高产棉花品种泗棉3号产量及其构成因素的QTL标记和定位

利用我国长江流域大面积种植的高衣分、高产品种泗棉3号和西班牙陆地棉栽培品种Carmen,构建RIL作图群体,在3个环境中进行产量及其构成因素的QTLs标记和定位,研究了泗棉3号高产特性的分子机理。用2 523对SSR引物,进行双亲的多态性检测,其中62对（2.46%）有多态性,它们共产生65个稳定的多态性位点。通过复合区间作图,共检测到1个单株果节数、1个铃重、2个籽指、1个衣指和1个百粒籽棉重等8个产量构成因素的QTLs。单标记分析还在多环境中检测到17个产量构成因素的QTLs。与这些QTLs紧密连锁的分子标记可以用于对产量及其构成因素的分子标记辅助选择。     

适于海岛棉指纹图谱构建的SNP核心位点筛选与评价

海岛棉具有纤维品质好、抗病性强等优异性状,不仅为纺织工业提供优质棉纤维原料,也是陆地棉相关性状改良的重要供体材料。然而,与陆地棉相比,开展海岛棉的遗传多样性和基因分型研究相对较少。本研究基于CottonSNP80K芯片对282份不同来源的海岛棉品种/材料进行基因组SNP分型研究,以选择高效鉴别海岛棉材料的核心位点组合。按照检出率大于95%、具多态性、最小等位频率(MAF)大于0.01、杂合率小于0.05、无冗余位点等条件筛选,获得2594个高质量SNP位点。对上述位点设置不同数目梯度筛选,确定最优核心位点数。随着位点个数的增多,位点组合对海岛棉材料的识别率逐渐增加。当位点数为200时,识别率为89%;位点数提高到1500时,识别率可达99%。进一步增加位点数,识别率无显著变化。利用中选的1500个SNP位点检测供试材料,其平均MAF值0.14,平均杂合率0.007,平均多态信息含量0.21。SNP位点的聚丙烯凝胶电泳验证表明,SNP-PCR与芯片分型结果一致性达98.3%。本研究提供了适于海岛棉指纹图谱构建、含1500位点的一套核心SNP位点组合,可用于海岛棉遗传多样性分析和品种身份鉴定。     

棉花对黄萎病的抗性遗传模式及抗(耐)病品种的选育技术

本文系统总结了本研究室从1982年起开展棉花黄萎病抗性遗传育种所取得的一些研究结果。 18年4个轮次的研究证明, 棉花黄萎病抗性表现为多个显性单基因的遗传模式, 从而基本 上澄清了国际上长期争论的难题。 通过我国黄萎病病原菌的遗传变异和致病力分化分析, 提出了棉花抗黄萎病育种中鉴别菌株的选择, 抗源的合理利用,     

异常棉渐渗的陆地棉高品质种质系纤维特性遗传

应用主基因与多基因的遗传分析方法,对异常棉渐渗的高品质陆地棉种质系与推广品种苏棉12所配的P1、P2、F1、B1、B2与F2六世代群体,分析棉纤维长度、强度、麦克隆值的遗传模式,为棉花品质育种提供科学依据.     

棉花GhDIS2基因的克隆与酵母表达

棉花纤维由胚珠外被单个表皮细胞分化发育而成,其分化和伸长涉及细胞骨架的重排。本研究根据已报道的植物DISTORTED2基因,同源候选基因法克隆棉花GhDIS2。该基因包括975bpORF,编码324个氨基酸。qPCR分析表明,它在陆地棉TM-1不同来源的组织中均表达,于开花后12d的纤维中达到表达高峰,开花后18d表达开始下降,根和茎的表达量较低。Southern杂交结果表明,GhDIS2在四倍体棉花基因组中存在2个拷贝。克隆GhDIS2到酵母表达载体中,并转化到裂殖酵母中,诱导该基因过量表达,GhDIS2促使细胞扩大。初步推测,GhDIS2和其它植物DIS2功能相似,参与植物细胞肌动蛋白骨架的组装。     

对一个新发现的棉纤维突变体的鉴定及特性分析

在农杆菌介导的转基因组织培养再生后代中发现了一个无绒有絮的纤维发育突变体,通过自交选择T₃代获得其纯合体,命名为CM突变体。尽管CM突变体从转基因后代中发现,但和转基因插入位点无关,推测是在组织培养过程中产生的点突变所致。通过与陆地棉遗传标准系TM-1,海岛棉军海1号,以及新乡小吉无绒有絮(XinFLM),新乡小吉无绒无絮(XinWX),徐州142无绒无絮(XZ142WX),显性光子N1N1,隐性光子n2n2、SL-7-1、MD17及T586等一系列纤维发育突变体分别配制F₂组合进行突变基因的遗传及等位性分析,结果表明CM突变体与纤维发育正常的TM-1和军海1号杂交,F₁表型均为无绒有絮,F₂表现无绒有絮和有绒有絮3∶1分离,说明该突变体与纤维发育正常材料相比,在短绒发育方面存在一个位点的差异,该突变性状由单显性基因控制。等位性测验及分子定位均表明, 控制该突变体短绒的基因与控制N1N1显性光子的N1基因等位。扫描电镜进一步证明该基因突变会造成纤维起始突起延迟。与N1N1突变体相比,CM突变体的衣分比N1N1显著高,而百粒重比N1N1极显著低。推测CM突变体中的突变基因与显性N1基因为复等位基因。     

