海岛棉DNA导入陆地棉栽培品种获得变异种质的初步遗传分析

 利用花粉管通道导入技术将海岛棉（Gossypium barbadense L.）品种海7124的基因组总DNA导入陆地棉（G. hirsutum L.）栽培品种石远321中，获得了纤维品质优良的新种质系，并且在导入后代中发现了1个形态性状发生变异的突变体。对突变体进一步的遗传分析表明，突变性状可能受1个纯合致死的显性基因控制，利用SSR对变异材料进行研究发现，外源DNA已经整合在陆地棉的基因组中，并推测某些DNA片段可能是通过同源重组的机制整合到陆地棉染色体上的。     

新疆早熟陆地棉种质资源数据库的构建

通过对现存新疆早熟陆地棉种质数据进行分析、归纳、整理、收录等工作,同时对主要的农艺性状进行统计分析及判别分析,有利于新疆棉花资源的数据化管理,便于新疆早熟陆地棉种质资源数据的查询和进一步的育种亲本分析,可以更好提高资源的利用率,为育种工作和生产部门服务。     

早熟中长绒陆地棉新陆早47号的选育及栽培技术

新陆早47号属早熟中长绒陆地棉品种,株型近筒形,前期生长势较强,中后期生长稳健,不早衰。2．5％跨长32．6mm,纤维整齐度86．3％,比强34．2cN／tex,麦克隆值4．1,反射率79．7％,黄度8．0．纺纱均匀性指数178。2008-2009年参加新疆自治区早熟陆地棉品种区域试验,皮棉产量为2152．8kg／hm2,是对照新陆早13号的101．5％;2009年参加新疆自治区早熟棉生产试验,皮棉产量为1901．7kg／hm2．是对照新陆早13号的99．35％。     

陆地棉扩展蛋白基因的鉴定与特征分析

目的 扩展蛋白（Expansin）是细胞壁的重要组成部分,在植物的生长发育及逆境胁迫应答等方面均发挥着重要作用。基于全基因组水平系统鉴定陆地棉Expansin基因家族,并通过生物信息学及表达模式分析,为揭示扩展蛋白基因在棉花生长发育中的功能及后续利用奠定基础。方法 利用BLAST和HMMER在陆地棉基因组中搜索并鉴定扩展蛋白基因家族成员;利用ClustalW、MEGA、MCScanX、Prot Param、MEME、SignalP、Euk-mPLoc、FancyGene和DnaSP等软件对其基因序列和蛋白序列进行生物信息学分析。通过RNA-seq数据分析扩展蛋白基因的表达模式和部分同源基因间表达差异,利用qRT-PCR验证部分扩展蛋白基因的表达谱。结果 陆地棉基因组中含有46个EXPA基因、8个EXPB基因、6个EXLA基因和12个EXLB基因,合计72个Expansin基因;四倍体陆地棉中扩展蛋白成员的数量几乎是二倍体棉种（亚洲棉与雷蒙德氏棉）的2倍。除GhA02和GhD06 2个染色体外,其余各染色体上均分布有数目不等的扩展蛋白基因（2—4个）,具有部分同源关系的染色体GhA08和GhD08分别有5个和8个扩展蛋白基因。系统发育树显示,各亚家族成员聚集成群,并且大部分的末端分支均由来源于3个物种的4个（亚）基因组的4个基因组成,如EXPA亚家族的Cotton_A_28454/Gh_A03G0885/Gh_D02G1269/Gorai. 005G142200等等,4个基因之间具有同线性关系。亚细胞定位发现陆地棉所有的扩展蛋白均位于细胞外。基因结构分析显示,扩展蛋白基因由3—5个外显子组成,外显子-内含子结构在进化上高度保守且与氨基酸序列的多样性一致,且在外显子上存在密码子偏好性。RNA-seq数据显示,不同基因在不同时空条件下存在特异性表达,如GhEXPA19A和GhEXPA19D相比其他基因在纤维10 DPA和20 DPA中的表达量很高;在不同的组织（如子叶、新叶、老叶、苞叶）中,GhEXPA24D具有较高的表达量。部分同源基因之间具有不同的表达模式,显示它们之间功能的异化与互补。qRT-PCR结果与RNA-seq数据基本吻合,如GhEXLA3A和GhEXLA3D在纤维发育的伸长阶段高量表达。GhEXPA19D和GhEXLA2D在3DPA的胚珠中表达活跃。结论 陆地棉基因组中含72个扩展蛋白基因,其在DNA水平和氨基酸水平具有一致的结构多样性和进化保守性,在转录水平具有各异的表达模式,显示出家族内成员间功能上的异化与互补。     

用花粉管通道转化法将兔防御素基因导入新疆陆地棉试验

介绍了用花粉管通道转化方法对新疆陆地棉新陆早7号和新陆早8号进行基因转化的初步研究结果.     

