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。

基于棉花参比种质的SSR多态性核心引物筛选

棉花品种间遗传多样性的评价和遗传图谱构建都需要大量多态性的SSR标记。本研究通过构建棉花参比种质(panel),高效快速地筛选出棉花多态性核心引物。本实验选用12份表型性状和遗传差异较大的棉花种质作为参比种质,对来自Cotton Microsatellite Database(CMD)网站上(http://www.cottonssr.org)的5,914对棉花SSR引物进行了PCR扩增。结果表明:在不同棉种间多态性的引物有4,800对,约占有效扩增引物(5,300对)的90.6%;能区分不同品种间差异的引物大约有500对,占有效扩增引物的9.4%。我们推荐其中319对扩增效果好、条带清晰的引物作为棉花种质资源鉴定和分子指纹分析的核心引物,其中277对能把陆地棉品种间的差异鉴别出来。此外,我们还找到了在陆地棉、海岛棉及亚洲棉三大栽培棉中都有差异的13对共同SSR引物,建议作为分子指纹分析和种质鉴定的首选引物。本研究公开了319对核心SSR引物及其多态性信息,有利于规范引物筛选程序、提高引物筛选效率,对棉花种质资源的遗传多样性分析、指纹图谱构建,以及种子真伪性和纯度的鉴定等都具有现实意义。

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。

棉花种质资源收集鉴定与创新利用

十二五期间通过对我国西南地区、南海诸岛、及国外野生棉起源中心实地考察和广泛征集,新收集国内外棉花种质资源1220份,其中陆地棉986份、海岛棉176份、亚洲棉58份,所收集种质均已入国家中期库保存。收集的棉花种质资源分别在河南安阳、海南三亚、新疆阿拉尔进行主要农艺经济性状鉴定和特性鉴定。通过SSR(Simple sequence repeat)分子标记、重测序等技术对收集到的种质进行了分子鉴定,筛选到大量与纤维品质、抗黄萎病、抗旱、抗草甘膦显著关联的基因。在收集保存的种质资源基础上,通过辐射诱变、远缘杂交、复合杂交创造出优质、高产、抗逆等优异种质资源。通过展示向全国科研院所及公司发放棉花种质19 191份次。

棉花资源收集、保存、评价与利用现状及未来

截至2010年12月,国家棉花种质中期库共保存棉花种质8868份,保存数量居世界第4位,其中陆地棉7362份、陆地棉野生种系350份、海岛棉633份、亚洲棉433份、草棉18份、野生种32份。共编目8503份,上交数据信息系统7527份,入长期库合格7298份,未能入长期库保存种质2194份。完善了繁殖更新技术,繁殖更新种质6550份,2001-2010年,共向704人次提供11507份棉花种质,年均1150份。2007-2010年对330份优异种质在河南安阳、江苏南京、新疆库车进行了精准鉴定,并进行了优异种质展示。近十年,创造了不同基因源且具有优质、专用、多抗、高产、高效等多个重要性状的优异基因聚合的新种质32份,并分别对12份棉花优异种质,从形态学、系谱和分子标记等方面进行了基因源和利用价值的分析,并定位相关基因。用简单重复序列(SSR)、EST-SSR、AFLP等分子标记,结合一种新方法"十进制数字串条形码",构建了优异种质特有的"分子身份证"。

棉花γ射线诱变后代的SSR标记遗传多样性

【目的】了解γ射线诱变对棉花后代SSR标记遗传多样性的影响。【方法】利用39个多态性SSR标记分析了3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】3个品种诱变后代的成对相似系数变幅分别为0.6129～0.9848、0.6212～1.000、0.4857～0.9905,其中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%。3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。【结论】辐射可创造丰富的遗传变异,拓宽原品种的遗传基础。辐射对不同棉花品种的诱变效果存在差异。

陆地棉不同群体主要性状的遗传力及杂种优势分析

以1个高强纤维品系为父本,6个常规棉品系、5个转Bt基因抗虫棉品系和5个彩色棉品系为母本配制杂交组合,利用AD模型,分析了3个群体杂交组合主要性状的遗传力和杂种优势表现。结果表明,常规棉群体和抗虫棉群体的衣分、籽棉产量等性状基因显性效应对杂种一代性状形成起主导作用,彩色棉群体的籽棉产量受加性和非加性效应共同控制,而衣分的遗传变异主要来自基因的加性效应。常规棉群体的比强度以显性效应为主,抗虫棉和彩色棉群体的比强度以加性效应为主。3类群体中2.5%跨长和马克隆值的遗传效应均以加性效应为主,同时受非加性效应的影响也较大。常规棉群体和抗虫棉群体的产量性状有一定的杂种优势,纤维长度和细度基本上没有优势,纤维强度有显著的负优势,但彩色棉群体的纤维长度和强度有一定的正向优势。因而,在品种改良上,可以利用常规棉和转基因抗虫棉的杂种优势大幅度提高产量,利用彩色棉的杂种优势来提高纤维品质。

