植物渗透调节研究进展及与棉花耐旱遗传改良

渗透调节是植物在干旱胁迫下降低渗透势,抵抗逆境胁迫的一种重要方式,是植物的一种重要抗逆生理机制。渗透调节物质合成相关基因在植物中的超表达可提高植物的耐旱性,在棉花耐旱遗传改良方面有着广阔的应用前景。本文综述了近年来几种主要的有机渗透调节物质的研究进展,及其对棉花耐旱遗传改良的意义。

中国短季棉遗传改良研究进展及发展方向

短季棉品种遗传改良是实现麦棉两熟棉区粮棉双丰收的有效途径。从早熟种质资源金字棉的引进,早熟短季棉品种中棉所10号的育成,抗枯萎病品种中棉所16、辽棉10号的选育,生化辅助育种技术育成早熟不衰品种中棉所24、27和36,转单价Bt基因抗虫棉中棉所30、中棉所42和鲁棉研19,转双价Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所50、中棉所58的培育,到航天诱变特早熟品种中棉所64,综述了中国短季棉品种选育的主要研究进展;提出了短季棉育种应加强抗黄萎病材料创制、克服产量和早熟性负相关和解决特早熟品种早衰等遗传改良重点;指出借助分子育种与常规育种技术相结合,培育麦后直播特早短季棉和杂交短季棉是今后短季棉遗传育种的方向。

棉花抗逆遗传改良技术与应用

病害、干旱、盐碱等逆境胁迫是棉花生产实现高产稳产的主要影响因素,利用传统育种和现代生物技术对现有棉花育种资源的抗逆性状进行遗传改良是实现高产、优质、多抗育种目标,培育突破性棉花新品种的有效途径。综述了中国农业科学院棉花研究所棉花抗逆遗传改良团队近年来在棉花抗逆育种新材料创制、抗逆育种关键技术研发与新品种培育方面的最新进展,并且提出了未来我国棉花抗逆遗传改良的研究方向。

美国农业部公布各产区2018年度棉花产量情况

截至2018年12月11日,美国农业部农业统计局(USDA-NASS)公布了本年度全国及其四大棉区的棉花生产情况。据统计,本年度全美棉花种植面积为568.27万hm^2,含长绒棉10.04万hm^2,实际收获面积419.83万hm^2,含长绒棉9.91万hm^2。皮棉总产404.72万t,其中陆地棉387.93万t,陆地棉总产量排名前三位的州分别为得克萨斯州(152.41万t)、乔治亚州(41.37万t)和密西西比州(32.22万t);长绒棉总产16.79万t,其中加利福尼亚州为15.26万t,居第一位。

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。

农作物分子检测实验室样品库管理系统构建

近年来对植物样品进行检测的需求增加,各级检测实验室待测样品的储存和管理难度也随之上升。已有系统通常仅针对库房管理,不能实现样品和实验结论关联对应的需求,难以追踪样品出库后的去向,也无法直接根据实验产生的结果指导对应样品的处理销毁工作。现基于JavaScript语言、利用Node.js、Prisma和SQLite数据库开发了以HTML格式呈现的检测实验室样品库管理系统。该系统可有效解决上述问题,并可对检测工作从合同签订、样品接收到出具报告、样品异议期暂存和弃置全流程进行管理,规范检测实验的工作流程。该系统可有效提高工作效率、减少人为因素导致的检测结果误差,为各级检测机构建立同类管理系统提供参考。

