棉属野生种克劳茨基棉第7染色体上马克隆值QTL的挖掘与定位

为了深入挖掘和利用棉属野生种克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum)的优异等位基因,构建了一个(陆地棉泗棉2号×克劳茨基棉)×泗棉2号的BC₁F₂群体,对纤维品质性状初步定位,单标记相关分析表明位于第7染色体上的SSR标记NAU1362与马克隆值表现极显著相关。进一步选择在第7染色体上含有克劳茨基棉渐渗片段的BC₁F₂单株与轮回亲本泗棉2号回交,构建BC₂F₃和BC₂F₄分离群体,通过两年的田间重复试验验证该QTL的位置与效应。结果表明,该QTL (qFMIC-7-1)在BC₂F₃、BC₂F₄世代均被检测到,位于相同的标记区间,分别可以解释9.0%、8.8%的表型变异,增效基因来源于野生种克劳茨基棉,与BC₁F₂群体定位结果基本一致。同时在第7染色体上检测到另一马克隆值QTL (qFMIC-7-2),同样在BC₂F₃、BC₂F₄两个世代均能够被检测到,分别可以解释3.7%、4.7%的表型变异,但增效基因均来源于泗棉2号。     

棉属种间杂交基因渐渗系SSR标记及其表型性状的聚类分析

利用37对多态性SSR引物和15个表型性状对155份棉属种间杂交基因渐渗系及其10份陆地棉亲本进行了聚类分析。用37对SSR引物共扩增出108条带,多态性条带占85.2％。种质间成对相似系数平均值为0.6791,范围为0.4762~1.000。建立了165个陆地棉材料的SSR聚类图,共聚为4个类群,分别为法国种质群、美国AcalaSJ系列种质群、美国PD种     

棉属8个野生种2个二倍体栽培种对陆地棉的改良效应

１９７４～１９９３年间，用棉属８个野生种两个二倍体栽培种作父本与陆地棉进行种间杂交，从其后代出，选育出１０个具有丰产，优质，抗病的新品系和１２８个各具优良性状的种质材料，其中６个已参加了省级上区试，它们分别属于８种类型：高衣分（４４％～４８％），长绒（３６．０～４０．６ｍｍ），高强纤维（２５．３～３３．３ｇ／ｔｅｘ），大铃（７．０８～９．３０ｇ），最佳麦克隆值（３．７～４．０），抗棉蚜（Ｉ－ＩＩ级     

大刍草渐渗系雌穗表型统计及SNP分子标记开发

用玉米自交系B 73和郑58做受体,大刍草做染色体片段供体,通过一代杂交、三代回交和五代自交的方法建立了B 73-大刍草和郑58-大刍草2个渐渗系群体,并对2个群体BC3F6各家系进行了考种,统计穗部性状。结果表明,在B 73-大刍草渐渗系中,83%家系穗长集中在9~14 cm;85%的家系穗行数集中在12~16行,58%的家系行粒数集中在17~23粒,92.5%家系粒长都集中在0.7~1.0 cm,73.5%的家系轴粗集中在1.8~2.4 cm;34.5%的家系百粒重集中在18~23 g,43.5%的家系集中在28~33 g。在郑58-大刍草渐渗系中,83.5%的家系穗长集中在10~15 cm;47.5%的家系穗行数为10行;83%的家系行粒数集中在14~25粒;70.5%的家系粒长集中在0.8~0.9 cm;84.5%的家系轴粗集中在1.8~2.4 cm;74.5%的家系百粒重集中在28~33 g。本研究应用新一代测序技术开发了郑58和大刍草之间的211个多态性分子标记,包括199个SNP标记和12个INDEL标记。本研究不仅为玉米育种提供了新的种质资源,并为下一步的基因克隆提供分子标记,加速玉米分子育种进程。     

棉属野生种稀毛棉、皱壳棉、杨叶棉的核型研究

本文研究了原产澳大利亚的稀毛棉（Ｇ．ｐｉｌｏｓｕｍ）、皱壳棉（Ｇ．ｃｏｓｔｕｌａｔｕｍ）、杨叶棉（Ｇ．ｐｏｐｕｌｉｆｏｌｉｕｍ）的核型。稀毛棉的核型公式为２ｎ＝２ｘ＝２６＝１６ｍ（４ｓａｔ）＋１０ｓｍ，皱壳棉为２ｎ＝２ｘ＝２６＝１６ｍ（４ｓａｔ）＋１０ｓｍ，杨叶棉为２ｎ＝２ｘ＝２６＝１８ｍ（４ｓａｔ）＋８ｓｍ。随体均有两对，一对位于第１１对染色体的长臂上，另一对位于第１３对染色体的短臂上。平均臂比和长度比分别为稀毛棉１．５３和２．５１、皱壳棉１．５５和２．３１、杨叶棉１．４９和２．３７，其核型均属于Ｓｔｅｂｂｉｎｓ的２Ｂ类型。对称系数稀毛棉为２６．０４，皱壳棉为２７．９３，杨叶棉为２８．３２。三者彼此之间的核型重合率均在９０％以上。核型的同质性说明三者在起源上有很好的一致性     

