覆盖野生稻基因组的染色体片段替换系的构建及其米质相关数量性状基因座位的鉴定

染色体片段替换系（CSSL）是基因组水平快速初步定位数量性状基因座位（QTL）的良好材料,而水稻的品质性状是多基因控制的数量性状,因此可用替换系鉴定控制水稻品质性状的QTL。本文用分子标记辅助选择技术（MAS）构建了由133个株系组成的以‘特青’（籼稻品种）为轮回亲本,以海南的一种普通野生稻为供体亲本,覆盖绝大部分野生稻基因组的染色体片段替换系。利用这套替换系,初步定位了控制稻米外观和理化品质性状的15个QTL,为今后水稻品质性状QTL的克隆以及稻米品质相关性状的改良提供了依据。     

水稻单片段代换系代换片段的QTL鉴定

利用以台中65为受体、窄叶青和低脚乌尖为供体培育的10个水稻单片段代换系为材料,对代换片段上21个重要农艺性状的QTL进行了鉴定。10个代换片段的总长度为230．00cM,占水稻基因组总长度的12．62％。通过t测验比较单片段代换系与受体亲本的表型差异,以P≤0．001为阈值,在10个代换片段上共鉴定出17个性状的57个QTL,平均每个性状鉴定出3．35个,这些QTL分布于第1、3、5、7、8、10和12染色体上。57个QTL的加性效应百分率在1．10％～89．73％之间,其中15个QTL的加性效应百分率大于10％,30个QTL在3％-10％之间,12个QTL小于3％。     

利用棉花优质渐渗系进行纤维品质性状和衣分的QTL定位

纤维品质和衣分是棉花育种改良的主要目标性状。为充分挖掘与纤维品质和衣分相关的优异基因资源,利用海岛棉优异纤维渐渗系Sealand(Se)和高产抗逆的陆地棉品种鲁棉研37号(L37)为亲本,构建了包含372个单株的F2群体,进行遗传图谱的构建和QTL定位的研究。从9628对引物中筛选到320对在亲本中具有多态的标记,多态率约为3.32%;连锁分析表明(LOD=6.5),有248个标记位点进入连锁群,分布在26条染色体上,覆盖区间为2347.63 cM,约占棉花基因组的52.76%,平均每条染色体9.54个标记,标记间平均间距为9.50 cM;利用F2群体的棉花纤维品质和衣分数据,共定位到20个与纤维品质性状和衣分相关的QTLs,其中纤维上半部平均长度和整齐度指数各2个,断裂比强度5个,马克隆值和伸长率各4个,衣分3个,贡献率为3.50%～16.82%;与纤维上半部平均长度、断裂比强度和伸长率相关的11个QTLs,增效基因均来自亲本Se,与马克隆值、整齐度指数和衣分相关的9个QTLs,增效基因均来自亲本L37。在D6染色体上鉴定到一个含有纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的QTL簇,该区间包含有148个基因,通过GO富集分析和KEGG富集分析,并结合TM-1的转录组数据,获得了3个可能与纤维发育相关的基因:Gh_D06G0039、Gh_D06G0142和Gh_D06G0145。本研究为棉花纤维品质和衣分性状QTL的精细定位及相关候选基因的筛选奠定了基础。     

利用海岛棉渐渗系改良陆地棉纤维品质

棉花是世界上种植最广泛的纤维作物,随着人们生活水平的提高和棉纺织工业的发展,对棉花的纤维品质提出了更高的要求。本研究利用渐渗系ZP171为亲本,该材料以陆地棉中棉所8号为遗传背景携带了纤维品质优异的海岛棉Pima90-53片段,构建遗传群体并选育优异种质材料。基于群体在多环境下的纤维品质鉴定结果,发现纤维长度和比强度与其他纤维品质性状间存在显著的相关性,遗传力较高,可稳定遗传;基于方差分析及主成分分析发现,群体内含有丰富的遗传变异且群体可通过4个主成分进行评价;综合上述分析结果,筛选出在纤维长度或者纤维比强度上显著优于中棉所8号的19个株系,为棉花优质育种及纤维品质性状精细定位提供了新材料。     

