Major Gene Identification and Quantitative Trait Locus Mapping for YieldRelated Traits in Upland Cotton(Gossypium hirsutum L.)

Segregation analysis of the mixed genetic model of major gene plus polygene was used to identify the major genes for cotton yield-related traits using six generations P1, P2, F1, B1, B2, and F2 generated from the cross of Baimian 1 x TM-1. In addition to boll size and seed index, the major genes for the other five traits were detected： one each for seed yield, lint percentage, boll number, lint index; and two for lint yield. Quantitative trait locus/loci （QTL） mapping was performed in the F2 and F2：3 populations of above cross through molecular marker technology, and a total of 50 QTL （26 suggestive and 24 significant） for yield-related traits were detected. Four common QTL were discovered： qLP-3b（F2）/qLP-3（F2：3） and qLP-19b （F2）/qLP-19（F2：3） for lint percentage, qBN-17（F2）/qBN-17（F2：3） for boll number, and qBS-26b（F2）/qBS-26（F2：3） for boll size. Especially, qLP- 3b（Fz）/qLP-3（F2：3）, not only had LOD scores 〉3 but also exceeded the permutation threshold （5.13 and 5.29, respectively）, correspondingly explaining 23.47 and 29.55% of phenotypic variation. This QTL should be considered preferentially in marker assisted selection （MAS）. Segregation analysis and QTL mapping could mutually complement and verify, which provides a theoretical basis for genetic improvement of cotton yield-related traits by using major genes （QTL）.

南疆陆地棉农艺性状与皮棉产量性状的遗传贡献及决策系数分析

研究陆地棉亲本及F1组合农艺性状与皮棉产量性状的遗传,为育种工作者对某些性状的选择和改良提供参考依据。采用加性-显性及其与环境互作的遗传模型对130个陆地棉品种(系)及其206个F1组合的4个农艺性状和4个产量性状的观察结果进行了遗传贡献分析和决策系数分析。分析结果显示,这些性状具有丰富的遗传多样性,亲本的8个性状的变异系数在5.54%~50.83%之间, F1组合则在3.96%~55.87%之间。农艺性状(除第一果枝节位对衣分外)对产量性状的加性贡献率均达到极显著水平(贡献率在4%~100%),五瓣铃率和株高对单株铃数和铃重的加性贡献率和显性×环境互作贡献率均达0.01以上的正向极显著水平。遗传效应中受加性效应控制有第一果枝高度、株高、五瓣铃率、铃重和衣分,其中衣分为最大。株高除加性效应较小外,其显性效应、加性×环境互作效应、显性×环境互作效应和互作广义遗传率均为最大。确定了提高陆地棉杂交种后代单株皮棉产量的主要决策性状和限制性状。陆地棉变异系数幅度较大;五瓣铃率和株高对提高单株铃数和铃重起着更为重要的作用;单株铃数、铃重和衣分是提高单株皮棉产量的主要决策性状。

南疆陆地棉杂种F2的遗传分析及遗传主效聚类

采用加性-显性及其与环境互作的遗传模型对298个陆地棉品种(系)及其884个F_(2)组合在新疆南疆阿拉尔垦区4个产量性状和5个纤维品质性状2年的资料进行遗传分析,并对亲本的加性效应和显性效应进行了聚类,以明确各类品种(系)的育种利用价值。结果表明,在南疆陆地棉“矮(0.8~1.0 m)、密(225,000~300,000株hm^(-2))、早、膜”高密度种植模式下,298个亲本的加性效应被分为12类。第2类的23个品种(系)产量(除衣分外)和纤维品质性状的加性效应较高,可通过这类品种(系)间杂交较易获得产量性状和纤维品质性状兼优的后代。第8类品种(系)的纤维品质性状的加性效应较高,第4类品种(系)的产量性状加性效应较高,通过2类品种间杂交可以获得产量性状和纤维品质性状互补的后代。298个亲本的显性效应被分成了9类。第8类包括8个品种(系),其产量性状和纤维品质性状(除马克隆值外)的显性效应较高,可作为综合利用产量性状和纤维品质性状杂种优势兼优的一类亲本。产量性状的显性效应平均值较高的是第8类,第3类的纤维品质性状的显性效应较高。

