陆地棉芽黄近等基因系研究

实施连续回交与自主并针对芽黄性状进行选择，将３个不同的芽黄基因分别导入５个陆地棉品种（系）。１８个性状观察值的方差分析结果表明，不同芽黄基因分１４导入同一达传背景对陆地棉农艺性状的影响存在差异。在中棉所１２近传背景中，ｖ＿（２０）使霜前花（％）下降，ｖ＿（１５）对旱熟性无不良影响，两者均对产量性状和植株形态性状产生极显著的负效应。ｖ＿（１０）、ｖ＿（２０）对鲁棉１号农艺佳状的影响明显不同，ｖ＿（１０）唯一极显著地降低了霜前花（％），而ｖ＿（２０）的不利影响涉及到产量、植株形态和早熟性状。通过芽黄近等基因系和轮回亲尤的比较发现，同一芽黄基因导入不同遗传背景对陆地棉在艺性状影响的范围和程度明显不同。在４个不同的运传背景中；ｖ＿（１０）的导入仅对鲁棉１号的早熟性产生不良影响；而对邢台６８７１的早熟性和纤维长度同时施加显著的负效应；引起８６一１遗传背景的麦克隆值增大以及霜前花比例下降；对ＰＤ９３６４的早熟、产量及植株形态性状产生显著或极显著的负效应。     

陆地棉三体的诱发、鉴定及其利用研究──Ⅲ雌配子发育的胚胎学观察

对３个三体（Ｆｔｒ－２，Ｆｔｒ－４和Ｆｔｒ－５），两个四体（Ｆｔｅ－４和Ｆｅｔ－５）成熟胚囊结构的胚胎学观察以及秕子率的统计分析表明，所有材料均有不同程度的胚囊败育，但不同的材料胚囊败育时期不同，Ｆｔｒ－２和Ｆｔｒ－５胚囊败育主要发生在双核胚囊期以前，Ｆｔｒ－４，Ｆｔｒ－５和Ｆｔｅ－４各时期都有一定的败育率。胚囊败育是造成Ｆｔｒ－２和Ｆｔｒ－５雌配子传递率低的主要原因，Ｆｔｒ－４雌配子传递率低是胚囊败育和幼胚败育两方面因素共同作用的结果。     

有关棉花黄萎病（Verticillium dahliae Kleb．）抗性遗传研究的几个问题

棉花黄萎病抗性遗传问题迄今尚未获得肯定的结论。据作者等估计，这可能和寄主（棉株）和寄生物（黄萎病镰刀菌）之间的关系、黄萎病菌不同菌系间的互作以及影响抗性鉴定的正确性等问题有关。为此，必须创设有利条件，使寄主和病原菌间的关系得以充分表现；必须了解病原菌菌系间的互作，寄主必须有较大的群体。这一切都是为了寄主和病原物问的关系得以充分体现，为抗性遗传研究奠定基础。抗性遗传研究宜用单菌系接种，并且宜按数量性状和质量性状遗传方式同时进行研究和分析，以便得到比较确切可靠的结果。     

一个新的棉纤维表达蛋白cDNA的克隆、表达及功能初步分析

通过陆地棉高品质纤维种质系7235的棉纤维混合cDNA文库随机测序,得到一个开放阅读框(open reading frame,ORF)完整的棉纤维表达蛋白(GhCFE,GenBank登录号:DQ073045)cDNA序列。该cDNA序列全长1274bp,最大的ORF为996bp,编码332个氨基酸,其理论上的等电点pI=6.14,分子量Mw=37.7KD。它的N-末端存在一个长度为27个氨基酸残基的信号肽。RT-PCR分析表明,该基因在根、茎中不表达,在叶片中微弱表达,在不同发育时期的纤维细胞中均表达,且在纤维伸长期表达量最高。进化树显示GhCFE与已报导的3个棉纤维表达蛋白cDNA有很高的同源性。通过构建酵母表达载体,发现该基因对酵母细胞的伸长和细胞壁加厚没有显著影响。利用pBI121质粒构建了含35S启动子的正义表达载体和含棉纤维特异表达启动子E6的正义和反义表达载体,正在通过农杆菌介导的遗传转化,开展该基因的功能验证。     

渝棉1号优质纤维QTL的标记与定位

利用陆地棉遗传标准系TM-1和优质品种渝棉1号组建了(TM-1×渝棉1号) F₂和F_2:3分离群体。通过5 544对SSR引物对亲本进行筛选,获得178个多态性标记,用其中138个构建了总长为959.7 cM的遗传图谱,覆盖棉花基因组的19%。应用复合区间作图法分析了该组合的F₂单株和F₃家系纤维品质性状,共检测到12个纤维品质数量性状基因座(QTL),包括1个纤维长度的、4个纤维强度的、3个马克隆值的、3个整齐度的和1个伸长率的,分别解释各性状表型变异的6.1%、5.31%~14.62%、7.88%~19.17%、7.4%~11.71%和8.26%。研究还发现Chr.23和Chr.24是优质纤维QTLs的富集区。     

