉种质资源主要农艺经济性状鉴定与分析

供试材料370份,其中国外材料164份,国内材料206份。到1998年为止,对其中235份海岛棉品种抗黄萎病和295份品种抗枯病性状的鉴定,由新疆自治区农科院植保所完成。1998—2000年,对370份海岛棉种质资源材料的繁种保存和41项农艺经济性状鉴定,在新疆库尔勒市巴州农科所实验地进行。文章分析了生育期、株高、第一果枝节位、果枝数、叶枝数、单株结铃数、室内考察铃重、衣分、子指、长度整齐度,均采用通用标准进行,纤维品质和种子品质由中棉所测定,并使这些材料都有了3年的统计数据。试验方法,田间种植采取顺序排列,行长5m,2行区,栽培管理采用常规…     

渐渗系IL6的遗传评价和渗入片段的鉴定

 用海岛棉3-79的6号染色体渐渗系(简称IL6)和背景亲本TM-1构建了F₂、F_2：3群体,在2年的田间重复实验中调查了18个重要农艺性状,作遗传评价。并获得F₂群体的分子数据,进行QTL定位和单标记分析。结果表明:亲本IL6中的渐渗片段,组成有3-79的6号染色体,3-79的非6号染色体和大部分的TM-1片段。IL6的产量、品质性状都优于受体亲本TM-1,遗传分析也发现产量、品质性状增效基因位点来自IL6,说明所渗入片段起着关键作用。亲本农艺性状表现和遗传分析结果表明,IL6渗入片段含有总铃数、单株铃数、衣分、果枝数、比强度、麦克隆值等性状的主基因。而QTL定位和单标记分析结果显示,IL6渗入片段含有单株铃数、衣分、果枝数、株高、子指、整齐度等性状的QTLs。     

Genetic effects of nine <Emphasis Type="Italic">Gossypium barbadense</Emphasis> L. chromosome substitution lines in top crosses with five elite Upland cotton <Emphasis Type="Italic">G. hirsutum</Emphasis> L. cultivars

Crosses between Gossypium barbadense L and Gossypium hirsutum L. (Upland cotton) have produced limited success in introgressing fiber quality genes into the latter. Chromosome substitution lines (CSBL) have complete chromosomes or chromosome arms from G. barbadense, line 3-79, substituted for the corresponding chromosome or arms in G. hirsutum in a near isogenic background of TM-1. We top crossed nine CSBL and their parents (TM-1 and 3-79) with five cultivars. Parental lines and their F₂ populations were evaluated in four environments for agronomic and fiber quality traits. The CSBL and their F₂ hybrids showed wide ranges for both agronomic and fiber traits of economic importance. Genetic analysis showed that additive variances were larger than dominance variances for lint percentage, boll weight, lint yield, fiber length, strength, elongation, micronaire, and yellowness; whereas, dominance variances were larger than additive variances only for uniformity of fiber length and equal for fiber reflectance. For all traits, except boll weight and lint yield, significant additive effects of one or more chromosomes from 3-79 in TM-1 background were greater than the corresponding TM-1 chromosome. In addition, we identified specific chromosomes from G. barbadense (3-79) that carry alleles for improvements in specific fiber quality traits in Upland cotton. Favorable additive effects of individual chromosomes or chromosome segments from 3-79 relative to corresponding chromosomes or chromosomes segments from TM-1 were identified in this study as follows: Lint percentage, chromosome/arms 10, 16-15; longer fibers, chromosome/arms 01, 11sh, 26Lo; more uniform fibers, chromosomes/arms 01, 11sh, 10, 17-11; stronger fibers, chromosome/arms 01, 11sh, 12sh, 26Lo, 17-11; fiber elongation, chromosomes/arms 01, 11sh, 26Lo, 10, 17-11; reduced fiber micronaire, chromosome/arms 01, 12sh, 4-15, 16-15, 17-11; fibers with more reflectance, chromosome/arms 10, 4-15, 16-15, 17-11; fiber with less yellowness, chromosome arms 4-15, 17-11. Based on the present study, we concluded that by using CSBL, favorable fiber quality alleles can be introgressed into Upland cotton, thus greatly improving the breeder’s ability for improvement of Upland cotton for a variety of traits. These data should provide useful genetic information to the cotton breeding industry at large.     

