一年生陆地棉细胞核雄性不育系洞A的宿生栽培效应

植物细胞核雄性不育系具有易于恢复但保持困难的特点。根据广西南部冬季无霜冻的气候特点,在广西南宁进行了一年生陆地棉细胞核雄性不育系洞A的三年露地栽培。结果表明:二、三年生洞A在5月上旬开花、6月下旬吐絮,这是一年生洞A在相同环境条件下难以达到的;与一年生洞A相比,二、三年生洞A的子指、单株铃数、产量显著增加,但单铃重、衣分显著下降,僵瓣率显著增加;纤维品质基本没有显著变化。说明利用陆地棉细胞核雄性不育系在南亚热带的宿生栽培进行良种繁育具有较好的前景。     

广西南部宿生陆地棉的产量构成因素及其通径分析

棉花宿生栽培对于雄性不育系的多年生保持和杂交制种,固定杂种优势、加速杂种优势利用和保存种质资源具有重要意义。探讨陆地棉宿生栽培的产量构成因素及其对产量形成的影响,为陆地棉宿生栽培提供理论依据。采用随机区组设计,对三年生、二年生宿生陆地棉的产量构成因素及其对产量形成的影响进行比较研究。结果表明:与一年生棉比较,宿生棉单位面积总铃数明显增多,多数品种的单铃重无明显变化,衣分变化因品种而异。三年生和二年生各因素对产量影响的趋势一致,总铃数影响最大,衣分影响次之,两者主要是直接影响;单铃重通过总铃数的间接影响较大。一年生各因素对产量影响略有不同。宿生栽培的总铃数明显增多,是增产的主要原因,同时应选择衣分高、受宿生年限影响小的品种。     

陆地棉优良种质综合评价

1997--1999年在江苏南京、河南安阳两个生态点对“八五”初选的55份棉花优良种质进行综合评价,鉴定生育期、铃重、衣分、产量、纤维品质、抗病性等农艺、经济性状。结果表明,各性状品种间差异显;评价出某一性状优异或综合性状优良、遗传稳定的种质16份提供利用。     

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。     

陆地棉主要产量相关性状的SSR标记关联分析

高产优质育种是我国棉花育种的主要目标。寻找与目标性状关联的分子标记,可克服常规育种的盲目性,提高分子标记辅助选择育种的准确性。本研究对118份陆地棉种质资源的衣分、单铃重、单株铃数及子指等4个产量相关性状进行2年2点的表型鉴定,并利用覆盖全基因组的、有多态性的214对SSR标记进行标记与性状的关联分析。结果表明:118份材料的4个产量相关性状表型变异丰富,平均变异系数的变幅在6.1%~19.1%之间,且在各环境中表现较为稳定;基因型分析表明,214对标记共检测到460个等位变异,基因多样性指数平均为0.5151,PIC值平均为0.4587,表明该批标记具有较多的等位变异数和较高的基因多样性;群体结构分析表明该批材料可分为4个亚群,且各类群中材料与地理来源无对应关系;关联分析结果显示,在显著条件下(-log10P1.3,P0.05),共有39个标记位点能够在2个及2个以上的环境中同时检测到,其中有4个标记位点同时与2个以上性状相关联,进一步比较发现,有7个位点与前人研究结果一致,其余32个位点为新发现的位点。研究结果可为陆地棉产量性状遗传改良的分子标记辅助选择提供理论依据。     

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     

陆地棉超矮杆突变性状质量遗传规律分析

分析了陆地棉超矮突变体的质量遗传规律, 结果显示, 该性状是受一对完全隐性基因控制的质量性状; 在国内外未见陆地棉中同类突变的报道, 暂将它的基因符号定为du。该突变体在自然条件下生长, 最终株高仅10.5 cm, 不能正常开花、结铃和吐絮; 但通过外源激素处理, 最终株高可以达57.8 cm, 并能正常结铃吐絮。     