盐胁迫下棉属野生种旱地棉（Gossypium aridum）差异表达基因的cDNA-AFLP分析

 以一个耐盐的二倍体野生种旱地棉和对盐敏感的陆地棉栽培种苏棉12号为材料,运用cDNA-AFLP技术,比较两个材料分别在盐胁迫前后的表达情况,获得了25个仅在旱地棉盐胁迫下特异表达的转录片段（TDF）。将这些片段进行电子克隆,延伸后的序列进行BLAST分析,结果显示23个转录片段推断的氨基酸序列与已知的蛋白同源,这些盐诱导表达的基因主要涉及离子转运、活性氧清除、细胞信号传导、细胞分裂、转录调节、膜保护、渗透调节等功能蛋白。从23个差异表达的转录片段中选择9个进行实时定量PCR（qRT-PCR）分析,结果表明这些基因在盐胁迫后表达显著增强,而且多数在12~24 h达到高峰。这些cDNA克隆是开展棉花耐盐性分子基础研究的重要资源。     

植物激素和微肥对棉属(Gossypium)远缘杂种胚囊发育的影响

在棉属远缘杂种低世代植株生长发育过程中,定期喷施4～6次激素或与微肥混用,对促进胚囊发育有良好效果。喷施40mg/kg GA_3,80～100mg/kgNAA 或100mg/kg IAA 对提高杂种植株正常发育的胚囊%、单株铃数、铃重和单铃种子数均有良好作用,0.05～0.1mg/kg BR 和2mg/kg ABA 的效果也较好。2mg/kg ABA 或40mg/kg GA_3分别与3种微肥混施的处理中,以与 MnCl_20.1%混施处理表现突出,其正常胚囊%与对照比较均达显著水平,单施 MnCl_2效果不明显。     

陆地棉5个突变基因的标记与定位

本文以3个陆地棉突变体材料T582、T586、ml分别与海7124杂交获得的F2作为标记群体,对红株（R1）、花粉颜色（P1）、芽黄（v1）、花瓣叶（ml）、丛生铃（cl1）这5个表型性状进行基因定位,用Mapmaker／Exp3．0b进行连锁分析,将红茎基因（R1）定位于第16条染色体的NAU751和NAU450标记之间,与它们的遗传距离分别是5．3cM,11．3cM;黄花粉基因（P1）定位在第5条染色体的NAU569c和CIR253b之间,与它们的遗传距离分别是5．2cM,5．5cM;芽黄基因（v1）定位在第20条染色体上,与CIR094a的遗传距离为10．3cM;花瓣叶基因（ml）定位在第4条染色体上,与SSR标记位点NAU2623a的距离为0．6cM;丛生铃基因（cl1）定位在第16条染色体上,与BNL1694a的遗传距离为0．1cM,并且cl1和R1,的遗传距离为45．9cM。     

棉花种间杂交渐渗系抗黄萎病性状遗传分析

利用抗黄萎病棉花种间渐渗系冀79作父本,高感病陆地棉品系1096作母本,配制杂交组合。感病对照、亲本及F1、F2在田间混生病圃鉴定。对亲本、F1及F2分离群体的抗性表现进行调查、统计,分析该抗源抗黄萎病性状的遗传方式,结果表明,该抗源抗性是由1个显性抗(耐)病基因和2个加性基因共同起作用,其中加性基因起主要作用。并且2个加性基因是独立遗传的,当2个加性基因同时存在并且纯合时,植株表现为高抗;当2个加性基因同时存在并且杂合时,植株表现为抗病;当只有1个加性基因存在时,不论纯合还是杂合,植株都表现为耐病;当2个加性基因不存在时,植株表现为感病。     