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。

吉林省玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的构建及应用

【目的】农作物种质资源具有重要的战略地位。吉林省玉米种质资源库主要存储具有北方春玉米区特色的种质资源。鉴于在传统农作物种质资源管理过程中难以获取真实身份信息的现状,利用分子标记技术构建种质资源分子身份证可以有效鉴定种质资源真实身份,强化种质资源的分类管理。通过深度发掘吉林省玉米种质资源库的优异资源,推动共享利用。【方法】以吉林省玉米种质资源库中的2918份玉米种质资源为研究对象,采用玉米品种鉴定检测标准中推荐的40对SSR标记,以及61214个SNP标记来构建其分子身份证。根据获得的分子身份证信息将种质资源划分为核心、同近源、异质和群体等类进行管理,并进一步针对核心种质进行遗传多样性分析。【结果】为2918份种质资源构建了SSR分子身份证,为除异质性种质外的2502份种质资源构建了SNP分子身份证。分别制定了玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的建设规范。其中,SSR分子身份证由40个SSR位点指纹转化为三位数字和一位字母的编码组合构成,并以二维码形式存储;SNP分子身份证由61214个SNP位点指纹转化为可视化的条形码。根据样品纯合度和指纹特异性等特征,将样品划分为1561份核心类、705份同近源类、416份异质类及236份群体类种质资源。遗传多样性分析表明,以旅大红骨群、黄改群为代表的国内种质资源是该库的主要种质资源,占全部核心种质资源的64.38%。【结论】提出了玉米种质资源分子身份证构建流程,为吉林省玉米种质资源库2918份种质资源构建了全部的SSR分子身份证和2502份SNP分子身份证;建立了核心、同近源、异质、群体四类种质资源筛选方案,实现了种质资源的分类管理。

中国棉花主栽品种DNA指纹图谱构建及SSR标记遗传多样性分析

【目的】采用SSR标记构建2008年中国3大棉区8个棉花主产省份32份棉花主栽品种的DNA指纹图谱并进行遗传多样性分析。【方法】从214对候选引物中筛选出36对多态性高、稳定性好且在染色体上分布均匀的引物作为核心引物,构建棉花主栽品种DNA指纹图谱。【结果】36对SSR引物在32份材料中共扩增出142种多态性基因型,每对引物的基因型从2—11种不等,平均每对引物扩增出3.94种基因型。9对引物在10个品种上具有特征带型。最少采用5对引物进行组合鉴定即可将32个棉花品种完全区分开。NTSYS-pc V 2.10软件分析表明,长江流域棉区品种间遗传差异最大,新疆棉区次之,黄河流域棉区最小。常规品种的遗传基础窄于杂交陆地棉。【结论】核心引物组合法相比特征谱带法更适用于构建中国棉花主栽品种DNA指纹图谱,品种间的亲缘关系与地理来源有一定的相关性。

叶绿体标记在玉米种质资源快速分组中的应用分析

叶绿体标记具有遗传保守性高且不受核基因重组干扰等特点,适于对玉米种质资源进行分类管理。本研究基于Maize6H-60K芯片对玉米叶绿体标记筛选获得叶绿体分组候选位点,使用上述位点对3549份玉米种质资源进行聚类分析,将玉米种质资源划分为B、D、H、C、T共5个类群。通过基因型信息对比筛选出29个叶绿体分组特异标记(Varietal Chloroplast Panel,VCP)并设计KASP引物。开发兼容芯片、KASP平台的快速分组分析算法,算法结果与聚类分析一致。挑选5个类群特异位点利用序贯法对种质资源进行快速分组检测,构建玉米种质资源快速分组方法,减少了95%的检测量,为玉米种质资源提供一种新型高效的分组管理方法。

短季棉主要农艺性状的遗传分析

选用5个早熟不早衰的短季棉品种和5 个早衰的短季棉品种进行部分双列杂交。通过对亲本、F1 和F2 代分别于2001 年和 2002 年两年田间试验研究。结果表明:子棉产量、皮棉产量和衣分3个性状以显性效应为主,其次为加性效应,同时还存在极显著的加性上位性与环境的互作效应,单铃重和成铃数以显性效应为主;与早熟有关的诸性状,生育期、始花期、铃期和果枝始节4个性状以加性效应为主,其次为显性效应,霜前花率以显性效应×环境互作效应为主,同时存在显著的加性上位效应,落叶株率以加性与加性互作上位性为主,落叶指数以加性效应为主;与纤维品质有关的诸性状,2.5%跨长、比强度、伸长率3个性状以加性效应为主,其次为显性效应,同时还存在着加性、上位性与环境的互作效应;同时还研究了产量、早熟性和纤维品质各性状之遗传和表型相关关系。

天然有色棉纤维和短绒色泽遗传分析(英文)

