陆地棉半野生种系的细胞学研究

对原产于墨西哥的8个陆地棉半野生种系进行了核型分析。其根尖细胞的染色体数目均为52。“墨西哥棉”、“阔叶棉”、“帕默尔氏棉”和“尖斑棉”为1B 核型。其中以“墨西哥棉”最为原始,2n=4x=52=44m(6SAT) 8sm。“尤卡坦棉”、“玛利加郎特棉”、“莫利尔氏棉”和“雷奇蒙德氏棉”为2B 核型。其中以后两个种系最进化,2n=4x=52=32m(2或4SAT) 20sm。讨论了各种系之间的可能的演化关系。     

陆地棉的核型模式

陆地棉的核型公式为2n=4x=52=30m+20sm(4SAT)+2st(2SAT); 染色体绝对长度平均3.40μm; 臂比值最大与最小的分别是4.02和1.14,平均1.77;随体3对,分别位于第12、19和26对同源染色体的短臂上;最长与最短染色体的比值为2.36;其核型属于Stebbin的2B类型。 Abstract:Karyotype formula of Gossypium hirsutum L.was 2n=4s=52=30m+20m (4SAT)+2st (2SAT); and its absolute lengths of chromosomes averaged 3.40μm; arm ratio differed from 1.24 to 4.02,with the mean value of 1.77; three pairs of satellite chromosomes; the ratio of the longest to the shortest chromosomes was 2.36; and the karyotype belonged to 2B in Stebbin’s classification.     

SSR引物及多态性位点数对陆地棉野生种系聚类结果的影响

利用SSR标记分析陆地棉野生种系的遗传多样性,对材料间相似系数的变异系数进行显著性测验和矩阵相关性测验,探讨引物和多态性位点数对研究结果准确性的影响。90对多态性引物在42份供试材料间共检测出530个等位位点,其中多态性位点440个,占83.01%。多态信息含量范围为0.046～0.888,平均为0.649;Shannon多样性指数在0.113～2.289之间变动,平均为1.248。显著性测验显示,当引物按PIC值降序排列时,利用25对引物或者150个多态性位点即可获得较准确的结果;升序排列时,至少需要50对引物或200个多态性位点才能获得较准确的结果。矩阵相关性测验显示,降序时20对、升序时50对引物或者达到150个多态性位点聚类即可达到90对引物时的精度。此外,在引物量较少时,扩增位点数较多的引物所提供的信息量更大,随着引物量的增加,这种差距趋于不明显;等位位点总数较少时,引物数量更重要,随着位点数的增加,引物信息含量的重要性已高于引物数起主导作用。综上,若要客观反映出42份陆地棉野生种系的遗传关系,有必要选用多态性引物30对,扩增多态性位点150个以上,增加引物到50对以上为佳。     

新型抗除草剂棉花不育系Yu98-8A1的培育及鉴定

通过连续回交,将抗除草剂基因EPSPS-G6转育花粉败育彻底（无微量花粉,不育度达100%）的棉花单基因隐性控制的核不育系Yu98-8A,进而培育成抗除草剂核不育系Yu98-8A1。对该转育不育系花冠表型测量观察表明,与同质系正常可育株比较,不育株花冠较小, 不育株子房直径略大于可育株,花柱长和花柱外露长度均明显高于同质系正常可育株,花柱头外露为其最显著的表型特征;显微观察显示,不育系Yu98-8A1小孢子败育主要是在四分体形成后的小孢子发育期。小孢子败育特征表现为花粉粒无内含物、无刺突产生,最后解体、退化。PCR分子鉴定表明,抗除草剂基因EPSPS-G6转育入Yu98-8A1,除草剂抗性试验表明,该转育不育系可抗质量百分比浓度达0.3%的草甘膦。该抗除草剂核不育系的培育在棉花杂种优势利用方面有重大利用价值。     

利用表型数据构建陆地棉核心种质

以5963份陆地棉种质资源为材料,根据品种主要突变性状和品种类型分组成11组群,在分组的基础上利用21个表型性状,用非加权类平均聚类分析法,构建了281份陆地棉核心种质,占全部种质资源总量的4.71%。利用不同性状的均值t测验、方差F测验、变异系数、多样性指数t检验、均值、极差、表型方差、变异系数、均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率、变异系数变化率、主成分分析等参数进行核心种质代表性检验和评价。结果表明,所构建的陆地棉核心种质可以代表全部种质的遗传多样性。     

