陆地棉亲本间遗传距离与杂种优势的相关性研究

【目的】通过1 500个陆地棉杂交组合分析杂种优势与其亲本间数量性状遗传距离的相关性,探讨能否利用大规模杂交组合亲本间遗传距离提高陆地棉杂种优势预测效果,以期为棉花杂交育种和杂种优势利用提供理论指导。【方法】选择来自15个国家和中国23个省（市）的305份陆地棉核心种质为亲本,采用L×T（Line×Tester）杂交设计配制1 500个杂交组合。2012—2013年,在中国南北方13个生态环境下考察其株高、单铃重、衣分、纤维长度等10个产量和纤维品质相关性状,分析F₁杂种优势、亲本间遗传距离和群体结构,并采用4种方式（Cor1—Cor4）计算遗传距离与杂种优势的相关性。【结果】10个性状中亲优势（MPH）均值的变幅为1.70%—7.40%,平均为4.36%,按父本不同将F₁分成5组（A,E）,其MPH均值A>E>B>C>D;超亲优势（HB）均值的变幅为-4.17%—1.87%,平均为-0.17%,A、B和E组的HB均值皆为正。10个性状在5组中除D、E组的马克隆值之外,其他性状普遍具有明显的中亲优势,其中,单铃重和纤维长度的中亲优势在5组中均以正优势为主（达80%以上）,最大值分别为34.01%和9.83%,对应的超亲优势分别为24.25%和5.80%。F₁和亲本差异显著性分析表明单铃重、株高、纤维长度、伸长率和整齐度指数整体表现出一定的超亲优势。父本（测试种）与300个母本之间的遗传距离介于2.280—61.430,平均为21.550,5个测试种与母本间的平均遗传距离D>C>E>A>B,其中,最近值为11.721,最远值为33.271。按最小方差聚类,将305个陆地棉亲本划分为2个主群,包括5个亚群。4种遗传距离与杂种优势的相关性分析结果显示,因样本量、遗传距离变幅和父本不同其结果有所差异,相关性随样本量的增大而有所增强。其中,Cor1是Cor2结果的整体体现;Cor3与Cor1和Cor2相比,部分性状的中亲优势与遗传距离的相关性有所不同;Cor4的相关性最弱。综合来看,遗传距离与衣分、断裂比强度、整齐度指数和纺纱均匀性指数的中亲优势呈显著正相关,遗传距离与其他性状的中亲优势的相关性因采用的分析方案不同,结果有所不同;在4种方案中,除整齐度指数外,遗传距离与超亲优势的相关性整体表现负相关。其中,遗传距离与马克隆值、纤维长度和衣分的超亲优势相关性较强。【结论】陆地棉亲本间数量性状遗传距离与杂种优势有一定的线性关系,不同性状的杂种优势与遗传距离的相关性存在正负和强弱差异,且样本量越大相关性越强。说明基于大规模杂交组合研究陆地棉亲本间遗传距离与杂种优势的关系效果显著。     

棉花不同铃重类型种质主要纤维性状遗传及其变异

以中棉所48的母本S9708与不同铃重大小的父本杂交,配置6个F2群体,采用SAS 8.0软件对各组合亲本、F1和F2的铃重和衣分及纤维品质等数量性状进行统计分析。结果表明:在所有F2群体中纤维性状都有极显著差异。铃重和麦克隆值的变异系数较大,其次是衣分和纤维强度,而纤维长度、伸长率和整齐度变异系数较小。在杂交早代群体中,仍然表现亲本的铃大、衣分高、纤维长、强度高、整齐度好等优良特性。这表明,在杂种优势利用选择亲本时,选择大铃、高衣分、优质纤维材料仍较为重要。     

棉花γ射线诱变后代的SSR标记遗传多样性

利用39个多态性SSR标记分析了三个棉花品种辐射诱变后代M5材料（共74份）的遗传多样性。结果表明，三个品种各检测到的多态性位点占总个多态性位点的百分数分别为51.3%、48.7%和66.7%；且其基因型多样性（H''）的平均值分别为0.997、0.648、1.187。三个品种诱变后代材料与其未辐射处理对照的遗传相似系数变幅分别为0.6515～0.9697、0.6970～1.0000、0.5524～0.8095，其平均遗传相似系数分别为0.8637、0.9206、0.6818。Arcot-1和Su9108两个品种诱变后代的成对相似系数大于或等于8.000的比例达到60.0%以上，J11诱变后代的成对相似系数主要集中在低相似性区域，其对成相似系数小于7.000的比例达62.5%。该研究从分子水平揭示出辐射可创造丰富的遗传变异，拓宽了原品种的遗传基础。同时还明确了辐射对不同棉花品种的诱变效果的差异，为辐射诱变创新种质提供了可靠的检测方法和理论基础。     