陆地棉品种(系)产量性状和纤维品质性状在新疆南疆的遗传表现及基因型聚类

本研究采用y=μ+E+G+GE+ε模型和R软件对302份陆地棉品种(系)在新疆南疆7年的4个产量性状和5个纤维品质性状进行遗传分析和基因型值聚类,通过分析评价,筛选出一批具有改良陆地棉产量性状、纤维品质性状的种质资源,以期为新疆南疆陆地棉育种提供材料。结果表明,除单株铃数的基因型×环境互作方差不显著外,其他8个性状的基因型、环境以及基因型×环境互作效应都对其表现型起着显著或极显著的作用。从各性状的基因型值来看,一些品种(系)可以作为改良纤维品质性状的优良资源。运用R软件,将参试品种(系)依据基因型值分成9类,其中,第3类品种(系)包括‘223-13’‘h288’‘223-14’等是改良新疆南疆陆地棉纤维品质性状的优异材料,第7类品种(系)是改良产量性状的种质资源,第9类中的已审定品种适于新疆南疆种植。

陆地棉产量相关性状的QTL定位

中棉所28和湘杂棉2号分别是以中棉所12×4133和中棉所12×8891配制而成的两个陆地棉强优势杂交种。以其F2为作图群体,筛选6000多对SSR引物,利用两群体间27个共有多态位点,通过JoinMap3.0软件整合了一张包含245个多态位点、全长1847.81cM的遗传图谱。利用WinQTLCart2.5复合区间作图法分别对两群体8个产量相关性状在F2和F2:3中进行QTL定位,在中棉所28群体多环境平均值的联合分析中检测到16个QTL,三环境分离分析中检测到43个QTL;在湘杂棉2号群体分别检测到20个和66个QTL。在A3、D8、D9等染色体上有QTL成簇分布现象,同时在两个群体中发现一些不受环境影响且稳定遗传的QTL。对考察的8个性状在两个群体中发现12对共有QTL,控制果枝数、衣分和籽指的QTL增效基因位点均来源于共同亲本中棉所12。综合分析推测中棉所12的育种价值主要是通过提高后代的结铃性来实现的。研究结果为棉花产量性状的分子设计育种提供了有用的信息。

高产棉花品种泗棉3号产量及其产量构成因素的遗传分析

利用泗棉3号和CARMEN构建的RIL及其F2、B1、B2、P1、P2、F1两套群体,同时在3个环境中,采用各自的联合世代分析方法,研究了我国长江流域棉区广泛种植的优良品种泗棉3号高产性状的遗传规律。遗传模型分析揭示泗棉3号×Carmen组合的产量及其产量构成因素的最适遗传模型符合主基因+多基因混合遗传模型,说明存在控制这些性状的主基因。所有性状在不同环境中的遗传模型不同。同时,各性状在不同环境中的主基因遗传率变化较大,而多基因遗传率在不同环境中变化相对较小,表明环境对数量性状主基因的表达影响大,对多基因的表达也存在影响。对环境间差异较大性状的研究和选育,要在多个特定的环境中进行,才能提高效率。

