陆地棉目标性状育种基因库的建立与育种利用初探

分析了棉花遗传研究群体与育种群体的特点及传统育种方法存在的问题,提出建立“陆地棉目标性状育种基因库“来提高育种效率和加速育种进程的设想,并介绍了“陆地棉目标性状育种基因库“初步建立和利用情况.     

陆地棉产量组分对主要纤维品质性状的贡献分析

【目的】阐明陆地棉产量组分对纤维品质性状的贡献，指导纤维品质性状的间接选择。【方法】采用加性-显性-母性及其与环境互作的遗传模型，对5个陆地棉亲本及其F1代20个组合产量组分和3个主要纤维品质性状的2年资料，利用估算条件方差分量和预测条件遗传效应值的统计方法进行了贡献分析。【结果】3个产量组分对3个品质性状均有极显著的加性贡献（贡献率在12%～76%）；铃重对马克隆值有较高的显性贡献(CRD=58%)；铃数和衣分对纤维长度的母性遗传方差贡献率最高（CRM=100%），而铃重对纤维长度的母性效应却有抑制作用（CRM=-60%）。衣分对纤维长度的显性与环境互作遗传方差的贡献率、铃重和衣分对马克隆值的母性与环境互作遗传方差的贡献率较大（贡献率分别为CRDE=47%、CRME=56%和CRME=33%），衣分对纤维长度的母性与环境互作遗传方差却有较大的抑制作用（贡献率为CRME= -83%）；铃数对纤维强度、铃重对马克隆值分别有较大的显性与环境互作抑制作用（贡献率分别为CRDE= -40%和CRDE= -87%）。对纤维品质性状加性、母性效应贡献最大的产量组分性状因不同亲本而异；亲本3的铃重、亲本5的铃数对其纤维长度的加性效应有最大的加性贡献，亲本3的铃数、亲本5的铃重对其纤维强度加性效应有最大的加性贡献，亲本3、5的铃数对其马克隆值有负向最大的加性贡献；多数杂交组合马克隆值的显性效应主要受铃重影响。【结论】陆地棉3个产量组分分别对3个品质性状各遗传组分的贡献率大小存在较大差异，并且不同组合及其亲本3个产量组分对3个品质性状不同遗传组分贡献的效应值因亲本和组合而异。     

新陆早19号胚珠培养体系的建立

在Beasley和Ting方法的基础上,建立了新疆陆地棉品种新陆早19号棉花胚珠离体培养纤维体系.在不继代的条件下培养25 d,在培养期内,测定了离体胚珠培养纤维生长长度,并首次利用数字化的图像和图像处理软件确定了离体胚珠及纤维生长轮廓所形成的面积.测定结果表明,在离体培养发育早期(前8 d),纤维发育迅速,其伸长长度绝对值相对较高,第20 d时已接近纤维的最终长度.但生长10 d以内的纤维强度很低,影响长度测量的准确度.培养前15 d离体胚珠生长的轮廓面积增长较快,15 d以后增长变缓,第20 d接近轮廓最大面积.     

栽培棉种间多棉种杂种的形态学和细胞遗传学研究

以四个栽培棉种为材料，通过种间杂交，产生了栽培棉种间二元、三元和四元杂种。对各材料叶片横切面结构研究表明，草棉与亚洲棉为等面叶，陆地棉与海岛棉为背腹叶，而各多元杂种均表现为等面叶，这一结果可用于多元杂种的早期鉴定。对各材料减数分裂的研究表明，二倍体的二元杂种（亚洲棉×草棉）Ｆ１联会成１１个二价体和１个四体环，四倍体的二元杂种主要联会成２６个二价体，而各多元杂种联会成大量的单价体和多价体。从而引起后期Ⅰ染色体分离混乱，并产生大量的异常四分体，造成多元余种的高度不育。     

一种提高陆地棉再生植株率的新方法

以陆地棉中棉１９号再生植株的真叶、茎段、叶柄为外植体，采用改良ＭＳ培养基，添加２．４Ｄ、ＩＡＡ和ＫＴ。培养结果表明：胚性愈伤组织发生多，并高频产生子叶胚，再生植株率为２５％。无菌苗除下胚轴外的各器官均未能诱导出胚性愈伤组织。２．４Ｄ加速再生植株叶片快速出愈，以ＩＡＡ替代２．４Ｄ明显提高出愈率和愈伤组织的质量。再生植株真叶再培养的胚状体发生有直接发生和间接发生两种途径。用再生植株的真叶再培养是获得高频再生植株的一种有效方法。     

