陆地棉开花相关基因GhFLP5的表达及功能分析

【目的】克隆陆地棉开花促进因子家族的一个基因Flowering Promoting Factor1-like Protein 5(Gh FLP5),并对其时空表达模式进行研究,解析其在开花调控过程中的作用,为创制早熟陆地棉材料奠定基础。【方法】根据NCBI数据库中的序列,用Oligo7软件设计引物,以中棉所50(CCRI50)的c DNA为模板,克隆获得Gh FLP5。在Ex PASy网站上预测其蛋白的理化性质,同时在NCBI中检索其他物种中的FPF蛋白,使用Clustal X2进行多重序列比对,并用MEGA6构建系统进化树;取陆地棉早熟品种CCRI50和中晚熟品种鲁棉研28(Lu28)不同生长时期、不同组织的样品,对Gh FLP5的时间和空间表达模式进行分析;从基因组数据库中调取Gh FLP5起始密码子上游1 500 bp的片段,用Plant CARE在线工具预测其顺式作用元件,选取相关激素对二叶期棉花幼苗进行叶面喷施处理,研究Gh FLP5的应答反应;构建植物表达载体p BI121-Gh FLP5,转化拟南芥,观察转基因株系的表型,并用q RT-PCR对其内源基因表达的变化进行测定。【结果】Gh FLP5开放阅读框长300 bp,编码的蛋白质分子量为11.4 k D,共包含3个比较保守的区域,与大豆、苜蓿和毛果杨的开花促进因子亲缘关系较近。空间表达模式分析表明,Gh FLP5在叶片中优势表达,且在早熟品种CCRI50中的表达量显著高于晚熟品种Lu28;时间表达模式分析表明,在CCRI50中其表达量高峰出现在三叶期,而在Lu28中四叶期表达量最高。Gh FLP5的启动子上主要存在两大类顺式作用元件,一类是光响应元件和生物钟元件,一类是胁迫响应元件。根据顺式作用元件的分布和功能选取水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)喷施处理棉花幼苗,结果表明,Gh FLP5能响应外源SA和ABA而上调,也会被外施JA抑制。组成型表达Gh FLP5的拟南芥株系抽薹时间提前约9 d,开花时间提前约7 d,莲座叶数目减少,差异达到极显著水平。荧光定量的结果表明转基因拟南芥中促进开花的基因LEAFY(At LFY)、SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS(At SOC1)、FLOWERING LOCUS T(At FT)、APETALA1(At AP1)和FRUITFULL(At FUL)表达量显著升高,抑制开花的基因Flowering Locus C(At FLC)表达量显著降低。在转基因拟南芥中生长素应答基因SMALL AUXIN UPREGULATED 20(At SAUR20)和SMALL AUXIN UPREGULATED22(At SAUR22)显著上调,具有生物活性的赤霉素(GA)合成的相关基因GIBBERELLIN 20-OXIDASE 1(GA20OX1)的表达量提高2倍。【结论】转基因拟南芥早花表型明显,Gh FLP5可能在调控中发挥了双重作用,通过IAA和GA途径促进拟南芥的开花转型。     

新疆海岛棉种质资源表型性状遗传多样性分析

[目的]分析当前新疆海岛棉种质资源的遗传多样性,为新疆海岛棉种质资源的评价、保护及有效利用提供依据.[方法]选取新疆选育具有代表性的130份海岛棉品种/系,基于其24个主要表型性状进行变异度、Shannon-Wiener多样性指数及Q型聚类分析.[结果]24个表型性状平均变异系数为25.77;,叶片大小变异系数(53.32;)最大,整齐度指数变异系数(1.00;)最小;平均遗传多样性指数为1.439,单株结铃数多样性指数(2.237)最大,纤维颜色多样性指数(0.288)最小;数值型性状遗传多样性水平极显著高于描述型性状,但其变异度不如后者丰富.当欧氏距离为20 h,130份新疆海岛棉资源被聚为Ⅰ(60份材料)、Ⅱ(70份材料)2个大类群,当欧氏距离为15时,Ⅰ类群被划分为A(26份材料)和B(34份材料)2个亚群,Ⅱ类群被划分为C(10份材料)和D(60份材料)2个亚群,且各类群之间部分纤维品质指标差异显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01).[结论]新疆海岛棉种质资源表型性状的变异度丰富、遗传多样性较高,数值型性状有遗传改良和利用潜力,有明显的类群关系,且各聚类群之间表现出了明显区域性和显著品质差异性.     