利用置换系检测棉花第16染色体的产量、纤维品质QTLs

陆地棉(Gossypium hirsutum L.)和海岛棉(Gossypium barbadense L.)是两个栽培四倍体棉种.前者产量高、适应性广,后者纤维品质优良.置换了海岛棉一对染色体的陆地棉置换系是研究海陆杂种此对染色体上基因互作的优异材料.在对第16染色体的置换系(简称Sub 16)进行遗传评价的基础上,利用(TM-1×Sub 16)F2∶3家系对位于第16染色体上的重要农艺性状进行遗传分析,发现第16染色体上有铃重、衣分、衣指、纤维长度、第一果枝节位的QTLs 各2个,纤维伸长率、开花天数的QTL各 1个,没有检测到子指、纤维强度、麦克隆值的QTL.在构建第16染色体的RAPD、SSR分子标记连锁图基础上,利用分子标记对相应重要农艺性状进行区间作图,检测到铃重、开花天数、纤维长度、纤维伸长率的QTL各1个,在F2∶3株系群体中能解释的表型变异分别为15.2%、12.1%、19.7%和11.7%;检测到2个衣指QTLs,在F2∶3株系群体中能解释的表型变异分别为11.6%和41.9%;检测到3个衣分QTLs,在F2∶3株系群体中能解释的表型变异分别为8.7%、9.6%和29.2%.单标记检测到铃重、开花天数的QTL各1个,在F2∶3株系群体中能解释的表型变异分别为1.60%和4.63%.证明了第16染色体与铃重、衣分、衣指、纤维长度、纤维伸长率、开花天数等性状的关系.     

5 个籼稻背景的高代回交置换系的置换片段分析

以轮回亲本籼稻品种9311(Oryz a sativa ssp. indica ‘Yangdao 6’)为对照, 选用132个亲本间有多态性的SSR标记, 对以粳稻品种日本晴(Oryz a sativa ssp. japonica 'Nipponbare’)为供体的5个高代回交置换系的农艺性状及置换片段进行分析。5个置换系在粒长、粒宽、千粒重、剑叶长、株高及落粒性等方面与籼稻品种9311之间有极显著差异, 其余性状与籼稻品种9311间的差异不显著; 从置换系中检测出8个置换片段, 总长度为236.0 cM, 平均长度为29.5 cM; 从置换片段上检出包括2个千粒重、1个粒长、1个粒宽、1个剑叶长、1个株高和1个落粒性共7个QTLs , 分别分布在水稻第1、3、5、6和第10染色体上。其中, 第1染色体上控制剑叶长的QTL和第6染色体上控制株高的QTL可能是新发现的QTLs。实验结果进一步丰富了置换系群体的数量和质量, 也为QTLs 的精细定位及分子设计育种奠定了基础。     

5个籼稻背景的高代回交置换系的置换片段分析

以轮回亲本籼稻品种9311（Oryza sativassp.indica‘Yangdao6’）为对照,选用132个亲本间有多态性的SSR标记,对以粳稻品种日本晴（Oryzasativassp.japonica‘Nipponbare’）为供体的5个高代回交置换系的农艺性状及置换片段进行分析。5个置换系在粒长、粒宽、千粒重、剑叶长、株高及落粒性等方面与籼稻品种9311之间有极显著差异,其余性状与籼稻品种9311间的差异不显著;从置换系中检测出8个置换片段,总长度为236.0cM,平均长度为29.5cM;从置换片段上检出包括2个千粒重、1个粒长、1个粒宽、1个剑叶长、1个株高和1个落粒性共7个QTLs,分别分布在水稻第1、3、5、6和第10染色体上。其中,第1染色体上控制剑叶长的QTL和第6染色体上控制株高的QTL可能是新发现的QTLs。实验结果进一步丰富了置换系群体的数量和质量,也为QTLs的精细定位及分子设计育种奠定了基础。     

利用染色体片段置换系定位水稻落粒性主效QTL

水稻落粒性是与其生产密切相关的重要性状之一。以7个染色体片段置换系为材料,采用重叠群代换作图法对控制落粒性的2个主效QTL进行定位。结果表明,104个SSR标记在亲本间具有多态性,多态率为68.0%;4个置换系的落粒性与亲本日本晴的落粒性相似,表现难落粒。3个置换系与亲本93-11的落粒性相似,表现易落粒;7个染色体片段置换系在第1和第6染色体上检出7个置换片段,其长度分别为23.6、16.5、6.6、9.9、10.4、20.2和7.1 cM;qSH-1-1被定位在第1染色体RM472-RM1387之间,遗传距离约为6.6 cM。qSH-6-1为新发现的落粒性主效QTL,被定位在第6染色体RM6782-RM3430之间,遗传距离约为4.2 cM。利用染色体片段置换系能准确地定位水稻落粒性QTL,qSH-1-1与qSH-6-1的鉴定和初步定位为其进一步的精细定位、图位克隆及分子标记辅助选择奠定了基础。     