陆地棉光子1号的选育与应用

1984年从抗病系80—72中发现光子天然变异株,经自交选育而成。具有早熟、高产、品质好、抗虫、耐病、含油率高等特点。光子不易传播病菌、不需硫酸脱绒,适于机器定量精播,可以大大节约种子,经济省工,提高出苗率。光子含水分少,贮藏性能好,容易精选健子率,发芽率高。经遗传分析,利用显性光子的指示性状,提供杂优利用,简化制种工序,可开创棉花增产的新途径。     

新疆陆地棉转木霉几丁质酶基因棉花的初步筛选

利用花粉管通道法将构建在植物表达载体pART27上的抗黄萎病基因木霉几丁质酶(Trichoderma chi-tinase)基因,导入新疆4个陆地棉品种(系)中,经标记基因阳性试验和病圃抗病性检测,获得T2代具有较高的抗病性植株30株.     

陆地棉早熟性、丰产性基因效应研究

通过选择6个代表性亲本,采用性状互补原则,配制5个组合,对不同世代的早熟性、丰产性进行基因效应分析。结果表明：不同遗传背景下加性效应是最基本的,但显性效应和上位效应也存在,因此对早代中选材料进一步鉴定选择是必不可少的。     

陆地棉锌指蛋白(GZFP)的原核表达

采用大肠杆菌表达体系来获得陆地棉锌指蛋白(GZFP)的融合蛋白.以pMD18-GZFP质粒为模板,用PCR方法扩增获得GZFP基因的编码区序列,将其克隆到表达载体pET28b(+)中,转化宿主菌BL21(DE3),成功地构建了陆地棉GZFP基因原核表达载体pET-GZFP、经IPTG诱导、SDS-PAGE电泳分析和蛋白质杂交检测表明,陆地棉GZFP以融合蛋白的形式在大肠杆菌中得到大量表达.     

花粉管通道法转基因抗虫棉外源基因的整合方式

对花粉管通道法培育的转Bt基因抗虫棉GK19、GK22、1016、1018、1022、1025、GK5、GKsu12和SGK1进行Southern杂交分析。结果表明,目的基因能够完整整合到基因组里,HindⅢ酶切位点有可能发生甲基化或丢失。除1018以外的上述8个抗虫棉的分析结果还表明,载体骨架没有整合到棉花基因组中。     

陆地棉分子标记辅助轮回选择聚合育种——Ⅰ.群体创建与基础群体的评价

 以抗黄萎病轮回选择基因库g2中的不育株为主体亲本,分别与高强纤维品系P7235、抗黄萎病种质P60182转Bt基因抗虫棉山西Bt(SHXBt)和中心Bt(ZHXBt)杂交后再进行聚合杂交,合成用于分子标记辅助选择的基础群体C0。随后进行分子标记辅助选择和表型选择,共获得P1、M1、MP1、P2、M2和MP2等6个选择群体。分析C0群体中的3种分子标记,发现基础群体C0的遗传基础是平衡的。将C0、g2与对照SU12进行比较,C0群体的抗虫性和各纤维品质性状均显著或极显著优于g2和SU12,早熟性和产量性状不显     

陆地棉分子标记辅助轮回选择聚合育种——Ⅱ.抗棉铃虫的选择效果

 应用室内生测的虫龄加权值、田间卡那霉素抗性植株百分率、含Bt基因植株百分率3种方法检测陆地棉的抗虫性,3种方法的符合率达 96%以上。因此,田间卡那霉素抗性鉴定可作为转 Bt基因的标记加以利用。C0、P1、M1、M2、MP1、P2 和 MP2等 7 个群体的平均虫龄加权值分别为30.585、24.182、16.615、10.601、10.123、7.440和7.215,方差分析显示C0群体的虫龄加权值极显著高于其它6个选择群体,即其抗虫性水平极显著低于其它群体。同样,P1 极显著低于 M1、M2、MP1、P     