棉花第14染色体分子标记连锁群的构建及其应用

 利用置换系CSB14Sh与TM-1产生F₂分离群体,以SSR标记构建连锁图对置换系进行分子鉴定。利用从覆盖全基因组的3800对引物筛选出的15对多态性引物对群体进行扩增,产生23个分子标记位点。其中,21个分子标记进入了同1个连锁群。通过与前人的分子图谱比较,把该连锁群定位在第14染色体上。表明TM-1与CSB14Sh在第14条染色体上有差异,而在其它染色体上没有差异。再结合染色体置换系构建的过程,可以认为CSB14Sh确实为第14条染色体短臂的置换系。     

Genetic analysis of agronomic and fibre traits using four interspecific chromosome substitution lines in cotton

Backcrossed chromosome substitution lines (CS‐B) have been developed with a homologous pair of chromosomes or chromosome arms of Gossypium barbadense (3‐79) germplasm substituted for the homologous Gossypium hirsutum(TM‐1) chromosomes or chromosome segments. We report on agronomic and fibre trait performance of four backcrossed chromosome or chromosome arm substitution lines including chromosomes 01, 11sh (chromosome 11 short arm), 12 sh and 26 Lo (chromosome 26 long arm). Data for agronomic and fibre traits were collected from replicated field experiments at two different locations in 2 years, and analysed under an additive dominance genetic model. CS‐B 12sh had higher, while CS‐B 01 and CS‐B 26Lo had lower boll weight than TM‐1. The presence of significant negative additive effects for micronaire with CS‐B 01 and significant positive additive effects for elongation and fibre strength with CS‐B 11sh suggested the substituted chromosome arms of 3‐79 in these CS‐B lines were more likely carrying genes causing these effects. Results revealed that several CS‐B lines had significant homozygous and heterozygous dominance effects for different agronomic and fibre traits suggesting that specific CS‐B lines may be useful for improving agronomic and fibre traits in hybrid cottons. These CS‐B lines also provide novel genetic resources for improving upland cotton germplasm.     

枯萎病对棉花产量和纤维品质的影响

对2002年长江流域棉花区试的10个新品种进行了抗枯萎病(Fusariumwilt)鉴定,并从每个品种中各选择30个单株,分株计产,按株取样检验其纤维品质。分析棉株不同的枯萎病级别对棉花产量和品质的影响。结果表明:(1)有2个品种抗枯萎病;6个耐病;2个感病。(2)枯萎病株的皮棉产量比健株减产的百分率分别为:Ⅰ级26.48%,Ⅱ级45.50%,Ⅲ级54.57%,Ⅳ级77.76%,减产极显著。(3)病株纤维的长度、整齐度、比强度和伸长率也均显著或极显著低于健株。棉株枯萎病级别与纤维长度呈极显著负相关,与比强度和麦克隆值呈显著负相关。     

QTL mapping for agronomic and fibre traits using two interspecific chromosome substitution lines of Upland cotton

CS‐B14Sh and CS‐B22Sh are cotton interspecific chromosome substitution (CS)‐B lines, in which a pair of short arms of chromosome 14 and chromosome 22 were introgressed from Gossypium barbadense doubled‐haploid line 3‐79 with the background of Gossypium hirsutum line TM‐1, respectively. These two CS‐B lines were crossed with TM‐1, and segregating progenies (F₂ and F_2:3, respectively) were obtained. Phenotypic data of lint yield, yield‐related traits and fibre‐quality traits were collected from two trials. In the cross CS‐B14SH X TM‐1, QTL for boll weight (BW), lint percentage (LP), fibre upper half mean length (UHML), micronaire reading (MIC), and fibre breaking tensile strength (STR) were repeatedly detected. Alleles from 3‐79 decreased BW and MIC, but increased UHML and STR. In the cross CS‐B22Sh X TM‐1, QTL for BW, LP, UHML, MIC, STR, fibre elongation (EL),seed weight(SW), node of first fruiting branch (NFB) and fibre uniformity index (UI) were repeatedly detected, and alleles from 3‐79 decreased UHML, UI and STR, but increased NFB, SW, MIC and EL. QTL clusters were found in both populations.     