棉花杂交种选育的理论、技术及其在育种中的应用

棉花具有明显的杂种优势，可以大幅度提高产量，改善品质，增强抗逆性，具有巨大的经济利益和社会效益。     

一个新的棉花MYB类基因(GhTF1)的克隆及染色体定位分析

MYB类转录因子是指含有MYB结构域的一类转录因子,广泛参与植物发育和代谢调节。含2个MYB结构域的R2R3类MYB转录因子在植物体内主要参与次生代谢的调节和控制细胞的形态发生。从优质材料7235不同发育时期的棉纤维混合cDNA文库中克隆了一个棉花MYB转录因子基因GhTF1（GenBank登录号：EF651783）。该cDNA序列长1115bp,其开放读码框长度为771bp,编码256个氨基酸。表达特征分析表明,该基因在陆地棉7235不同组织中均表达,但表达量不同,特别在开花前1d,开花后8d和11d的纤维细胞中优势表达。该基因在二倍体棉种非洲棉和雷蒙德氏棉中开放读码框区的序列较保守,但在非编码区差异较大,在内含子区存在大片段插失和碱基替换现象。Southern杂交结果表明该基因在陆地棉基因组中存在2个拷贝,推测A、D亚组中各有1个拷贝。利用海7124和TM-1两亲本配置的BC1作图群体,将GhTF1定位在染色体10上。     

芝麻核雄性不育系ms86-1小孢子败育过程的超微结构

运用透射电子显微镜对芝麻核雄性不育系ms86-1的可育和不育花药进行了超微结构的比较观察。根据小孢子的细胞学形态特征,将芝麻花粉发育过程划分为小孢子母细胞形成期、减数分裂期、四分体期、单核小孢子早期、单核小孢子中期、单核小孢子晚期、花粉成熟期7个时期。对比观察表明芝麻核雄性不育的败育迹象起始于小孢子母细胞形成期,并伴随着进一步发育,败育现象逐渐明显,小孢子母细胞形成期小孢子母细胞壁形状不规则;减数分裂期小孢子母细胞壁严重扭曲变形,质膜外缺少早期外壁成分--原基粒棒;四分体期胼胝质壁外沉积物异常,呈绒毛状;四分体解体后形成畸形小孢子,孢子外壁不健全,绒毡层异常肥厚、降解延迟,释放极少量的畸形乌氏体;随后小孢子愈发皱缩,胞质凝集,内含物减少并逐渐凝聚成一团电子致密物质,最终走向完全败育。本研究揭示了不育小孢子的败育过程和败育特征,为深入研究芝麻核雄性不育败育机理奠定了基础。     

两个陆地棉过氧化物酶cDNA的克隆和鉴定

从陆地棉优质材料7235不同发育时期的棉纤维混合cDNA文库中分离出2个与过氧化物酶相关的cDNA克隆GhPOD1和GhPOD2。GhPOD1是利用5’RACE技术得到的长度为1 489 bp的完整cDNA序列,开放读码框长度为816 bp,编码271个氨基酸,BLAST结果表明,该基因和拟南芥中已报道的过氧化物酶基因同源性最高。GhPOD2是通过对cDNA克隆直接测序获得,其插入片段长度为1 355 bp,开放读码框长度为999 bp,编码332个氨基酸,BLAST结果表明,该cDNA序列与已报道的1个陆地棉纤维过氧化物酶基因（pod8, L08199）氨基酸相似性达99％。RT－PCR分析表明GhPOD1是一个组成性表达的基因,而GhPOD2在根中不表达,而在茎、叶、胚珠和纤维细胞中表达,并从开花后14 d起,在纤维细胞中表达量逐渐减弱。进化树分析显示GhPOD1与已知的11个过氧化物酶基因距离都较远,是1个新的陆地棉过氧化物酶基因;GhPOD2与相似性高的pod8在同一分支,但与其余的第3类过氧化物酶也有较大的差异。Southern杂交结果表明这两个基因在陆地棉基因组中都存在2个拷贝,推测A、D亚组中各有1个拷贝。GhPOD1和GhPOD2的棉花转基因功能验证正在进行。