利用不同纤维色泽材料及其 F1和 F2 代对有色棉纤维和短绒色泽遗传进行了综合分析 ,结果表明 :棕色和绿色纤维各由一对非同源染色体上的主效基因控制 ,表现不完全显性 ,棕色和绿色短绒也各由一对非同源染色体上的一对基因控制。绿色纤维和短绒相对棕色为显性 ,棕色纤维和短绒相对白色纤维为显性。

陆地棉黄萎病抗性遗传分析

以抗落叶型黄萎病棉花品系常抗棉,耐黄萎病品系中5173、河北抗黄、山东抗黄及感病品种TM 1、军棉1号、新陆早1号、感病1号8个材料进行8×8半双列杂交,对亲本及F1的黄萎病株率及病情指数等主要性状进行了研究,采用MINQUE(1)法估算方差分量,采用AUP法预测遗传效应值。遗传估算方差结果表明,在病圃人工接菌条件下,品种平均病指及收获期剖秆病指均以加性遗传效应为主。遗传力分析表明,黄萎病的广义和狭义遗传率均达极显著。基因效应预测值表明,抗及耐黄萎病品种与感病品种之间存在极显著差异。协方差分析表明,表示黄萎病抗性两个性状(成株期平均病指及收获期剖秆病指)之间存在极显著的正相关,而黄萎病与产量性状之间存在极显著负相关。

不同种植密度对中棉113农艺性状及产量的影响

【目的】研究不同种植密度对棉花品种中棉113农艺性状、产量及纤维品质等影响,为确定机采模式下中棉113适宜的种植密度提供参考。【方法】以中棉113为供试品种,设置6种密度处理,分别为9×10^(4)株/hm^(2)(D_(1))、12×10^(4)株/hm^(2)(D_(2))、15×10^(4)株/hm^(2)(D_(3))、18×10^(4)株/hm^(2)(D_(4))、21×10^(4)株/hm^(2)(D_(5))和24×10^(4)株/hm^(2)(D_(6)),分析机采模式下不同种植密度对中棉113生长发育、棉铃空间分布、干物质积累及产量的影响。【结果】中棉113株高、茎粗随着种植密度的增大而降低;叶面积指数均在苗后88 d(8月1日左右)达到峰值,其中D_(5)处理最高,为4.1;随着种植密度的增加,棉铃脱落的果枝高度逐渐由第2果节和3果节向第1果节靠拢,同时棉株上部和下部的两个脱落高频区向中部果枝靠拢。棉铃着生趋向棉株内侧靠拢,吐絮铃主要着生在棉株下部。棉花营养器官干物质积累量随着密度的增加呈先增加后减小的趋势,而生殖器官干物质积累量则随着密度的增加而增加。籽棉产量上D_(5)处理最高,为5217.83 kg/hm^(2),与D_(4)处理差异不显著,较D_(1)、D_(2)、D_(3)、D_(6)处理均存在显著差异。【结论】合理密植有利于促进棉花生长发育,机采棉在1膜6行(66 cm+10 cm)机采模式、种植密度21×10^(4)株/hm^(2)(D_(5))时,有利于中棉113获取较高的产量。

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。

陆海种间杂交纤维品质性状的遗传及其F1群体优势分析

以4个陆地棉品种(系)和3个海岛棉品种为亲本配制不完全双列杂交组合12个,采用包括基因型×环境互作的加性-显性(AD)遗传模型,通过对亲本和F1的2年随机区组试验数据分析,结果为:纤维整齐度受环境的影响较大,纤维长度、强度、麦克隆值及伸长率受环境的影响较小,纤维品质性状的遗传主要受遗传因素控制;所有的性状都存在显著或极显著的显性效应;麦克隆值只受显性效应控制,其它4个性状还存在极显著的加性效应;强度以加性效应为主,长度、整齐度和伸长率的显性效应值分别大于相应的加性效应值;所有性状的加性效应和显性效应与环境之间的互作效应都很小。长度、强度、麦克隆值和伸长率的广义遗传率都非常高,整齐度的广义遗传率较小。这些结果表明,除纤维强度外陆海杂种纤维品质性状的遗传中显性遗传效应明显,与陆陆杂种及海海杂种以加性遗传效应为主的结果不同。长度、强度、整齐度和伸长率具有明显的正向群体平均优势;麦克隆值有显著的负向群体平均优势和群体超亲优势。通过陆海杂交利用海岛棉的优质纤维性状时,强度宜早代选择,而其它性状的选择不宜太早。