新彩棉18号高产栽培关键技术及高产机理研究

通过合理的密植、适度的化学调控、科学的水肥运筹及综合病虫害防治等栽培技术要点,优良棉花新品种新彩棉18号示范种植0.38 hm2获得产籽棉7 590 kg/hm2的高产.从温度、密度、株型等因素分析获得高产的原因,从而为其高产栽培提供理论依据.     

早熟高产棉花新品种——新陆早60号

早熟高产棉花新品种新陆早60号（原代号金垦1042）是新疆农垦科学院棉花研究所以9843选系做母本,以316选系做父本,通过南繁加代,经过多年的定向选择培育而成。2010—2012年先后参加新疆维吾尔自治区棉花新品种预备试验、区域试验、生产试验（早熟组）,通过区域试验和多点示范,综合表现早熟、丰产、吐絮集中畅快、纤维品质优良、抗逆性较好,且适合机械化采收。2013年6月通过新疆棉花品种审定委员会审定并命名,审定编号为新审棉2013年38号。     

海岛棉纤维品质与其种子短绒多寡的相关性分析

【目的】为探讨海岛棉纤维品质与其种子短绒多寡之间的相关关系,提高海岛棉品质育种效率。【方法】以218份海岛棉种质资源为供试材料,通过2年纤维品质指标的检测及短绒多寡的调查与分级,分析短绒各分级间纤维品质指标的差异性及纤维品质与短绒多寡的相关性。【结果】方差分析表明,各级间除马克隆值差异不大外,其他纤维品质指标随着短绒的增加而增高,且差异呈极显著或显著(P0.05或P0.01)水平。Spearman相关系数表明,纤维上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度指数和断裂伸长率分别与短绒级别间呈极显著(P0.01)正相关,马克隆值与级别间呈显著(P0.05)负相关。【结论】海岛棉纤维品质与其种子短绒多寡间有统计学意义的正相关性,短绒多寡可作为海岛棉纤维品质优劣的参照之一。     

海岛棉染色体片段导入系改良新陆早40号黄萎病抗性研究

[目的]利用海岛棉7214染色体片段导入系,将海岛棉抗黄萎病性状片段导入陆地棉新陆早40号,进行陆地棉抗黄萎病性状改良的研究.以期为染色体片段导入系在陆地棉抗病性状改良中的应用奠定基础.[方法]选择早熟、优质陆地棉品种新陆早40号为受体亲本,海岛棉7214抗黄萎病染色体片段导入系CSIL035和CSIL155为供体亲本,通过杂交、回交构建研究群体,采用与抗黄萎病性状染色体片段连锁的分子标记,进行目标性状片段的跟踪与检测,并进行受体亲本基因组扫描,结合田间性状鉴定和品质性状检测,选择既携带目标性状片段,又具备受体亲本优良性状的优良品系.[结果]获得新陆早40号抗病性改良株系BCIL1-72.株系BCIL1-72纤维品质优异,其纤维长度31.9 mm、比强度32.8 cN/tex、马克隆值4.1;皮棉产量与对照品种新陆早36号及受体亲本新陆早40号,差异性不明显;属抗枯萎、耐黄萎类型.[结论]利用抗黄萎病染色体片段导入系,能够改良陆地棉抗黄萎病性状,获得高产、优质、抗病品系.     

早熟、丰产、抗病彩色棉新品种新彩棉18号

1选育过程 新彩棉18号（垦棕5号）是新疆农垦科学院棉花所于2002年以石彩1号为母本,自育品系彩棕6号为父本进行杂交,通过多年病地抗性鉴定、南繁北育,定向选育而成。2007-2009年分别参加新疆维吾尔自治区彩色棉品种预备试验、区域试验和生产试验,2010年2月经新疆维吾尔自治区农作物品种审定委员会审定并命名。     