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     

一个棉花GDSL脂肪酶基因的克隆与功能分析

GDSL脂肪酶与GXSXG脂肪酶是2个重要的脂肪酶亚家族。其中, GDSL家族脂肪酶具有水解酶活性, 能水解多种酯类物质。本试验根据新乡小吉无绒无絮(XinWX)和无绒有絮(XinFLM)近等基因系纤维起始期29K芯片竞争杂交结果, 选择了一个在纤维起始期具有极显著表达差异的EST序列(GenBank登录号为DR458916), 以该序列信息为探针, 利用电子克隆方法并进行cDNA及基因组全长基因PCR扩增、测序验证, 克隆获得一个陆地棉GDSL脂肪酶基因(GhGDSL;GenBank登录号为KC186125)。该基因ORF长1065 bp, 编码354个氨基酸, 含有5个外显子和4个内含子。该基因在二倍体棉种基因组中含一个拷贝, 在四倍体棉种基因组中含2个拷贝。序列比对显示该基因在四倍体棉种的2个亚组中独立进化, 且D亚组比A亚组变异大。染色体定位显示该基因2个拷贝分别位于A4 (Chr. 4)和D4 (Chr. 22)染色体上。定量RT-PCR结果表明, GhGDSL在开花后3~10 d的纤维组织中表达量高, 其中在海7124中表达高峰在8DPA, 在TM-1中表达高峰从5DPA持续到10DPA。利用[(TM-1×Hai7124)×TM-1]的BC₁S₁群体开展GhGDSL功能与纤维、种子品质性状关联分析, 发现该基因A亚组的拷贝与种子脂肪含量存在显著相关(P=0.048);D亚组的拷贝与种子蛋白含量存在极显著相关(P=0.008)。推测GhGDSL基因功能与种子中脂肪、蛋白代谢相关, 同时也参与纤维伸长过程。     

陆地棉遗传距离与杂种F_1、F_2产量及杂种优势的相关分析

 用两年田间试验数据和RAPD、ISSR与SSR分子标记,估算出36个陆地棉品种间的分子标记遗传距离为0.0701～0.4255,平均0.2844;表型遗传距离2.18～12.60,平均7.04;两者的相关系数为0.3350。双列杂交配置的28个F1和28个F2杂种群体,3个环境试验综合鉴定的F1与F2单株铃数、铃重、籽棉产量、衣分和皮棉产量间的相关系数分别为0.8035、0.8877、0.7135、0.9640和0.8956;F1、F2籽棉产量、皮棉产量的杂种优势平均数分别为13.62％、16.31％和7.90％、9.02％;F1、F2杂种间籽棉产量、皮棉产量杂种优势的相关系数分别为0.3689和0.3787。表型遗传距离、分子标记遗传距离与F1、F2产量性状表现及杂种优势之间的相关程度偏低,试验材料的选择也直接影响着它们之间的相关。     

我国发现的4个棉花核雄性不育系的遗传分析

我国发现的4个棉花核雄性不育系洞A(msc_1)、1355A(msc_2)、阆A(msc_3)、81A(msc_7)都表现为单基因隐性遗传。洞A、阆A、81A 3个不育基因与国外鉴定定名的ms_1、ms_2、ms_3都是非等位的,因此,这是3个新的棉花雄性不育基因,作者建议把这3个新的不育基因符号分别定名为ms_(14),ms_(15),msc_(16)。msc_2可能是ms_2的等位基因。ms_(14),ms_(15),ms_(16)分别独立于用于连锁测验的标志基因。通过比较国内外鉴定定名的显性核不育系花粉败育的细胞学研究资料,表明我国鉴定的洞A_3(Msc_4)、新海A(Msc_5)、军海棉(Msc_(?))和Ms_4,Ms_7,Ms_(10),Ms_(11),Ms_(12)可能也不同,因此作者也建议暂时把Msc_4,Msc_5,Msc_6 3个显性桩不育基因重新命名为Ms_(17),Ms_(18),Ms_(19),以便于上述基因定名系统相连接。     

基于陆地棉背景的海岛棉染色体片段导入系产量性状QTL定位

棉花产量分为籽棉产量和皮棉产量,其中高皮棉产量总是育种的首要目标。皮棉产量由单株铃数、衣分、单铃重等因素组成。其中衣分在各因素中的遗传率最高,同时也是产量育种中重要的选择指标。育种中利用分离群体对单株铃数、铃重等产量性状选择受环境影响较大。利用染色体片段导入系进行铃数、铃重等产量性状的定位,定向改良产量性状,是棉花分子设计育种的有效方法。本研究利用陆地棉TM-1为轮回亲本和海岛棉海7124为非轮回亲本构建了一套陆地棉背景的染色体片段导入系,并在7个环境的田间试验下,鉴定了它们的产量表现,定位了28个与单株铃数、铃重、衣分和籽指相关的QTL。其中,在Dt亚组染色体上鉴定出的产量性状QTL多于在At亚组染色体上鉴定出的。28个QTL中,加性效应为正的16个,加性效应为负的12个,表明海岛棉不同的导入片段效应不同,有的片段可以提高陆地棉产量,有的则降低陆地棉产量。在6个环境下,导入系IL008(特征标记NAU2573和NAU3576)的衣分均显著高于轮回亲本TM-1,因此IL008可以应用于棉花分子育种,定向改良陆地棉的衣分。