棉花高品质纤维性状QTLs的分子标记筛选及其定位

利用7235、TM-1亲本(P1、P2),以及(7235×TM-1)F1、F2(南京和美国2个环境)与F23(南京和海南2个环境)家系群体,根据F2与F23的纤维品质性状表现,构建了纤维强度、细度与长度的极值DNA混合池,通过221对SSR引物、1840个RAPD引物对亲本和极值DNA混合池筛选,共得到了13个多态性标记,其中8个标记可能与高强有关,1个标记与低强有关;3个标记与麦克隆值有关;1个与绒长有关.进一步通过F2分离群体检测,连锁分析表明与高强有关的8个标记(2个SSR标记和6个RAPD标记)紧密连锁,覆盖15.5cM.这一高强纤维的QTL,4个环境中均以FSR1933为最近,相距不超过0.6cM,能解释35%的F2变异,53.8%的F23的表型变异,是目前纤维强度单个QTL效应最大的,多个环境下稳定,可以直接用于标记辅助育种.单体测验表明,该在棉花的第10染色体上.麦克隆值的一个主效QTL标记FMR1603,在F2中能解释7.8%的变异,在F23中能解释25.4%的变异,同样表现环境稳定.纤维长度的一个标记FLR11550,在3个环境中预测到,最大能解释9.5%     

陆地棉纤维品质性状关联分析及优异等位基因挖掘

本研究检测了214个陆地棉材料在多环境下的纤维品质指标(上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、伸长率和整齐度),选用在棉花基因组上均匀分布多态性较好的259个SSR标记对供试群体进行基因型检测,利用Tassel软件中的GLM(Q)方法挖掘与纤维品质指标相关的QTLs,依据表型效应值鉴别优异等位变异位点及典型材料.结果显...     

转FBP7::iaaM基因陆地棉种质冀资139纤维品质性状杂种优势分析

提高棉花(Gossypium hirsutum)产量兼顾改良纤维品质是棉花育种的重要目标,而优良种质创新是品种改良的基础。FBP7::iaaM基因能够调控棉花胚珠表皮细胞IAA的含量,进而促进棉纤维发育的起始。利用含有FBP7::iaaM基因的种质IF1-1,通过常规杂交育种手段实现了目的基因向骨干亲本的转移,培育了优...     

陆地棉低酚棉种子品质性状的遗传及其杂种优势利用的研究

通过配制4个隐性无腺体品系（gl2gl2gl3gl3)作母本与5个显性无腺体品系（GL2^eGl2^3eGl3Gl3)杂交产生的20个组合的F2、F3,利用二倍体种子遗传模型,研究了棉花种子的含油量、蛋白质含量、油分指数、蛋白质指数等5个种子性状的遗传变异。结果表明所有研究的性状主要由加性遗传效应所控制,其中含油量主要由母体加性遗传效应所控。按群体平均数计算。这些性状F2的中亲优势仅为－1．99％－1．11％,这揭示出F2、F3近交衰退很少。有75％的F2和60％的F3天然授粉异交组合棉酚含量低于0．4g/kg,因此有可能筛选出棉酚含量低于规定标准、而种子品质不降低、可综合利用的F2高产杂交种。     

134份国外陆地棉种质主要农艺性状与纤维品质性状的遗传多样性分析

为拓宽本地棉花种质基因库,筛选适于作杂交亲本的种质资源,以134份国外棉花种质为试验材料,研究了其主要品质与农艺性状的变异情况、遗传多样性指数、品质性状间的相关性,并以主要农艺与品质性状为指标,对134份种质进行了聚类分析和主成分分析。结果表明,纤维品质性状中整齐度指数的遗传多样性指数(5.16)最高,马克隆值的变异系数(11.96%)最大,农艺性状中霜前衣分的遗传多样性指数(5.42)最高,不孕籽率的变异系数(49.18%)最大,参试种质的遗传多样性丰富;整齐度指数与上半部平均长度、断裂比强度均呈极显著正相关,断裂比强度与上半部平均长度间也呈极显著正相关;10个农艺性状和5个品质性状的主成分分析结果表明,前6个主成分的累计贡献率达75.277%;Ward法聚类将134份参试种质按品质性状分为5类,其中第Ⅱ类群的35份种质棉纤维品质性状表现最好,按农艺性状分为3类,其中第Ⅰ类群的58份种质产量最高。通过综合35份纤维品质优异的种质与58份农艺性状优异的种质筛选出美1870、美1884、FM1830等14份品质与产量俱佳的优异种质。     