陆地棉主要产量相关性状的SSR标记关联分析

高产优质育种是我国棉花育种的主要目标。寻找与目标性状关联的分子标记,可克服常规育种的盲目性,提高分子标记辅助选择育种的准确性。本研究对118份陆地棉种质资源的衣分、单铃重、单株铃数及子指等4个产量相关性状进行2年2点的表型鉴定,并利用覆盖全基因组的、有多态性的214对SSR标记进行标记与性状的关联分析。结果表明:118份材料的4个产量相关性状表型变异丰富,平均变异系数的变幅在6.1%~19.1%之间,且在各环境中表现较为稳定;基因型分析表明,214对标记共检测到460个等位变异,基因多样性指数平均为0.5151,PIC值平均为0.4587,表明该批标记具有较多的等位变异数和较高的基因多样性;群体结构分析表明该批材料可分为4个亚群,且各类群中材料与地理来源无对应关系;关联分析结果显示,在显著条件下(-log10P>1.3,P<0.05),共有39个标记位点能够在2个及2个以上的环境中同时检测到,其中有4个标记位点同时与2个以上性状相关联,进一步比较发现,有7个位点与前人研究结果一致,其余32个位点为新发现的位点。研究结果可为陆地棉产量性状遗传改良的分子标记辅助选择提供理论依据。

新陆早系列棉花品种产量性状与品质性状的相关性

为新疆早熟陆地棉新品种选育提供参考,以1978—2015年新疆审定的60份新陆早系列品种为试验材料,对其产量性状和纤维品质性状共15个数量性状进行遗传变异及相关性分析。结果表明:产量性状中单株铃数变异系数最大,为22.29%;衣分、单株铃数、衣指及株高是皮棉产量的决定因素。品质性状变异系数不大,变异幅度1.14%~8.79%,纤维品质遗传改良进展不大;除马克隆值外,其于4项品质性状间呈极显著正相关。在品种选育中宜选择遗传差异较大的种质资源作为亲本材料,以扩大遗传基础,通过增大衣指来提高衣分和皮棉产量,注重选择株高适中、结铃性适宜、衣分适度和纤维品质性状协调的品种。

陆地棉亲本配合力及杂种优势分析

采用双列杂交方法，研究了６个陆地棉（ＧｏｓｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍＬ．）亲本材料有关产量性状的配合力、亲子关系和Ｆ１的杂种优势。结果表明：所有产量性状的一般配合力和特殊配合力方差均达到了极显著水平；相同性状不同亲本之间以及相同亲本不同性状之间的一般配合力不同；同一性状不同组合之间，以及同一组合不同性状之间的特殊配合力各异；Ｆ１与双亲一般配合力及总配合力呈极显著的正相关；产量性状均有不同程度的杂种优势，以籽棉产量、皮棉产量的杂种优势最高；５５５的一般配合力高且本身表现优良，是一个很好的高产亲本，可在棉花杂交育种及杂种优势中加以利用。

陆地棉衣分差异群体产量及产量构成因素的QTL标记和定位

以衣分差异较大的陆地棉品种为材料,构建了包含188个F2单株的作图群体,应用6111对SSR引物对亲本进行了分子标记筛选,结果仅获得了123个多态性位点,其中88个位点构建了总长为666.7cM、平均距离为7.57cM的遗传图谱,覆盖棉花基因组的14.9%。通过复合区间作图法对F2单株和F2:3家系进行QTL检测,共鉴定出了18个控制产量及产量构成因素变异的QTLs,包括2个衣分QTLs、4个子棉产量QTLs、4个皮棉产量QTLs、2个衣指QTLs、3个单株铃数QTLs、2个铃重QTLs和1个子指QTL。解释的表型变异分别为6.9%～16.9%、5.6%～16.2%、4.8%～15.6%、7.7%～13.3%、8.2%～11.6%、6.1%～7%和6.6%。不同QTLs在相同染色体区段上的成簇分布表明与产量性状相关的基因可能紧密连锁或一因多效。产量及产量构成因素QTLs的遗传方式主要以显性和超显性效应为主。检测到的主效QTLs可以用于棉花产量及产量构成因素的分子标记辅助选择。