陆地棉CRK基因家族的鉴定及其表达分析

【目的】富含半胱氨酸类受体激酶（CRK）是植物中最大的类受体激酶家族之一,在植物生长发育、激素信号传导和抗逆境胁迫中发挥重要作用。从全基因组水平鉴定陆地棉CRK基因家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究和利用陆地棉CRK基因家族奠定基础。【方法】从Pfam数据库下载stress-antifung结构域氨基酸序列,应用BLASTp程序搜索棉花基因组数据库,鉴定棉花CRK基因家族;利用Compute pI/Mw tool、SignalP、TMHMM Server V2.0、WoLF POSRT等在线工具预测陆地棉CRK家族蛋白的分子量、信号肽、跨膜结构域和亚细胞定位等;用ClustalX1.8软件对棉花和拟南芥CRK蛋白质进行氨基酸序列比对,MEGA5.0分析棉花和拟南芥CRK蛋白的系统进化关系;使用TBtools制作陆地棉CRK基因家族的染色体定位、基因结构和蛋白质结构域示意图;应用植物顺式调控元件数据库PlantCARE分析棉花启动子序列;通过植物磷酸化位点数据库PlantPhos预测陆地棉CRK家族蛋白的磷酸化位点;从NCBI数据库下载RNA-Seq数据,利用转录组定量工具Kallisto计算TPM值,通过在线工具Morpheus绘制陆地棉CRK家族基因表达热图。【结果】陆地棉基因组中有70个CRK基因,分布于14条染色体,其中52个基因（74.3%）集中串联成簇分布于A6/D6、A9/D9、A10/D10染色体,且在A/D染色体组之间呈现高度共线性关系。编码302-901个氨基酸,58个蛋白质（82.9%）具有跨膜结构域,主要定位于叶绿体、质膜和胞外。磷酸化位点预测结果表明,陆地棉和拟南芥CRK有5个相同的磷酸化位点基序,包括3种丝氨酸磷酸化位点基序和2种苏氨酸磷酸化位点基序。65个陆地棉CRK基因的启动子区（92.9%）至少含有一种逆境激素响应元件,69个基因启动子区（98.6%）至少含有一种生物或非生物胁迫响应元件。根据RNA-Seq数据分析结果,陆地棉CRK基因可分为3种不同的组织表达特征类型;盐、干旱、冷、热胁迫以及接种大丽轮枝菌均可以导致部分陆地棉CRK基因表达水平的改变。GhCRK25在根、茎、叶和胚珠中优势表达,在纤维中几乎不表达,ABA、GA3、SA、PEG-6000、氯化钠和大丽轮枝菌Vd991处理均能刺激GhCRK25迅速上调表达。应用病毒诱导的基因沉默技术（VIGS）沉默GhCRK25可导致棉花对大丽轮枝菌Vd991更为敏感。【结论】陆地棉CRK基因家族有70个成员,具有保守的基因结构和功能结构域,多样化的组织表达特征,大多数基因受激素和逆境调控。     

Pyramiding Breeding by Marker-Assisted Recurrent Selection in Upland Cotton:Selected Effects on Resistance to Helicoverpa armigera

The coincidence rates were more than 96% among the instar-weighted average of bioassays in the lab, the percentage of resistance to Km in the field and the percentage of plants containing Bt gene. So, the performance of resistance to Km in the field can be used to represent the transgenic Bt gene for selecting the resistance to bollworm. The instarweighted averages were 30.585, 24.182, 16.615, 10.601, 10.123, 7.440 and 7.215 for the CO, P1, M1, M2, MP1, P2 and MP2 populations, respectively. The variance analysis indicated that the instar-weighted average in CO was greatly significantly higher than that in all other populations, i.e., the performance of resistance to bollworm in CO was highly significantly lower than all other populations. And the resistance in P1 was greatly lower than that of M1, M2, MP1, P2 and MP2, and M1 greatly lower than that of M2,MP1, P2 and MP2. There were no significant differences among M2, MP1, P2 and MP2. Within the populations of the first cycle selection, MP1 and M1 were greatly significantly higher than P1, and MP1 significantly higher than M1. The populations of the second cycle selection were significantly higher than their initial population M1, but no significantdifference among them. The boll size, seed index, the percent of the first harvest yield,fiber length, strength and elongation of the resistant plants to bollwormwere significantly lower than that of sensitive plants to bollworm. And the yield of seed and lint cotton of the resistant plant to bollworm were lower than that of the sensitive to bollworm, but no significant difference between them. The boll numbers per plant, lint percent and micronaire of the resistant plants to bollworm were significantly higher than that of the sensitive plant to bollworm.     