高产杂交棉棉铃发育特点的研究

在新疆生态条件下,选用不同叶形杂交棉品种,分析比较不同品种棉铃直径、长度、体积、重量以及纤维品质的变化。结果表明,铃龄20d之前品种间棉铃最大直径、长度、体积及棉铃干重无明显差异;铃龄20d以后,棉铃最大直径、长度、体积及干重迅速增加,品种间均表现为石杂2号新陆早43号新陆早33号。对产量及纤维品质的分析表明,新陆早43号和石杂2号单株结铃数、铃重及产量均高于新陆早33号,但棉纤维平均长度、马克隆值和断裂比强度等纤维指标均低于新陆早33号。     

乳苣叶绿体基因组特征及其系统发育分析

乳苣（Mulgedium tataricum）为菊科（Compositae）乳苣属（Mulgedium）植物,该物种含有天然黄酮类化合物,具有清热解毒、抗肿瘤、抗氧化等作用。叶绿体基因组中含有大量功能基因,在物种鉴定及系统发育中具有重要作用。采用高通量测序技术获得乳苣全长叶绿体基因组序列,并与NCBI已公布的32个菊科物种及拟南芥（Arabidopsis thaliana）的叶绿体基因组进行了系统发育分析。结果显示,乳苣叶绿体基因组大小为152 401 bp,呈现出典型的环状四分体结构,其包含有一对反向重复序列区（IRa和IRb）、大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）,它们的长度分别为25 010、83 833和18 548 bp。共注释得到132个基因,其中包含8个rRNA基因、37个tRNA基因和87个mRNA基因;SSR位点分析发现,基因组序列中含有21个散在重复序列和197个串联重复序列。边界分析表明,乳苣与其他5个菊苣族物种在边界基因上存在一定差异,且6个菊苣族物种在IR/SC区出现明显扩张和收缩。系统进化分析将菊科14个属的33个物种被聚为两个分支：第一分支包括乳苣属（Mulgedium）、莴苣属(Lactuca)、蒲公英属(Taraxacum)、苦苣菜属(Sonchus)、香青属(Anaphalis)、火绒草属(Leontopodium)、茼蒿属(Chrysanthemum)、蒿属(Artemisia)、紫菀属(Aster)和向日葵属(Helianthus),其中乳苣属和莴苣属的亲缘关系最近;第二分支包括蓟属（Cirsium）、红花属（Carthamus）、风毛菊属（Saussurea）和苍术属（Atractylodes）。研究结果为乳苣属植物的物种鉴定、系统进化及资源开发利用等奠定新的证据和材料基础。     

新疆棉花胞质不育系主要农艺性状的配合力分析

为进一步利用棉花杂种优势,促进三系杂交棉的选育,以哈克尼西棉、三裂棉（D8）和海岛棉（05 53A）3种不同来源细胞质雄性不育系为母本,以新疆早熟陆地棉新陆早33号、新陆早36号、系9为回交亲本,连续回交4代,获得9个新不育系（A1~A9）;用3个恢复系（R1~R3）与之进行杂交,获得27个杂交组合,并对8个主要性状的一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）进行分析。结果表明,不育系衣分、籽棉产量、纤维长、整齐度、马克隆值、伸长率和比强GCA的差异均达到显著水平;恢复系纤维长、伸长率、比强和籽棉产量GCA差异均达到极显著水平;杂交组合铃质量、衣分、马克隆值、伸长率、比强和籽棉产量SCA的差异均达到显著水平;纤维长和整齐度主要受加性效应的影响,铃质量主要受非加性效应的影响,马克隆值、伸长率、比强和籽棉产量同时受加性和非加性效应的影响。从GCA来看,产量性状中铃质量和籽棉产量的GCA效应值是正值的比例较高（均为58.33%）; 3个恢复系中,R3的7个性状的GCA效应值均为正值;9个不育系中,A1、A4的GCA效应值综合较高,A6籽棉产量的GCA效应值最高,A9纤维长的GCA效应值最高。从SCA来看,产量性状中铃质量和衣分的SCA效应值是正值的比例较高（均为55.56%）;杂交组合A2×R1、A6×R2、A5×R3、A7×R3、A8×R3产量性状的SCA效应值综合较高;A5×R1、A3×R2品质性状的SCA效应值综合较高;A9×R1、A7×R2、A4×R3产量和品质性状的SCA效应值综合较高。