陆地棉主要纤维品质性状的基因效应估测

本文采用世代平均数遗传分析方法,沿用了加性-显性、加性-显性-上位性和环境(二种)×基因型三种模型,对陆地棉主要纤维品质性状中的长度、细度、强度和断裂长度的基因效应、年份效应以及年份×基因型互作进行了估测。经过三年的实验,选用三个杂交组合,每一组合含有P_1、p_2、F_1、F_2、B_1和B_2六个群体的资料。结果表明,四个纤维品质性状的遗传受加性、显性、上位性作用的共同控制,但在不同年份或不同的组合里,显性作用和上位性作用的变化较大;年份效应对品质性状的遗传也有较大影响,其影响方式主要以年份×基因型互作的形式表现。     

棉花耐盐相关种质资源遗传多样性分析

为了解我国棉花耐盐相关种质资源的遗传变异,利用88对SSR引物对23份棉花耐盐材料和24份盐敏感材料进行遗传多样性分析。88个SSR位点在47份材料中共检测出338个等位基因变异,平均每个位点有3.841个;其中耐盐材料中检测出333个,盐敏感材料中检测出312个。耐盐材料的位点多态信息含量(PIC)、每个位点的有效等位基因数(Ne)、基因型多样性(H′)分别为0.613、2.929和1.083,盐敏感材料的PIC、Ne、H′分别为0.605、2.883和1.071。耐盐材料和盐敏感材料的Jaccard相似性系数分别在0.530–0.979和0.525–0.878之间,遗传相似性系数总体平均值接近,但耐盐材料的变化幅度更大。用类平均法(UPGMA)聚类将47份材料分成3个类群。总体而言,大多数材料之间的遗传相似性系数较高,表明我国陆地棉耐盐相关种质资源遗传基础狭窄。本结果为棉花耐盐育种中亲本的选配和优势组合的预测以及耐盐资源的合理利用等提供了基础资料。     

辣椒植株性状Hayman双列杂交分析

用辣椒（Capsicam annuum L．）6个亲本,按（1／2）n（n-1）双列杂交法配制15个杂交组合,用Hayman双列杂交分析法估算了5个植株性状的遗传参数。Wr对Wr的回归分析结果表明,侧枝数、株高、株幅、主茎高和首花节位的遗传都符合加性-显性模型。Wr＋Vr与Yr间相关分析表明,侧枝数、株高、株幅、主茎高呈负相关,说明含有更多显性基因的亲本具有较小的Wr＋Vr值;首花节位呈正相关,且达到极显著水平,说明含有更多显性基因的亲本具有较大的Wr＋Vr值。遗传参数估算表明侧枝数、株幅、主茎高和首花节位性状的遗传以加性效应为主,加性效应比显性效应更加重要。株高的遗传中加性效应和显性效应都很重要。     

转基因抗虫棉农艺性状和纤维品质的遗传多样性

本研究以国内育成和国外引进的52份转基因抗虫棉品种(系)为材料,在河北农业大学棉花育种圃种植,调查农艺性状、测定纤维品质,基于农艺性状和纤维品质分析供试品种(系)的遗传多样性.结果表明:在9个农艺性状中,烂铃数的变异系数最大,其次为产量、有效铃数和第一果枝节位高度,变异系数最小的是衣分和果枝数.转基因抗虫棉品种纤维长度基本能够满足纺织工业需求,2.5%跨长主要集中在28～30mm;纤维比强度平均值为27.1cN/tex,变幅为23.0～31.6cN/tex;马克隆值的平均值为4.8,变幅为4.0～5.6.成对品种的欧氏距离变化在1.53～13.31之间,平均值为4.79,单一品种欧氏距离的平均值分布在3.62～10.51之间,表明不同品种之间具有一定的差异.采用离差平方和法对欧氏距离进行聚类,可以将供试品种明显地划分为2类,一类为中熟品种,另一类为早熟品种.     

陆地棉遗传图谱构建与纤维品质性状QTL定位

以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种Bar19/1和Acala1517-77杂交的108个F2单株为材料,应用85个标记(70个SSR标记和15个AFLP标记)构建了总长为814cM的遗传图谱,覆盖棉花基因组的18.3%。该图谱包含25个连锁群,分别对应到17条染色体和4个未知连锁群。应用复合区间作图法分析了该组合的108个F2单株和F3家系纤维品质性状,从遗传图谱上检测到19个纤维品质数量性状基因座(QTL),包括5个纤维长度、6个纤维比强度、4个伸长率及4个马克隆值QTL,分别解释各性状表型变异的15.11%~28.45%、8.46%~24.51%、11.08%~27.55%和9.23%~42.21%。纤维长度和伸长率的QTL以部分显性为主,少数具有超显性,比强度QTL以加性和部分显性为主,4个马克隆值QTL中有3个表现为超显性。研究结果表明,陆地棉Bar19/1和Acala1517-77间多态性位点丰富,有利于构建高密度遗传图谱,纤维品质性状的QTL分析从分子水平上揭示了纤维品质的遗传基础。     