用花粉管通道法将抗旱耐盐基因导入玉米自交系的研究

采用改进的花粉管通道法,将海藻糖合酶基因(TPS)导入玉米自交系郑58中。3～5叶期时喷雾Basta(0.7%)溶液筛选,进行PCR检测,结果表明,目的基因已导入转化植株并整合到植株染色体上。田间初步抗旱性检测显示,转化植株(株系)的抗旱性高于对照植株。应用改进的花粉管通道法导入抗旱目的基因,可以得到玉米抗旱新资源,是一种切实有效的抗旱育种新方法。     

适宜瓜棉套作模式陆地棉品种的评价与筛选

【目的】基于形态指标和品质指标,评价筛选适合瓜棉套作模式的棉花品种。【方法】以14个棉花品种为材料,测定在瓜棉套作模式下棉花株高、果枝节位、果枝数、吐絮铃数、有效铃数、单铃重、衣分、籽棉产量、皮棉产量和生育期10项数量性状,运用相关分析、主成分分析、聚类分析、逐步判别分析等对参试棉花品种进行评价和筛选。【结果】10个性状间的相关关系复杂。其中,3对数量性状相关性达到极显著水平(P＜0.01),2对数量性状间相关性达到显著水平(P＜0.05);前5个主成分代表了14个棉花的10项数量性状89.77%的信息,其贡献率分别为26.89%、21.94%、18.19%、13.23%和9.53%;当类间距离为4.75时,14个棉花品种被聚为3类。第Ⅰ类形态不繁茂且低产型有6个品种、第Ⅱ类形态较繁茂且高产型有2个品种、第Ⅲ类形态繁茂且产量较高型有6个品种;聚类分析的判对概率是100%,分类结果准确可靠;加权关联度高于岱字-80(CK)的品种包括:兴农7号、陆地棉系1号、新陆中49号、新陆中51号、新陆中40号和中棉63号。【结论】陆地棉品种兴农7号和新陆中51号在吐鲁番瓜套棉栽培模式下具有生产潜力和推广应用价值。陆地棉系1号、新陆中40号、新陆中49号,3个品种可作为储备品种。     

耳叶补血草花粉萌发及花粉管生长状况的荧光显微观察

[目的]耳叶补血草是蓝雪科补血草属的多年生草本植物,具有较高的生态、药用和观赏价值.但其结实率极低影响了种群的繁殖.[方法]通过野外观测、荧光染色等手段对其花部特征、花粉萌发及花粉管生长状况等进行研究,以探讨耳叶补血草在传粉、受精过程中影响种子形成的因素.[结果]耳叶补血草的单花寿命较短仅1d,开花和散粉都集中在早上;花柱5枚,柱头丝状,但柱头花粉数量少且自花粉滞溜严重.自然状况下,花粉落置在柱头上5h后开始萌发,10 h时花粉管长约为花柱长度的1/4,20 h时花粉管达到花柱的2/3处,25～30 h花粉管到达子房.异花授粉比自花授粉有着较高的花粉萌发率和花粉管生长速度.[结论]耳叶补血草较多的花柱数目并没有增强雌蕊的授粉能力.柱头较差的花粉粘着力、自花粉滞留严重,且挤占花柱通道而抑制异花粉的萌发和生长,成为耳叶补血草传粉受精方面影响结实的因素.     

陆地棉主要经济性状的配合力和遗传力分析

本研究以４个南疆自育中熟陆地棉品种（系）和在新疆引种推广的５个中棉所系列品种为材料，采用不完全双列杂交设计，对１３个经济性状作了配合力和遗传力分析。结果表明，南疆自育品种（系）单铃重、第一果枝高度主要受基因加性效应控制，中棉所品种的第一果枝节位、２．５％跨长、马克隆值、伸长率主要受加性效应控制，而在株高、果枝数性状上两类亲本主要受非加性效应控制，衣分同时受加性和非加性效应控制。衣分、２．５％跨长、单铃重的广义和狭义遗传力较高，宜在早代选择     

hrpZ_(Psg12)基因植物表达载体的构建及花粉管通道法转化玉米的初步研究

利用hrpZPsg12转化玉米,以期得到对玉米病害具有广谱抗性的新种质材料,为抗病育种提供新的种质资源。以植物表达载体pCAMBIA3301为基础载体,采用PCR法从克隆载体pGM-hrpZPsg12克隆来自丁香假单胞菌大豆致病变种(P.syringae pv.glycinea)的hrp ZPsg12基因,两端分别引入XhoⅠ酶切位点,构建了1个具有卡那霉素和除草剂草丁膦抗性标记的植物表达载体pCAMBIA3301-hrpZPsg12,并通过热激法转入到大肠杆菌DH5α中。采用花粉管通道法将构建好的植物表达载体的重组质粒导入玉米优良自交系"综31"中。结果表明:对得到的575株转化植株经PCR检测有45株呈阳性,阳性转化率为7.83%。