瑟伯氏棉和异常棉的陆地棉导入系的EST-SSR和gSSR分析

 用EST-SSR和gSSR分析了瑟伯氏棉和异常棉的8个导入系。结果表明,SSR的扩增带可以分为两大类：第一大类是导入系和受体晋棉6号之间没有差异;第二大类是导入系和受体晋棉6号之间存在差异。第一大类可分为5个小亚类;第二大类中,对于EST SSR来说,可分为4个小亚类：一是在晋棉6号中出现的条带在部分导入系中消失;二是条带大小与晋棉6号相比有变化;三是部分导入系中出现了瑟伯氏棉和异常棉的条带,但与晋棉6号相同的条带消失了;四是部分导入系中出现了供体和受体都没有的特异条带,而在另一些导入系中条带大小发生变化。对于gSSR来说,第二大类中又多了两个小亚类：即部分导入系中除了供体和晋棉6号都没有的条带;或供体和晋棉6号的条带同时出现在导入系中。这些供体和受体异常条带的增加和消失可能是SSR区域和SSR侧翼序列变化的结果。与gSSR相比,EST-SSR在导入系和晋棉6号之间的变化更大,这可能是导致导入系比晋棉6号纤维品质更优的原因。     

棉花表型性状基因的SSR标记定位

本文以两个陆地棉多标记基因系T582和T586,以及杂交获得的F_1、F_2及F_3代作为试验材料,利用11对SSR引物对F_2群体的120个单株的DNA样品进行多态性分析,并利用F_2和F_3群体对F_2群体对应单株的13个表型性状进行基因型的判定,结果得到了3个与表型性状基因连锁的SSR标记,分别是红茎基因(R_1)与J178连锁、遗传距离为24.9cM,簇生铃基因(CL_1)与J236连锁,遗传距离为46.0cM,茸毛基因(T_1)与J252连锁,遗传距离为28.5cM,其中R_1、CL_1、J178和J236在同一连锁群上。红茎和植株茸毛是具有抗虫性能的形态性状,用SSR标记这些性状将有助于提高育种家的育种效率。     

二倍体栽培棉种草棉和亚洲棉的核型比较研究

以二倍体栽培棉种草棉(Gossypium herbaceumL.)3个品种和亚洲棉(G.arboreum L.)6个品种,以及1个亚洲棉与草棉种间杂种 F_1为材料,进行核型分析。结果表明,草棉和亚洲棉在核型上基本相似,其主要差异是草棉具有2对 st 染色体,而亚洲棉中没有;虽然2个棉种的核型类别都属于2A 型,但草棉的核型比亚洲棉更对称,属于较原始的类型。来     

Evaluation and QTL Mapping of Tolerance to Salinity Using Interspecific Introgression Lines from Gossypium barbadense in G. hirsutum

[Objective] Tolerance evaluation is the basis for cotton salinity-resistant breeding. [Method] Relative growth of cotton plants at seedling stage for 148 introgression lines was used to evaluate the tolerance to salinity. [Result] The results demonstrated that salt damage coefficients were significantly different from each other, with an average 61.22% ranging from 1.34% to 100%. Based on the salt damage coefficient, 148 introgression lines were divided into three groups; group 1 (23.65%) was more tolerant than the tolerant parent with the salt damage coefficient less than 29.35%; group 2 (39.19%) was more sensitive than the tolerant parent with the salt damage coefficient from 29.35%―71.70%; group 3 (37.16%) was more sensitive than the susceptible parent with the salt damage coefficient above 71.70%. [Condusion] Mapping of QTLs (Quantitative trait locus) for salt-tolerant traits indicated that 23 QTLs for tolerance-related traits were detected. Among them, 12 QTLs were aggregately distributed on chromosomes A05, A12, D05 and D11. Our results demonstrate that it is feasible for screening salt-tolerant introgression lines from Gossypium barbadense into G. hirsutum, especially by molecular marker-assisted selection for specific chromosomes with high efficiency.     

南疆海岛棉和陆地棉棉铃发育过程中的生理生化特征

在大田条件下,以南疆主栽海岛棉和陆地棉为材料,研究棉铃发育过程中棉铃各部位的生理生化特征。结果表明,海岛棉铃壳叶绿素a、叶绿素b含量极显著高于陆地棉,类胡萝卜素含量极显著低于陆地棉。海岛棉铃壳、种子、纤维中可溶性蛋白质含量、过氧化氢酶活性和抗坏血酸含量明显高于陆地棉,且纤维中过氧化物酶活性也高于陆地棉,铃壳中丙二醛含量低于陆地棉。海岛棉与陆地棉发育棉铃各部位生理生化的异质性是棉铃铃期、铃重、衣分和纤维长度、伸长率、比强度等种间差异的内在表现。     

陆地棉不同色素腺体基因对比克氏棉子叶色素腺体延缓形成性状的遗传效应

用(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体作母本与陆地棉的不同色素腺体基因型进行杂交,获得5个具有不同色素腺体基因的［(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体×陆地棉］F1种间三元杂种。不同色素腺体基因对种间三元杂种植株和花器形态性状无明显效应,但对其色素腺体表现和棉酚含量具有较大的影响。用陆地棉单节显性系1(G12G12gl3gl3)配制     