棉花高品质纤维性状的主基因与多基因遗传分析

利用主基因与多基因混合遗传模型联合分析方法 ,通过纤维强度不同的 5个亲本配制的 8个组合 ,研究了棉花主要纤维品质性状的遗传。联合分析发现 ,在不同性状不同组配方式的 14个组合中 ,有 12个存在主基因 ,表明了纤维性状主基因存在的普遍性 ,以F2∶3 家系的预测效果最好 ;双亲纤维品质性状均存在较大差异的组合——— 72 35×TM1F2 代强度主基因的遗传率为 0 .196 ,麦克隆值为 0 .32 0 ,长度为 0 .139,回交世代的主基因遗传率小。除纤维长度总的显性效应为较高的正值外 ,其余各纤维性状的主基因显性与多基因显性的总和为负值或接近 0 ,杂合状态下大多数纤维品质性状表型值会偏向中亲值或低亲值 ,单纯依靠表型选择效率低。因此 ,很有必要对棉花品质性状进行分子标记辅助育种选择     

Genetic Analysis on Gene Effects and GE Interaction Effects for Kernel Nutrient Quality Traits of Upland Cotton

1IntroductionCanon~,whichhavehighcontentOfoilandprotein,areanimPOrtantnutrientr~eforfaceandforage.~areanewgenerationresultedfromfertilndionOff~eandmalegarnetes,butmOStOfseednutrientSareprovidedbymat~plantSonwhichseedsbeal.Therefore,seedtTaitS~besdriltaneouslyconchedbyednucleargenes,cytOPhangenes,andmaternalplantnucleargenes.SeeddireCteffectsandmaternaleffeCtshavebendetectedforseedquantitativetraitsinsomecrOPssuChasrapeseed(PleinesandFriedt,1989),andbarley(KaePplerandRasmusson,1991).I…     

陆地棉矮化突变体Ari1327茎尖的转录组分析

为了从分子水平上研究陆地棉矮秆突变体Ari1327的矮化机理,本研究以矮秆突变体Ari1327、野生型Ari971和高秆突变体Ari3697的茎尖为材料,建立3个cDNA文库,用Illumina HiSeqTM2000系统对3个材料的茎尖cDNA进行转录组测序。3个文库测序共得4.9 G数据量,拼接得到Unigene 70877个。通过矮化突变体Ari1327与野生型Ari971和高秆突变体Ari3697两个文库的差异筛选,得到13919个与矮化相关的差异表达基因,其中5406个表现上调,8513个表现下调。GO功能和KEGG通路富集发现,差异基因在植物激素信号转导途径显著富集。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证,推测Ari1327的矮化可能与赤霉素和生长素2种激素的信号转导及互作有关。转录组测序得到的大量差异基因,为深入研究棉花的矮化机理具有重要参考价值,同时为棉花的矮化育种工作奠定了基础。     

陆地棉SUPERMAN类似锌指蛋白基因的克隆与表达分析

锌指蛋白是生物体内数量最多的转录调控因子,它在动植物的生长发育中都起到十分重要的作用。SUPERMAN类锌指蛋白只含有1个锌指结构。我们根据这类蛋白的保守结构域设计简并引物,通过RT-PCR从棉花中获得了3个这个家族成员的EST,得到1个锌指蛋白基因的全长序列,该基因的编码区长744 bp,编码长248个氨基酸的多肽,其氨基酸序列与GenBank中登录的一个拟南芥RBE蛋白有40%的同源性。此基因被命名为GZFP。它含有保守的锌指结构并在多肽链的C-端具有富含亮氨酸的保守结构域,GZFP含有核定位信号并且没有内含子。GZFP基因在棉花花蕾、子房、花瓣和根中的表达量要高于木质部、韧皮部、叶片、纤维和种子。GZFP基因的表达量很低,在GenBank中没有任何和它同源的EST序列存在。对GZFP 5′侧翼区进行分析发现有数个花粉和根特异表达相关元件,4个与Dof蛋白作用的核心序列,4个与光诱导相关的元件。      