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。

陆地棉F_2产量性状杂种优势的遗传分析及其预测

根据加性-显性遗传模型,采用 MINQUE(1)分析了10个陆地棉亲本、20个组合的F_1和 F_2的产量性状的资料。结果表明,F_2皮棉产量、前期收花率、单铃重和衣分的群体超亲优势的平均值分别为:19%、13%、3%和—6%;单株铃数不显著。加性效应和显性效应对产量性状的遗传都有极显著的作用,其中皮棉产量有较强的显性效应,衣分有较强的加性效应。性状的显性方差同加性方差的比值越大,F_2的优势也越大;此外,还分析了 F_2部分高产组合的遗传表现。用两种方法预测 F_2杂种优势的相关分析表明,用 F_1和亲本预测 F_2的遗传表现的结果可信。

陆地棉产量及农艺性状的SSR标记关联分析

【目的】挖掘与陆地棉产量和重要农艺性状密切关联的分子标记,为棉花分子标记辅助育种提供依据。【方法】本研究以147份陆地棉材料为供试群体,分别调查了7个环境下该群体的铃重和衣分数据,3个环境下的单株果枝数、单株铃数和株高数据。利用237对SSR标记对上述材料进行基因型检测,采用Tassel 2.1中的一般线性模型程序对上述5个性状进行关联分析。【结果】铃重、衣分、单株果枝数、单株铃数和株高的平均变异系数的变幅为7.28%~21.06%,平均值为13.47%。这表明供试群体具有较为丰富的表型多样性。237个标记在147份陆地棉中共检测到281个多态性位点,各位点上等位基因数的范围为2~6个,涉及690个等位基因,平均每个位点2.455 0个;多态性信息含量平均值为0.216 5;Structure2.2群体结构分析将147份供试材料划分为7个亚群;在3个及以上环境检测到的与铃重和衣分显著关联的标记位点分别有45个和1个,解释表型变异率在不同环境中最高分别达19.30%和11.58%(P<0.01);在2个及以上环境检测到与单株果枝数、单株铃数和株高显著关联的标记位点分别有1、4和4个,表型变异解释率在不同环境中分别最高达9.96%、7.00%和5.75%,在BNL2448附近同时检测到与铃重、单株果枝数和株高显著关联的位点。【结论】通过关联分析挖掘了多个可重复检测到的与陆地棉产量及重要农艺性状关联的分子标记位点,此研究结果可为棉花高产育种分子辅助选择提供有益参考。

持续高温干旱年份陆地棉农艺和产量性状的遗传效应分析

本文采用NCⅡ交配设计方法,以9个陆地棉品种(系)配置16个杂交组合,利用加性—显性与环境互作的遗传模型(ADE模型),分析亲本和F1在2013年持续高温干旱条件下望江、九江2个环境下的农艺和产量性状,估算了各项遗传方差分量,分析了性状间各项遗传效应的相关性和各性状的杂种优势。结果表明,农艺和产量性状易受环境条件影响,子棉产量、皮棉产量、单株铃数和铃重的遗传主要受显性效应控制,衣分同时受加性和显性效应控制,子指主要受加性效应控制。遗传相关分析表明,子棉产量和皮棉产量与铃重和衣分呈显性正相关;铃重与衣分呈显性正相关,衣分与子指的加性和显性均为负相关。杂种优势分析表明,中棉所63的铃重、衣分、子指、子棉产量和皮棉产量的群体平均优势达极显著水平,其皮棉产量的杂种优势可以利用至F3。

陆地棉产量组分对皮棉产量的遗传贡献分析

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6个产量组分和皮棉产量的两年资料,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。结果表明,产量组分对皮棉产量表型值的贡献变化范围为-46%-80%;铃数对皮棉产量有很高的显性贡献率(CRD=96%),其次是铃重(CRD=41%);铃数对皮棉产量的母性×环境互作遗传方差贡献率最大(CRME=98%),其次是铃重(CRME=77%)、衣指(CRME=62%)和子指(CRME=42%);铃数对皮棉产量的加性、母性效应贡献因亲本而异;对亲本皮棉产量的母性×环境互作贡献最大的产量组分性状因不同亲本而有所不同,表明各亲本具有其独特的遗传和发育特性,亲本1的铃重对其皮棉产量的母性效应在环境1中有最大的贡献(MEi(C→T)=5.49 g),在环境2中,亲本3的铃重有最大的母性×环境互作效应贡献(MEi(C→T)=0.71 g),亲本5的铃数具有最大的母性×环境互作效应贡献(MEi(C→T)=0.51 g)。多数杂交组合皮棉产量的显性效应主要受铃数和铃重影响,因此铃数和铃重可作为间接选择组合皮棉产量显性效应的指标。