四倍体栽培棉与索马里棉异源五倍体杂种的细胞遗传学研究

花粉母细胞(PMC)压片观察{[陆地棉(G.hirsutum L)×索马里棉(G.somalense Grke)]×海岛棉(G.barbadense)}的三元杂种及[(陆地棉×索马里棉)×陆地棉]的二元杂种中期Ⅰ染色体构型,这两个杂种都是异源五倍体(2n=5x=65),比较了两个杂种形成的多价体、二价体及单价体的频率。三元杂种具有多价体的PMC占22.03％,具有棒状二价体的PMC占57.29％,而二元杂种分别为8.33％和31.74％。三元杂种形成异源多价体和棒状二价体的频率比二元杂种高一倍。以上结果暗示在三交种的异源五倍体减数分裂中,存在同源染色体与部分同源染色体竞争联会现象,进而增加了异源易位的频率,有利于E_2染色体组基因渐渗到AD染色体组。     

陆地棉与三裂棉、斯特提棉和A111种间杂种F1的形态与细胞学

本文研究了TM-1×三裂棉、江苏棉1号×斯特提棉、泗棉2号×Alll 3个种间杂种F_1的主要形态特征及花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的染色体行为。3个种间杂种F_1的花器官性状大多趋向于父本野生棉,如花冠颜色、花心等;营养器官大多趋向于中间型,如叶色、叶形等。杂种F_1均表现高度不育。减数分裂中期Ⅰ的染色体构型依次为:13.73Ⅰ 12.52Ⅱ 0.03Ⅲ 0.04Ⅳ,28.03Ⅰ 5.38Ⅱ 0.07Ⅲ和33.26Ⅰ 2.87Ⅱ;其染色体组亲和性指数分别为0.9715、0.4192和0.2208。这一结果表明:(1)陆地棉与三裂棉的亲缘关系较近,与斯特提棉的亲缘关系较远,与Alll的亲缘关系更远;(2)泅棉2号×Alll的F_1染色体数为2n=3x=39,其染色体数x=13与棉属相同,其次因Alll原产于澳大利亚,形态上与纳尔逊氏棉、澳洲棉比较接近,因此推测它可能属于棉属的C染色体组种。     

陆地棉耐盐性状与SSR分子标记的关联分析

本研究以134份陆地棉栽培种为试验材料,测定其在0.3%盐浓度(质量分数)下的出苗率,并使用74对SSR引物对这些材料进行基因组变异扫描。利用Structure2.3.4软件分析该自然群体的遗传结构,在此基础上采用Tassel2.1软件对耐盐性状与SSR分子标记进行关联分析,寻找与棉花耐盐性状相关的分子标记。研究结果表明:(1)134份陆地棉栽培种的出苗率呈极显著差异,并筛选出27个盐敏感材料和10个耐盐材料。(2)74个SSR分子标记共检测出148个多态性位点,涉及246个等位变异,变异范围为2~7,平均每个标记3.32个;基因多样性指数变异范围为0.0295~0.4959,平均值为0.2897;SSR分子标记多态性信息含量(PIC)变幅为0.0290~0.3729,平均值为0.2381。(3)通过群体结构分析,将该自然群体划分2个亚群体,分别包含89份和45份材料。(4)关联分析共发现8个与棉花耐盐性状相关的SSR分子标记位点,表型变异解释率变幅为2.91%~7.82%,平均值为4.32%。此研究结果可以为棉花耐盐性状分子标记辅助选择育种提供参考。     

Cytogenetics of a new trispecies hybrid in cotton: [(Gossypium hirsutum L. × G. thurberi Tod.)2 × G. longicalyx Hutch. & Lee]

A three‐species hybrid named HTL including Gossypium hirsutum L. [2n = 4 x = 52, (AD)₁ genome] was created using the pseudophyletic introgression method with G. longicalyx Hutch. & Lee (2n = 2x = 26, F₁ genome) as donor parent and G. thurberi Tod. (2n = 2x = 26, D₁ genome) as bridge species. The new hybrid was totally self‐sterile and its interspecific status was confirmed using simple sequence repeat markers and cytogenetic analysis. Cytogenetic studies showed that its chromosome configuration was 2n = 52 = 14.13 I + 15.10 II + 1.03 III + 0.9 IV + 0.03 V + 0.13 VI (where I, II, III, IV, V and VI are univalents, bivalents, trivalents, tetravalents, pentavalents and hexavalents, respectively). Prospects for successfully exploiting the HTL hybrid in breeding programmes are discussed.