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。

大铃棉中棉所48主要经济性状的QTL定位分析

利用4961对SSR引物对中棉所48的2个亲本进行多态性筛选,结果筛选到71对条带清晰、稳定性好的多态性引物,利用这些引物对261个F2群体进行扩增构建连锁图,获得了包含有49个标记位点的14个连锁群,共覆盖498.7 cM,约占棉花总基因组10.0%的遗传图谱。采用WinQTL Cartographer 2.5的复合区间作图法(C IM),对F2群体的铃重、衣分及纤维品质进行分析,共检测到11个稳定的QTLs,其中铃重2个、衣分4个、纤维整齐度2个、纤维细度2个、纤维伸长率1个。这些稳定表达的QTLs能解释较大的表型变异,可用于纤维品质及产量性状的标记辅助选择,也可为大铃、优质棉的分子标记辅助选择,改良、提高大铃基因的选择效率,提供理论依据。

棉花胚珠和叶片激素含量与纤维性状的相关分析

对具有同一遗传背景的 35份变异材料 ,在特定生育时期 ,进行了叶片和胚珠内源激素含量与其纤维性状的典型相关和主成分分析 .结果表明 ,棉花激素与纤维性状间存在一定的相关关系 ,胚珠和叶片激素含量与纤维性状的相关关系存在较大差异 .在胚珠中 ,IAA、ABA、GAs、ZRs 4种激素与纤维性状的相关关系中 ,ABA与衣分的显著正相关最重要 ,而在叶片中 ,GAs与纤维麦克隆值的极显著正相关则起着决定性的作用 .激素和纤维性状的主成分分析结果表明 ,第一主成分与激素有关 ,胚珠中的主要因子是 IAA和 ABA,叶片中则是 ABA、ZRs、GAs。

棉花γ辐射诱变后代M_5农艺经济性状的遗传变异

利用250Gy的Co60γ射线对棉花3个品种的干种子进行辐射处理,对其M5农艺经济性状的遗传变异进行分析。结果表明:3个品种的M5群体的铃重、单株铃数、株高、果枝数和麦克隆值的平均变异系数均超过10.0%以上,3个品种的辐射诱变后代M5群体表型性状变异系数存在明显差异;3个品种的M5群体的铃重与2.5%跨长和比强度均呈显著或极显著正相关,在其它性状间的相关性上3个品种的M5群体间存在较大差异;3个品种的M5群体的2.5%跨长均为第一主成分的主要因子。这阐明了辐射对不同棉花品种的诱变效果存在差异,揭示了辐射创造了丰富的遗传变异。

遮光对彩色棉的色泽及纤维品质的影响

通过对棕色棉和绿色棉不同发育时期棉铃的遮光处理，研究了遮光对彩色棉的纤维色泽和纤维品质的影响。结果表明，棕色棉和绿色棉在-5～55DPA（开花后的天数）遮光后，其纤维还表现各自的纤维色泽，但其纤维色泽鲜艳度和稳定性在不同遮光时期有一定程度的差别。棕色棉在25DPA以前遮光的纤维颜色比对照变淡；绿色棉在不同生育期遮光后颜色比对照深。遮光对彩色棉和白色棉纤维品质的若干指标有一定的影响，在5～15DPA遮光的纤维都比不遮光的对照粗，在30DPA遮光的纤维长度和强度都较好，35DPA以后遮光的纤维长度和强度随遮光时间的延长越来越差，在45～50DPA套袋遮光后的纤维长度、强度和整齐度都比不遮光的要低得多。