国审彩色棉品种--中棉所51

1997年中国农业科学院棉花研究所利用丰产优质转基因抗虫棉中棉所41选系971201为母本,综合性状较好的棕色彩色棉RILB263102为父本,杂交制种而成的彩色、高产、优质、抗虫、杂交棉(中BZ12)。2001-2002年参加全国黄河流域抗虫春棉品种区域试验,在两年区域试验中,作为彩色棉表现出优质、高产和抗虫,被推荐参加2003年国家黄河流域抗虫棉的生产试验。2005年获得国家转基因生物安全生产证书,同年4月通过全国农作物品种审定委员会审定(审定编号:国审棉2005007)。因此,中棉所51也成为我国第一个国审彩色棉品种。1特征特性该杂交种生育期131天左右…     

基于主成分分析和隶属函数的棉花种子萌发期耐涝性鉴定评价

参照棉花耐渍涝性鉴定技术标准,在棉花种子萌发期模拟淹水胁迫,采用主成分分析、隶属函数法及聚类分析方法,分析了涝渍胁迫处理对6份陆地棉材料出苗率、株高、主根长、子叶叶绿素含量（SPAD值）、幼苗鲜物质质量、幼苗干物质质量的影响。结果表明：幼苗鲜物质质量、株高、主根长、出苗率、幼苗干物质质量和SPAD值可以作为棉花萌发期耐涝性鉴定的指标;6份参试材料的耐涝性强弱顺序依次为402、晋棉36、冀丰908、宛棉3号、苏棉9号、TM-1,其中402和晋棉36为耐涝性较强的材料。相关研究方法可为批量鉴定和评价棉花种质资源的耐涝性提供依据。     

“十一五”棉花优异创新种质简介

棉花种质资源是棉花育种和生产发展的基础,棉花育种的突破性进展与优异种质源的发现和利用密切相关。经过连续几个＂五年＂攻关计划的实施,国内棉花种质资源鉴定、评价、优异种质的筛选和利用等方面均取得了许多重要进展,为棉花生产发展提供了物质基础。     

中棉所48的SSR数字指纹图谱的构建

利用25对核心引物对中棉所48及其亲本进行多态性检测,共有16对引物在2个亲本间具有多态性,其中,有14对引物在两亲本间扩增出大小不同的带,且这些标记位点在F1中均表现为杂合带,为共显性标记;另外2个引物的F1带型与母本或父本一致,为显性标记。以这25对引物在不同材料间扩增得到的01(二进制)数据转换成十进制数据,构建了中棉所48的数字指纹图谱,为杂交种的真伪鉴定和纯度检测提供了方法。为了构建准确、稳定和实用的棉花DNA指纹图谱,指出了需要规范分子标记类型和数量,DNA、Taq酶等试剂数量和质量,统一PCR反应,电泳和染色条件,统一提供标准品种和标准DNA,标准化电泳条带的识别、数据处理方式和编码方式。     

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。     

棉花盐胁迫下叶片miRNAs的鉴定与分析

microRNAs(miRNAs)是一类21~24个核酸长度的非编码小分子RNA(sRNA,small RNA),通过介导目标mRNA的切割或者抑制翻译来调节植物基因的表达。本文利用200 mmol·L-1NaCl分别处理3叶期耐盐品系早熟长绒7号和盐敏感品系南丹巴地大花4 h,构建了4个小RNA文库并测序。以雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii L.)D5基因组和本实验室陆地棉(Gossypium hirsutum L.)盐胁迫转录组测序拼接得到的序列作为参考,共发现360个miRNA,包括308个保守的miRNA和52个可信度高的新miRNA。2个品系共出现94个差异表达的miRNA,表达模式可分为2大类,筛选出20个候选miRNA。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析表明,耐盐品系显著富集的信号通路是抗原加工过程,而盐敏感品系显著富集的是生物碱合成途径。     

陆地棉繁殖群体大小对遗传完整性的影响

利用形态标记和SSR分子标记技术分析了澳L23/757(鸡脚叶)、中棉所19(正常叶)、红桃(红叶)的25、50、100、150株不同自然授粉繁殖群体的遗传完整性。结果表明,3个种质间的形态标记的天然异交率和SSR标记遗传纯度有显著差异,但4个群体大小间的天然异交率和SSR标记遗传纯度的差异均不显著。说明棉花繁殖群体为25株时,可作为棉花种质繁殖更新过程中的最低繁殖群体量,能较好地保持繁殖种质的遗传完整性。