利用染色体片段置换系定位水稻落粒性主效QTL

水稻落粒性是与其生产密切相关的重要性状之一。以7个染色体片段置换系为材料, 采用重叠群代换作图法对控制落粒性的2个主效QTL进行定位。结果表明, 104个SSR标记在亲本间具有多态性, 多态率为68.0%; 4个置换系的落粒性与亲本日本晴的落粒性相似, 表现难落粒。3个置换系与亲本93-11的落粒性相似, 表现易落粒; 7个染色体片段置换系在第1和第6染色体上检出7个置换片段, 其长度分别为23.6、16.5、 6.6、 9.9、 10.4、 20.2和7.1 cM; qSH-1-1被定位在第1染色体RM472－RM1387之间, 遗传距离约为6.6 cM。qSH-6-1为新发现的落粒性主效QTL, 被定位在第6染色体RM6782－RM3430之间,遗传距离约为4.2 cM。利用染色体片段置换系能准确地定位水稻落粒性QTL, qSH-1-1与qSH-6-1的鉴定和初步定位为其进一步的精细定位、图位克隆及分子标记辅助选择奠定了基础。     

基于CSSL的水稻穗颈长度QTL的代换作图

水稻穗颈长度是影响杂交水稻制种产量提高的重要农艺性状之一。文章利用94个以籼稻品种9311为遗传背景、粳稻品种日本晴为染色体片段供体的覆盖全基因组的染色体片段置换系(Chromosome segment substi-tution lines, CSSL)为材料, 调查和分析CSSL群体及双亲的穗颈长度。结果表明: 在17个置换系中检测到8个控制水稻穗颈长度的数量性状位点(Quantitative trait loci, QTL), 分别位于第2、3、7、8、9和第11染色体; 利用代换作图法, 定位了其中的7个穗颈长度QTL; 其加性效应值介于0.10~3.20之间, 其中qPE-9和qPE-11的加性效应值较大, 平均效应值分别为3.15和2.95, 表现为主效基因特征; qPE-2-2、qPE-3-1、qPE-3-2、qPE-7和qPE-8等5个QTL被定位在小于10.0 cM的区段内。利用CSSL可以有效地鉴定水稻穗颈长度QTL, 这些QTL为分子标记辅助选育穗颈长度适中的水稻品系及其进一步的精细定位奠定了基础。     

海岛棉与陆地棉叶绿素含量变化的差异研究

以5份陆地棉和4份海岛棉为材料,研究了整个发育进程中陆地棉和海岛棉叶绿素的变化规律之间的差异,结果显示：陆地棉与海岛棉的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a＋b各有不同动态变化规律,其叶绿素a/b在整个发育进程中的变化也有差异。海岛棉与陆地棉的叶绿素a变化趋势有较大差别,陆地棉的叶绿素a含量在6月18日（苗期）最高,峰值出现在8月6日,海岛棉峰值、最大值均在7月4日（现蕾期）;叶绿素b含量表现为陆地棉、海岛棉峰值均在8月6日（花铃期）,但海岛棉平均值高于陆地棉;陆地棉的叶绿素a＋b和叶绿素a曲线相似,海岛棉的叶绿素a＋b和叶绿素b曲线相似;陆地棉叶绿素a/b值表现苗期最大,然后迅速下降,海岛棉a/b值表现普遍低于陆地棉,其变化趋势为前期在7月4日出现峰值,然后下降再升高。实验说明陆地棉和海岛棉叶绿素的合成机制、调控机理可能不同。     

转双价基因(Bt+CpTI)棉对棉铃虫中肠羧酸酯酶活性的诱导作用

为了明确棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)取食转双价基因(Bt+CpTI)棉叶以及取食一段时间转基因棉叶后,再取食常规棉叶,对棉铃虫取食量、体重增长量及中肠羧酸酯酶活性的影响,本研究分别用转双价基因棉叶和常规棉叶饲喂4龄棉铃虫幼虫5 d,比较考察了棉铃虫的取食量、体重增长量及中肠羧酸酯酶的活性;另外分别考察了棉铃虫取食转基因棉叶1 d及3 d后再取食常规棉叶,其中肠羧酸酯酶的变化。结果表明,持续取食常规棉花叶片5 d的棉铃虫,其中肠羧酸酯酶的活性持续升高;而持续取食转基因棉叶5 d的棉铃虫,其中肠羧酸酯酶的活性先升高后降低。取食转基因棉花叶片1 d后,取食常规棉叶的棉铃虫,其中肠羧酸酯酶的活性,随着换取常规棉叶时间的延长,活性逐渐降低;而棉铃虫在取食3 d转基因棉叶后再取食常规棉叶,其中肠羧酸酯酶活性却一直保持较高。可见,棉铃虫在取食转基因棉花后,其羧酸酯酶活性可以被诱导,这应与棉铃虫对转基因棉的抗性及防御性有一定关系。     