棉纤维颜色与品质性状杂种优势关系研究

利用白、绿、棕、深棕4种纤维色泽种质共7种类型的杂交组合,分析了纤维色泽和品质性状的表现差异,以及品质性状杂种优势与纤维色泽深浅的相关性。结果表明:深棕色与绿色组合的平均超亲优势最强,白色与深棕色、深棕色与绿色组合的平均中亲优势表现较好。纤维长度、比强度和麦克隆值等性状亲本差绝对值与超亲优势的简单相关系数均达极显著相关,但其中亲优势则均未达显著水平。纤维色泽与纤维长度、比强度的超亲和中亲优势的简单相关系数分别为-0.3601和-0.4487、-0.3978和-0.3895,均达极显著水平;纤维色泽与F1纤维长度达极显著相关,其简单相关系数为-0.6045。育种上,在保证深纤维色泽前提下提高纤维品质,可利用深棕色与绿色、绿色与绿色和棕色与绿色组合。同时利用杂种优势可以达到同步改良彩色棉的纤维长度和比强度等性状的目的。但双亲纤维色泽越深,越不利于对彩色棉进行纤维品质的改良。

棉花种质资源光子性状的遗传分析

文章利用来源于不同国家和地区的102份陆地棉材料和85份海岛棉材料分别与陆地棉遗传标准系TM-1和海岛棉毛子品种新海13号杂交,得到陆地棉和海岛棉两种F_1群体,同时从陆地棉F_1群体中随机选取呈隐性性状的材料"库光子"、"SA65"和"陆无絮"后代,配制3个F_2分离群体,用于进一步研究陆地棉和海岛棉光子性状遗传特征。结果表明:(1)同一材料种植于不同生态区,其种子短绒多少存在变化,新疆和海南要少于安阳,说明棉花短绒多少和生态环境有关系;(2)陆地棉光子材料中26份(25.49%)呈显性遗传,8份(7.84%)呈不完全显性遗传,22(21.57%)份呈隐性遗传;海岛棉光子材料中5份(5.88%)呈显性遗传,16份(18.82%)呈部分显性遗传,9份(10.59%)呈隐性遗传。其余为隐性性状或显性性状不明显材料和毛子材料;(3)库光子的光子性状由两对隐性等位基因控制,并且有互补效应;陆无絮的光子性状由两对隐性等位基因控制,基因间呈积加作用;SA65的光子性状由单隐性基因控制。大量光子材料的初步鉴定为深入研究棉花纤维发育和育种利用提供了基础材料和理论依据。

光子陆地棉种质资源主要性状的遗传评价

以102份光子陆地棉材料为母本,分别与遗传标准系TM-1杂交,获得102个F1群体。采用随机区组设计,设置3个重复,对光子陆地棉材料主要性状进行遗传评价。结果表明,调查的11个性状表型差异均较大,材料间产量性状(株高、果枝数、铃数、铃重、衣分和子指)差异大于纤维品质性状(纤维长度、纤维强度、马克隆值、整齐度和伸长率),特别是衣分、铃数等性状差异更明显;除果枝数、马克隆值、伸长率以外,光子亲本群体其他性状的平均值都小于F1群体。而亲本群体所有性状的变异系数均大于F1,不同光子材料的杂种优势有很大差别,中亲优势和超亲优势也有很大的差别,有些种质某些性状的中亲、超亲优势为负值,其后代性状表现劣势;纤维品质性状的中亲、超亲优势与毛子程度均呈负相关,而产量性状的中亲、超亲优势与毛子程度均呈正相关,说明可利用光子材料杂种优势改良纤维品质,而其后代产量性状的杂种优势利用受到限制;SSR分子标记遗传相似系数与各个性状的中亲、超亲优势的相关都不显著,说明在光子材料的育种中,杂种优势是不能通过亲本之间的遗传背景相似程度来预测的。

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。

棉花种质资源发放利用情况分析

对国家棉花种质资源中期库2005年度的种质发放情况进行了统计分析,结果表明,60%以上的种质为科研单位和高校所利用,被广泛用于育种、基础研究和研究生论文等。同时,对2003年以前所发放的种质利用效果进行了追踪调查,种质资源在育种中的作用最为明显,利用中期库发放的种质资源培育的棉花新品种占全国育成品种的58%以上;种质资源在基础理论研究中的重要性日益凸出,特别是遗传材料。

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。

陆地棉抗黄萎病种质资源鉴定与筛选

黄萎病是棉花主要病害之一,鉴定筛选抗性种质为培育抗病品种提供了材料基础。通过318份国内外陆地棉材料的黄萎病鉴定,筛选到5份抗黄萎病材料,144份耐黄萎病材料。国外材料的黄萎病抗性由于国内材料,黄河流棉区的材料黄萎病抗性优于其他棉区。黄萎病病情指数与棉花纤维长度、纤维强度、马克隆值、整齐度指数存在负相关性。