32个棉花主栽品种DNA指纹图谱构建及遗传多样性分析

以我国2010年32个主栽品种为材料,利用SSR标记进行DNA指纹图谱的构建和遗传多样性分析。从95对SSR引物中,挑选出多态性高、稳定性好、均匀分布在棉花26条染色体上的40对引物,共扩增出161种多态性基因型,平均每对引物扩增出4.025种。引物多态信息量(PIC)0.2989～0.7585,平均为0.5407。11对引物在13个品种上有特征带型,最少利用5对引物就可以将32份材料完全区分开。利用NTSYS-pc V2.10软件聚类分析表明:长江流域棉区品种间遗传差异最大,黄河流域棉区次之,新疆棉区最小;常规种遗传基础较杂交种窄。

短季棉早熟不早衰生化性状的遗传分析

用5个早熟不早衰的短季棉品种和5个早衰的短季棉品种进行双列杂交,并对亲本、F1和F2代于2001年和2002年田间试验研究与短季棉早熟不早衰有关的抗氧化系统保护酶(SOD、POD和CAT)、叶绿素及激素(生长素和脱落酸)的遗传特性。结果表明:抗氧化系统保护酶CAT、POD和SOD存在着不同的遗传特性,CAT酶以加性上位性效应为主,其次为显性效应;POD酶以加性效应为主,其次为加性上位性效应;SOD酶活以显性效应为主,其次为加性上位性效应;IAA以显性效应为主,其次为加性效应;ABA以加性效应为主,其次为显性效应。且这些生化性状的遗传率较高,在后代能稳定遗传;同时棉株在不同发育时期体内生化性状表达不同,在花铃期CAT、POD和SOD酶以显性效应为主,其次为加性上位性效应,加性效应表达量很小;棉株体内生化性状的表达也是相互联系、相互制约,CAT酶与POD酶存在着遗传和表型负相关,与SOD酶存在着遗传和表型正相关;POD酶与SOD酶存在着遗传和表型负相关;抗氧化系统保护酶与激素之间存在着复杂的遗传关系。因此,研究生化性状的遗传特性和表达特征,为选育短季棉早熟不早衰新品种和生化性状的QTLs定位提供理论依据。

转基因抗虫陆地棉与优质品系杂交铃重、衣分的遗传及其F1杂种优势分析

利用7个陆地棉抗虫常规品种(品系)为母本,5个优质不抗虫品系为父本,按NCII设计配制了35个组合,采用"加性-显性遗传模型"("A-D模型")对亲本及F1两年的铃重、衣分数据进行了分析。结果表明,铃重的遗传主要受到显性效应的控制,衣分主要受到加性效应的控制,显性效应对衣分也有重要影响。F1的铃重具有极显著的正向群体平均优势和正向超亲优势,而衣分则具有极显著的正向群体平均优势和负向群体超亲优势。铃重狭义遗传率为0,进行杂交育种时不宜在早代进行选择,但因其具有较高的杂种优势,可通过杂种优势利用途径提高棉花的铃重;衣分具有较高的狭义遗传率,适宜在早中世代选择。

陆地棉配合力与杂种优势、遗传距离的相关性分析

采用10个陆地棉亲本进行不完全双列杂交,共配置了45个组合,计算亲本的一般配合力(GCA)、特殊配合力(SCA)、杂种优势,并结合SSR标记研究了陆地棉亲本配合力与杂种优势、遗传距离之间的相关关系。配合力分析发现,10个亲本的一般配合力和特殊配合力存在显著或极显著差异。分析亲本配合力、杂种优势和遗传距离的相关性发现,子棉产量、皮棉产量、衣分的一般配合力和杂种优势呈显著或极显著相关,纤维长度、比强度、麦克隆值、株高、果枝数、单株铃数、铃重、子棉产量、皮棉产量、衣分的特殊配合力和杂种优势均呈极显著正相关,而与遗传距离相关均不显著。单株铃数、铃重、子棉产量、皮棉产量、衣分的杂种优势与遗传距离均为正向显著或极显著相关。在育种实践中这些显著或极显著相关的性状可能具有较高的改良潜力。