1978—2007年中国陆地棉品种主要特性变化趋势

为了研究中国陆地棉品种的遗传性状在不同年代间的变化规律,利用黄河流域、长江流域和西北内陆三大棉区在1978—2007年审定推广的836份陆地棉品种数据库,对陆地棉品种的14个主要农艺经济性状的变化趋势进行分析。结果表明,三大棉区品种的单铃重、皮棉产量和比强度三个性状随着年代变迁,呈明显升高趋势,比强度尤为突出;长江和黄河流域棉区的种植密度随着年代变迁在逐渐降低,而西北内陆棉区的种植密度在增加;叶色、第一果枝节位、铃形、马克隆值和枯、黄萎病抗性在不同年份间波动较大;生育期、衣分、纤维长度在年代间变化平稳,株高20世纪90年代以后变化趋势也较平稳。研究得出1978年以来中国棉花审定推广品种的农艺性状稳定一致且表现良好,产量和纤维品质性状（尤其纤维比强度）有明显改良,在马克隆值和枯、黄萎病抗性方面还有待进一步提高。     

海岛棉棉铃阶段性发育与产量品质的关系

运用包含环境互作效应的ADM发育遗传模型对3年海岛棉亲本及F1代不同发育时期单铃重及发育特点与产量、品质的关系研究表明,海岛棉各时期单铃重对最终单铃重、纤维品质性状选择效果较好;前期(10、20 d)单铃重大,会减少无效铃数,降低衣分;后期(60、70d)单铃重大,会增加无效铃数,提高衣分。而中期(30、40、50d)单铃重对最终单株产量有一定选择效果。棉铃体积膨大期(0～10 d、10～20 d)净增量较大,单铃重增加,其他产量性状降低;纤维长度、反射率、黄度等品质性状改善;棉铃内容物充实期(30～40、40～50、60～70 d)干重增量大,主要纤维品质性状变差。选择单铃重进入快增期较晚、生长速率较大而出现时间较晚的材料将提高单株产量。纤维形成过程中,同化物质较早进入棉铃,经历缓慢增长,使纤维逐渐成熟而形成优良的品质。棉铃发育受到明显的母体效应影响,因而选择合适的母本对改良纤维品质性状较为重要。     

优质棉‘沧198’多茎株型栽培技术研究

为确定优质棉‘沧198’的高产简化配套技术,进一步明确多茎栽培对不同肥力、不同气候年型的适应性,2007-2009年,采用随机区组设计方法,以常规株型为对照,连续3年研究‘沧198’多茎株型的增产效果;分析纤维品质、成铃空间分布特点及劳动效率和经济效益。结果表明：‘沧198’多茎株型在干旱或阴雨不同气候年型,均表现出显著增产效果,增产幅度12.5%~22.1%;多茎株型成铃质量空间分布,下部1~4果枝结铃单铃重平均4.47 g,略低于常规株型4.70 g;上部13~14果枝成铃质量显著优于常规株型,单铃重提高14.5%,子指增加7.5%,衣分高6.6%;叶枝结铃平均单铃重为5.2 g,不仅高于主茎1~4果枝的结铃单铃重（4.47 g）,也高于常规株型1~4果枝结铃的单铃重（4.70 g）,纤维品质与常规株型无明显差异。多茎株型与常规株型相比,节省整枝用工62.5%,劳动用工投资减少18.0%,劳动效率提高1.37倍,经济效益提高39.6%。‘沧198’多茎株型主茎和叶枝协调发育,叶枝早摘心,解决叶枝铃小、吐絮晚、质量差的技术难题,不同气候年型、不同肥力条件均表现显著的增产效果,实现了高产优质、简化、高效目标。     

调亏灌溉对海岛棉产量及品质的影响研究

为了探明不同调亏程度对海岛棉产量及品质的影响,通过田间小区试验,以正常灌水量为对照,设置轻度调亏（正常灌水量的75%）、中度调亏（正常灌水量的50%）和重度调亏（正常灌水量的25%）,研究调亏灌溉对海岛棉不同部位优质成铃特性的调节效应。结果表明：轻度调亏对棉花产量品质无显著影响,而中度和重度调亏使皮棉产量分别下降了10.8%和25.4%,主要是单株铃数和单铃重显著下降。轻度和中度调亏对衣分影响较小,但重度调亏使衣分显著下降。轻度和重度调亏使纤维长度略有下降,中度调亏则纤维长度增加。纤维比强度和马克隆值随调亏程度增加呈增大趋势,但差异不显著。从不同结铃部位分析,轻度调亏使棉花中部铃重、纤维长度、比强度增大,上部铃重、纤维长度显著降低。而中度和重度调亏均使中部铃重、衣分显著下降,中度调亏使中部棉铃纤维比强度增加,而重度调亏可显著提高下部棉铃纤维比强度。轻度调亏使中部、中度调亏使下部、重度调亏使上部棉铃纤维马克隆值显著增大。