陆地棉核不育株扦插繁殖与宿生保持及杂种优势利用

利用广西南宁冬季无霜冻的气候特点,对陆地棉(Gossypium hirsutum L.)洞A细胞核雄性不育扦插株与宿生株及其杂交一代进行比较研究.结果表明:(1)1 a生扦插株开花较早,茎粗、主茎节间长度、铃重、子指4个性状显著好于实生株,但扦插株的种子产量显著低于实生株,其原因是果枝扦插形成的僵苗占扦插株的23.04%,而且扦插株全为不育株,实生株中则有50%左右的可育株;(2)2 a生扦插株性状与实生株无显著差异;(3)由扦插繁殖的不育株和种子繁殖的不育株配制的杂交F1代的产量与纤维品质无显著差异.因此认为,扦插繁殖陆地棉核不育株用于多年杂交制种是可行的,选择营养枝扦插是陆地棉核不育株扦插繁殖需要注意的关键问题. 宿生株及其杂交一代进行比较研究.结果表明:(1)1 a生扦插株开花较早,茎粗、主茎节间长度、铃重、子指4个性状显著好于实生株,但扦插株的种子产量显著低于实生株,其原因是果枝扦插形成的僵苗占扦插株的23.04%,而且扦插株全为不育株,实生株中则有50%左右的可育株;(2)2 a生扦插株性状与实生株无显著差异;(3)由扦插繁殖的不育株和种子繁殖的不育株配制的杂交F1代的产量与纤维品质无显著差异.因此认 ,扦插繁殖陆地棉核不育株用于多年杂交制种是可行的,选择营养枝扦插是陆地棉核不育株扦插繁殖需     

陆地棉线粒体nad6基因mRNA无常规终止密码子

植物线粒体nad6基因编码NADH（还原型辅酶Ⅰ）脱氢酶第6亚基,前期研究发现,该基因可能与棉花细胞质雄性不育相关,但该基因的转录情况尚不清楚.本研究利用PCR测序、Southern印迹方法发现,陆地棉线粒体基因组（mtDNA）中nad6基因长621 bp,且为单拷贝. RT-PCR及环化RT-PCR分析发现,其mRNA在终止密码子前-14或-15 nt处提前终止|虽然该基因mRNA编码区存在12处RNA编辑（C-U）位点,但并未产生新的替代的终止密码子|基因mRNAs尾端poly（A）处含有0、1、2或4个“A”,也并未与前方相邻碱基凑成新的终止密码子,即：该基因mRNA无常规终止密码子（UGA,UAG,UAA）.本研究结果提示,棉花线粒体nad6基因mRNA很可能有其它的终止密码子.针对这种情况对植物线粒体如何翻译无常规终止密码子的mRNA进行了讨论.     

Response of the enzymes to nitrogen applications in cotton fiber (Gossypium hirsutum L.) and their relationships with fiber strength

To investigate the response of key enzymes to nitrogen (N) rates in cotton fiber and its relationship with fiber strength, experiments were conducted in 2005 and 2006 with cotton cultivars in Nanjing. Three N rates 0, 240 and 480 kgN/hm2, signifying optimum and excessive nitrogen application levels were applied.The activities and the gene expressions of the key enzymes were affected by N, and the characteristics of cellulose accumulation and fiber strength changed as the N rate varied. Beta-1,3-glucanase activity in cotton fiber declined from 9 DPA till boll opening, and the beta-1, 3-glucanase coding gene expression also followed a unimodal curve in 12—24 DPA. In 240 kgN/hm² condition, the characteristics of enzyme activity and gene expression manner for sucrose synthase and beta-1,3-glucanase in developing cotton fiber were more favorable for forming a longer and more steady cellulose accumulation process, and for high strength fiber development.     

An RFLP linkage map of Upland cotton, Gossypium hirsutum L.

 Ninety-six F₂.F₃ bulked sampled plots of Upland cotton, Gossypium hirsutum L., from the cross of HS46×MARCABUCAG8US-1-88, were analyzed with 129 probe/enzyme combinations resulting in 138 RFLP loci. Of the 84 loci that segregated as co-dominant, 76 of these fit a normal 1 :  2 : 1 ratio (non-significant chi square at P=0.05). Of the 54 loci that segregated as dominant genotypes, 50 of these fit a normal 3: 1 ratio (non-significant chi square at P=0.05). These 138 loci were analyzed with the MAPMAKER∖ EXP program to determine linkage relationships among them. There were 120 loci arranged into 31 linkage groups. These covered 865 cM, or an estimated 18.6% of the cotton genome. The linkage groups ranged from two to ten loci each and ranged in size from 0.5 to 107 cM. Eighteen loci were not linked. Received: 31 March 1998 / Accepted: 29 April 1998