基于SSR标记的陆地棉早熟相关种质遗传多样性分析

丰富的遗传变异对于提高作物的环境适应性和遗传改良进度至关重要。为了解我国早熟陆地棉种质资源遗传多样性,本研究利用136对SSR引物对186份陆地棉材料(96份早熟陆地棉材料和90份中、晚熟陆地棉材料)进行了遗传多样性分析,共检测到等位基因变异355个,平均2.61个。在早熟棉材料中,有134对多态性SSR引物扩增出341个条带,平均2.54个;中、晚熟材料中有133对多态性SSR引物,扩增出345个条带,平均2.59个。早熟棉材料的位点多态性信息含量(PIC)、有效等位基因数(Ne)、基因型多样性(H')分别为0.684、3.994和1.361;中、晚熟棉材料的PIC、Ne、H'分别为0.668、3.852和1.343。早熟棉材料和中、晚熟棉材料的Jaccard相似性系数分别在0.349~0.935和0.270~0.907之间,平均为0.635、0.666。遗传相似性系数总体平均值接近,但早熟棉变化范围较中、晚熟棉小。用类平均法(UPGMA)进行聚类可将186份材料分成2个类群。总体上来看,供试材料遗传相似性系数较高,说明我国陆地棉早熟相关种质遗传基础狭窄。本研究结果为早熟棉育种亲本选配,早熟棉种质创新提供依据。     

陆地棉枯萎病抗性基因的等位性测定及连锁分析

1995-1996年,对我国育成的有代表性的5个抗病品种进行抗枯萎病基因的等位性测定。结果表明:在所选用的5个抗病品种中至少存在两个不同的抗病基因(暂定名为Fwl和Fw2)。连锁分析显示:Fwl与T586的8个标志性状间、Fw2与T582、T586的13个标志性状间无连锁关系。 Abstract:Allelism in vestigation of genes resistante to Fusarium wilt in cotton suggested that there were 2 genes(assigned symbols Fw1 and Fw2)in 5 cultivars used.No linkage was found between Fw1 and the marker genes in T586 and between Fw2 and those marker genes in T582 and T586.     

陆地棉新型核雄性不育系21A的初步研究

利用辐射诱变和回交育种成功培育出21A雄性不育系,经遗传分析和等位性测验发现,该不育性受1对隐性基因控制,它与国内发现的msc1、msc2、msc3、msc74个陆地棉隐性不育基因彼此是非等位基因;采用NCⅡ遗传交配设计,用21A不育系作母本,5个常规棉品种作父本,配制杂交组合,对10个组合的F1产量和品质性状的竞争优势和配合力进行分析,结果表明,该不育系杂种优势明显,一般配合力高,易于筛选优良的杂交组合,在生产优质杂交种方面具有很大的利用价值。     

陆地棉MYB类转录因子基因GhTT2克隆及功能初步分析

原花青素作为植物重要的次生代谢产物,是植物应对生物和非生物胁迫的一种重要防御手段,也是影响植物发育和品质的重要因素。原花青素作为花青素生物合成的一条末端通路在模式植物中已有研究,但是具体代谢和调控机制尚不明确;原花青素作为棕色棉纤维呈色的主要物质,其棉纤维呈色的生化与分子机制仍未完全阐明。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum)中克隆了一个MYB类转录因子基因GhTT2 (transparent testa 2),并对其基因结构、表达模式、亚细胞定位及功能进行了分析。结果表明：GhTT2转录因子具有典型的MYB结构域,在纤维中优势表达,其转录水平随花青素含量增加而降低;该基因可被原核诱导表达;与GFP融合的重组蛋白定位在细胞核;酵母转化结果表明GhTT2具有转录激活功能;在棉花中沉默GhTT2基因的表达,导致原花青素含量显著降低,表明其可能参与调控陆地棉原花青素的生物合成。本研究结果为深入阐明MYB类转录因子参与调控植物原花青素生物合成途径的分子机制提供参考。     

陆地棉干旱胁迫相关基因GhTrx的克隆及表达

采用RACE和RT-PCR技术,克隆了陆地棉干旱胁迫硫氧还蛋白基因,利用荧光定量PCR技术分析该基因在不同组织和不同时期的表达情况.结果表明,陆地棉硫氧还蛋白基因(GhTrx)的cDNA全长1 340 bp,其中ORF 864 bp,推测编码288个氨基酸.该基因编码蛋白与杨树、蓖麻、拟南芥的相似性分别为70%、72%和76%,系统发育树分析显示,GhTrx与蓖麻中该蛋白的亲缘关系最近.RT-PCR分析显示,GhTrx基因表达受干旱胁迫诱导,在干旱诱导下,该基因在抗旱材料中H177中上调表达,在根中的表达量明显高于叶.研究表明,GhTrx基因在干旱胁迫时根部进行大量表达,对抵御外界的干旱威胁起到关键作用,可能对提高陆地棉抗旱性方面具有一定的作用.