陆地棉分子标记辅助轮回选择聚合育种研究Ⅲ.对群体遗传多样性的影响

对7个陆地棉分子标记辅助轮回选择聚合育种和表型选择群体内的RAPD和SSR分子标记多态位点数及其比例，遗传离散度与杂合度，基因型种类数，不同群体间的遗传分化等进行研究。结果表明，经过两轮选择后，各群体的遗传多样性并没有损失，群体内的变异占总变异的90％以上。表型性状的变异分析结果也相类似。     

利用基因芯片分析比较Giza75和SG747纤维发育差异表达基因

【目的】 利用适应性广、产量高的陆地棉和纤维品质优异的海岛棉进行高通量基因芯片比较分析,筛选和鉴定棉纤维发育相关的关键基因。【方法】 以SG747(Gossypium hirsutum L.)和Giza75(Gossypium barbadense L.)为材料,利用Affymetrix公司的棉花寡聚核苷酸基因芯片对其开花后10 d(10 days after anthesis, 10 DPA)的棉纤维进行表达谱分析。【结果】 材料Giza75和SG747共筛选到3 905个差异表达基因,其中功能预测基因占比17.80%,翻译、核糖体结构相关基因占比16.82%,翻译后修饰占比14.32%。Gra.2198.1.A1_at正向调控棉纤维发育过程,Gra.85.1.S1_at、Ghi.249.1.A1_at和Ghi.8448.1.S1_x_at负向调控棉纤维发育过程,可能参与了棉纤维发育过程。【结论】 利用陆地棉和海岛棉基因芯片并结合qRT-PCR筛选和鉴定到4个纤维发育相关的关键候选基因。     

中熟×早熟陆地棉F1代产量及形态性状间的遗传相关分析

采用MINQUE（1）统计方法。采用加-显性（AD）遗传模型,对陆地棉中熟×早熟的8个亲本及其16个F,组合的4个产量性状和5个形态性状的遗传和成对性状间的相关进行了分析。结果表明,各性状遗传组分方差相差很大,单株皮棉产量、单株铃数、顶部茎粗的加性方差明显大于显性方差且达到了极显著水平,铃重、衣分、株高的显性方差达到极显著水平且较大;单株皮棉产量、单株铃数、铃重、衣分、株高、主茎节数、果枝数、子叶节茎粗、顶部茎粗的表现型方差均达极显著水平。说明陆地棉中熟与早熟陆地棉品种杂交的F1产量性状主要以显性效应为主。相关分析表明,各性状间存在着不同程度的相关,单株铃数、铃重、衣分分别与单株皮棉产量间存在正向极显著的显性相关,说明单株皮棉产量表现有优势的组合,单株铃数、铃重、衣分可能表现杂种优势。单株皮棉产量、单株铃数、铃重、衣分分别与株高、子叶节茎粗、顶部茎粗间正向或负向的加性相关均达到极显著水平,说明对杂种后代株高、子叶节茎粗、顶部茎粗的选择,可提高单株皮棉产量,单株铃数、铃重、衣分也相应较高。     

陆地棉品系主要性状配合力分析

[目的]对陆地棉新品系主要性状进行详细了解和在新品种选育中指导亲本组配。[方法]按Griffing双列杂交方法Ⅳ对9个陆地棉新品系进行杂交,对获得的36个杂交组合单株皮棉产量、单株铃数、铃重、衣分、籽指、霜前花率、株高、果枝始节和果枝数9个性状进行了测定,根据测定结果对品系的配合力进行了分析。[结果]除籽指外,其余各性状在杂交组合之间均存在着极显著差异;除株高的一般配合力外,组合间各性状的一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)差异显著。S801和S808是综合性状优良的陆地棉亲本,组合S801×S805和S802×S806有一定的生产利用价值。[结论]该研究可为杂交育种正确评价亲本和组合提供科学依据。