Bt棉花对棉铃虫幼虫选择性行为的影响

利用“H”型嗅觉仪测定结果表明 :在棉花蕾期、花铃期 ,棉铃虫 2龄幼虫对常规棉的棉叶、嫩头的选择性明显高于转基因棉花品种 ,差异达显著或极显著水平。但 3龄幼虫对两者的选择性差异并不显著 ;而在棉花蕾期 ,果枝对棉铃虫 2龄幼虫选择性行为有一定的影响。试验初步说明Bt棉对棉铃虫低龄幼虫有一定的忌避作用 ,而对高龄幼虫忌避效应不显著。     

不同性状的棉花及其杂交F1代对棉铃虫的抗性

通过连续两年的田间试验,系统、全面地研究了棉花对棉铃虫(Helicoverpa armigera)的形态抗虫作用。研究结果表明：在小区试验条件下,以百株累积卵量、百株平均幼虫量及百株平均蕾铃受害量为考察指标,红叶可使危害减轻28.1%、31.45%和36.O%;鸡脚叶可使其下降19.0%、25.4%和28.4%;窄卷苞叶使其降低25.8%、32.9%和34.0%;光叶使各指标分别降低32.7%、35.1%和37.3%。高棉酚(油腺)抗性主要表现为对幼虫的抗生作用,使幼虫量下降了45.1%,使蕾铃受害量下降了51.4%。此外,研究还表明,两种抗虫性状的抗性效果有累加作用,鸡脚叶与红叶联合作用使三项指标分别下降达48.3%、55.2%和57.9%;红叶与窄卷苞叶则使危害减轻了52.7%、58.3%和60.6%;具有光叶与较密油腺两个抗虫性状的品种受害可减轻29.9%、54.9%和58.3%。将一些具有相对性状的品种进行杂交,其F₁有不同的抗虫表现。红叶、鸡脚叶和光叶品种与其对照杂交后的F1代因在不同程度上保持了抗虫性状故能表现出抗性,而窄卷苞叶品种与其对照杂交后F1代苞叶正常,则未能表现出抗性。因小区条件限制了无蜜腺抗性的表达,无蜜腺小区未表现出明显差异。     

Current genetic research in cotton in India

Genetic research on cotton in India in recent times is reviewed. Establishment of a gene bank with global accessions of the four cultivated species, as well as wild relatives, has facilitated genetic improvement of cotton in India. Genetic control of the economic traits has been studied by biometrical approaches, particularly the line x tester analysis, diallel cross and generation mean analysis. Both additive and non-additive gene actions have been reported for most of the traits. Heritability estimates are low to high. Studies on G×E interaction and stability parameters indicate availability of lines which are stable in their performance over locations and seasons. Genetic improvement of yield, fibre properties, lint percent, seed oil, earliness and resistance to key pests and diseases has been targeted and considerable success has been achieved. Single cross, three-way cross, multiple cross, back cross, biparental mating, mutation breeding and heterosis breeding are the main procedures employed for improvement of yield. Heterosis breeding has, however, made the most significant contributions in improvement of both yield and fibre quality in recent times. While resistant genotypes have been developed for most of the pests and diseases, resistance against cotton bollworms has not been achieved. Genetic engineering to incorporate the Bt gene in cotton to impart resistance to bollworms is in progress. Keeping in view the increased requirements of cotton in the future, thrust areas in genetic research have been indicated.     

河南省棉花纤维品质的区域特征分析

对2003~2004年河南省棉花品种区域试验纤维品质资料进行主成分和聚类分析,结果表明:8个纤维品质指标可归纳为3个主成分,共解释了总变异的87.23%;根据主成分标准化得分进行聚类分析,将9个试点划分为3个纤维品质相似区(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),其中Ⅱ区综合品质最好,Ⅰ、Ⅲ两区平均表现差异不大,但在具体指标上各有特色,分别在纤维长度、比强度、纺纱均匀性指数表现较好,同时对以区为单位进行优质棉区域化种植和育种进行了讨论.     