早熟陆地棉主要株型性状与产量的相关性

【目的】分析早熟陆地棉主要株型性状与产量的相关性,为新疆早熟陆地棉品种选育提供科学依据。【方法】采用SPSS 19.0软件,对早熟陆地棉品种的籽棉产量与株型性状进行相关性分析、通径分析和逐步回归分析。通过对产量与株型性状的逐步回归分析,得出产量与株型性状之间的最优回归模型。【结果】对早熟陆地棉籽棉产量有直接作用且有极显著影响的因子(P<0.01),依次是:株高(X_1)、铃数(X_4)、始节位(X_2),对产量(Y)的直接相关系数分别为:0.322 1、0.298 1、-0.216 2;果枝数(X_3)对Y值直接作用较小,系数为0.082 04,通过其他因子对Y值的间接作用较大,简单相关系数为0.403,相关性极显著(P<0.01)。早熟陆地棉株型性状(X_i)对产量(Y)的最优回归方程:Y=173.898+2.279 X_1-17.632 X_2+21.795 X_4。估测值与实测值之间的相关程度为0.527,决定系数R^2为0.278。【结论】株高、铃数、果枝始节位对产量性状有直接作用,且作用显著;而果枝台数对产量有间接作用,且作用显著。

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6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。

陆地棉农艺性状与SSR标记的关联分析

利用关联分析方法以160对SSR引物对68份陆地棉品种2个播期组成的自然群体进行基因型检测,在利用STRUCTURE 2.3.4软件分析群体结构的基础上,采用TASSEL 4.0软件的GLM程序和MLM程序对17个农艺性状进行关联分析。结果显示,STRUCTURE群体结构分析将68份供试材料划分为3个亚群,基于Nei's遗传距离的聚类分析也将68份供试材料划分为3个亚群,与群体结构划分结果基本一致。6个SSR位点均能通过GLM和MLM程序检测到,且在2个播期下稳定出现,其中,CER0098-400与全生育期显著关联,DPL0375-250和HAU2414-147与果枝始节显著关联,DPL0504-135、HAU0883-120和NAU1298-524与衣分显著关联。本研究结果为棉花分子标记辅助选择提供了依据。

不同生态环境下陆地棉生育期及产量性状的遗传研究

以陆地棉早熟品种百棉2号和遗传标准系TM-1形成的P1、P2、F1、B1、B2和F2 6个世代群体为材料,分别在我国的黄河流域棉区(环境Ⅰ)和北疆早熟棉区(环境Ⅱ)2个生态环境下,研究了陆地棉生育期及产量性状的主基因+多基因遗传规律。结果表明,除衣分在环境Ⅱ中未检测到主基因外,其他性状在2个环境中均检测到主基因的存在。生育期、皮棉产量、铃重和衣指在2个环境中的最适模型均相同,分别为E-0、D-2、E-3和B-1;籽棉产量、衣分、单株铃数和籽指在2个环境中的最适模型不同。各性状在2个环境中的遗传方式不完全一致,生育期、单株铃数、衣指和籽指均以主基因遗传为主或属典型的主基因遗传;籽棉产量、皮棉产量、铃重、衣分分别以主基因遗传为主或以多基因遗传为主。

高品质陆地棉农艺性状与皮棉产量的关系分析(英文)

1材料与方法 1．1材料 供试24份高品质陆地棉品系分别为A001、A016、A018、A106、A107、A111、A112、A113、A201B、A203B、A210、A301、A402B、A405B、A407、A408、A413、A705，A708、A709、A9—1、P2、P4。