棉铃虫的取食营养特点与棉花抗虫素分布的关系

通过研究棉花8个部位对棉铃虫Helicoverpa armzgera的营养效果和其所含次生物质类萜烯和单宁的浓度及在组织中的分布,揭示了棉铃虫取食营养特点与棉花次生化学的关系。棉铃虫取食顶尖、转移蛀食蕾铃的习性,与有关器官或组织对幼虫的营养效果密切相关,而营养效果主要取决于类萜烯和单宁的含量。棉花顶尖嫩叶中单宁浓度随着棉花的生长发育呈升高的趋势;类萜烯浓度在第四真叶期、第六真叶期和现蕾初期之间出现一个明显的底谷,而此期幼虫主要为害顶尖。蕾铃外层的苞叶、花萼、花瓣和铃皮,因次生物质含量高,不利于幼虫生长,相反内部的花粉、子房和铃心,次生物质含量低,营养效果好,顶尖嫩叶则介于其间。类萜烯存在于组织的色素腺内,分布集中;单宁则散布于组织中,偏多分布于组织外层。结果证实,昆虫在寄主植物上的取食方式是昆虫对寄主体内变动的次生化学的一种适应,它使昆虫付出尽少代价获得最适营养效果。     

不同棉花品种对土耳其斯坦叶螨的种群动态和种群参数的影响

土耳其斯坦叶螨Tetranychus turkestani(Vgorag et Nikolski)是新疆棉花害螨的优势种,本试验通过调查土耳其斯坦叶螨对棉田为害程度,研究了土耳其斯坦叶螨对新疆主栽的6个棉花品种(系)的种群动态进行了比较:新海21号、新陆早26号2个棉花品种上叶螨密度水平较低,标杂A1、297-5、81-3、新陆早12号叶螨密度没有显著差异。在此基础上比较了6种品种(系)上土耳其斯坦叶螨的实验种群参数:土耳其斯坦叶螨在新海21号、新陆早12号、新陆早26号品种上各虫态发育历期较长,各虫态存活率较低,每雌产卵量较少,种群趋势指数较低;而在标杂A1、297-5、81-3品种上的发育历期较短,各虫态存活率较高,每雌产卵量较多,种群趋势指数也较高。     

Bt抗虫杂交棉叶片营养元素含量变化及其与产量的关系

为了比较杂交棉不同品种、不同世代棉花叶片营养元素含量的差异,于2003、2004年以Bt抗虫杂交棉NZ62、H64、H16的杂交种一代、二代和三代为材料,在湖南长沙进行了研究。田间试验在湖南农业大学试验基地进行,采用随机区组试验,设4次重复,4行区,小区面积13．4m^2。分别于棉花盛花期、吐絮期两个时期,在每个试验小区连续取10株棉株的倒数第4叶和倒数第2叶,测定棉叶的全量N、P、K、B、Cu、Zn、Fe、和Mn的含量。研究结果表明：不同品种花铃期养分含量除P以外均存在显著差异,且变化趋势基本一致,均以NZ62含量最高,H16次之,H64最低,差异达显著水平（P〈5％）。吐絮期不同品种叶片的N、P、K和B含量均不存在显著差异,而Cu、Zn、Mn营养含量均存在显著差异,NZ62比H16和H64高;不同世代花铃期F1棉株叶片的N、K、Cu、Zn、Fe、Mn和B的含量显著高于F2、F3（P〈5％）,而F2、B的含量变化基本一致,F1代棉株对营养元素的吸收与F2、F3代棉株相比具有显著的杂种优势。F2、F3代优势衰退与其叶片营养元素含量减少相符合。但吐絮期不同世代之间没有显著差异。相关分析表明,花铃期棉花叶片含N量、含K量与子棉产量和皮棉产量有显著相关（P〈5％）,而吐絮期的这两个元素的含量与棉花产量无显著相关（P〉5％）。无论是花铃期还是吐絮期,B元素的含量与子棉、皮棉产量的相关均达到极显著水平（P〈1％）。     

转Bt基因抗虫棉田棉铃虫消长律及危害特点

通过对转Ｂｔ基因抗虫棉田棉铃虫的系统６调查研究表明,（１）转Ｂｔ基因抗虫棉对棉铃虫蛾、卵无抗性表现,田间落卵量与常规棉田无明显差异,相反,二代棉虫百株累计卵量倒比常规棉处理区增加了２１６～２７４粒,增长幅度为３０～３８％,（２）转Ｂｔ基因抗虫棉对二代棉铃虫幼虫的抗性制作强,基本不用进行药剂防治,但对三代棉虫幼虫的抗性控制效果明显处降,田间３龄以上幼虫平均均２０～４０头／百株,多者达６０头以上,仍需