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。     

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。     

棉花单宁-黄酮类化合物对棉铃虫的抗性潜力

陆地棉棉叶甲醇提取物包含了棉花的大部分单宁-黄酮类化合物。这些化合物对棉花多种病虫害具有抗性作用。将这些化合物定量加入人工饲料中饲养棉铃虫龄幼虫5d,结果表明,培儿茶素、缩合单宁、芸香苷和异槲皮苷在饲料中的浓度增加均与幼虫体重生长呈显著负相关,ED50分别为0．81％,0．49％,0．57％和0．83％;儿茶素则不存在这种关系;用含0．8％的浓度桔儿茶素、缩合单宁,芸香苷和异槲皮苷的饲料测试棉铃虫,发现随取食量的增加,相对生长率的增加显著低于对照(不含次牛物质),即这些物质属于慢毒剂,而儿茶素仅有阻食作用。     

陆地棉超矮杆突变体基因的初步定位

陆地棉超矮杆是一种新发现的突变体材料。前期对其遗传规律的研究表明,超矮杆突变性状是受一对完全隐性基因du控制的质量性状。文章以"超矮1号"和"新陆早16"配置的F2为作图群体,通过对双亲以及近等基因池的筛选,在1 350对SSR引物中共获得70对多态性引物。而后检测F2作图群体每个单株的基因型,显示有36个标记可以连锁,分布在8个连锁群上,其中超矮杆突变性状位于连锁群LG01。与目标基因du连锁的分子标记有7个:NAU2679、NAU2749、NAU905、NAU2838、NAU5373、NAU2238和NAU4946,它们皆为共显性标记。依据现有的棉花遗传图谱,标记NAU4946、NAU2238、NAU905、NAU5373和NAU2679位于第6染色体上,而目标基因du位于NAU2238和NAU4946之间,遗传距离分别为3.3 cM和1.4 cM,由此推定du在第6条染色体上。     

Molecular mapping of Verticillium wilt resistance QTL clustered on chromosomes D7 and D9 in upland cotton

Verticillium wilt is a destructive disease with international consequences for cotton production. Breeding broad-spectrum resistant cultivars is considered to be one of the most effective means for reducing crop losses. A resistant cotton cultivar, 60182, was crossed with a susceptible cultivar, Jun-mian 1, to identify markers for Verticillium resistance genes and validate the mode of its inheritance. Genetic segregation analysis for Verticillium wilt resistance was evaluated based upon infected leaf percentage in the seedling stage using major gene-polygene mixed inheritance models and joint analysis of P₁, P₂, F₁, B₁, B₂ and F₂ populations obtained from the cultivar cross. We found that resis-tance of upland cotton cultivar 60182 to isolates BP2, VD8 and T9, and their isoconcentration mixture was controlled by two major genes with additive-dominance-epistatic effects, and the inheritance of the major gene was dominant. Furthermore, a genetic linkage map was constructed using F₂ segregating population and resistance phenotypic data were obtained using F_2︰3 families inoculated with different isolates and detected in different developmental stages. The genetic linkage map with 139 loci was comprised of 31 linkage groups covering 1165 cM, with an average distance of 8.38 cM between two markers, or 25.89% of the cotton genome length. From 60182, we found 4 QTL on chromosome D7 and 4 QTL on D9 for BP2, 5 QTL on D7 and 9 QTL on D9 for VD8, 4 QTL on D7 and 5 QTL on D9 for T9 and 3 QTL on D7 and 7 QTL on D7 for mixed pathogens. The QTL mapping results revealed that QTL clusters with high contribution rates were screened simultaneously on chromosomes D9 and D7 by multiple interval mapping (CIM), whether from resistance phenotypic data from different developmental stages or for different isolates. The result is consistent with the genetic model of two major genes in 60182 and suggests broad-spectrum resistance to both defoliating isolates of V. dahliae and nondefoliating iso-lates. The markers associated with resistance QTL may facilitate the use of Verticillium wilt resistance genes in improving breeding programs for cotton.     

海岛棉和陆地棉叶片光合能力的差异及限制因素

研究海岛棉和陆地棉两个栽培种间叶片的光合特性及组织解剖结构特性,揭示不同棉花栽培种叶片的光合能力的差异,探讨如何进一步提高海岛棉的光合物质生产能力,以期为高光效棉花品种选育和高产高效栽培实践提供理论基础。在新疆气候生态条件下,选用北疆棉区有代表性的海岛棉品种新海22号和陆地棉品种新陆早13号为试验材料,分别测定了两棉花栽培种叶片的净光合速率（PN）、气孔导度（Gs）及叶片温度的日变化,PN-PPFD（光量子通量密度）响应曲线,PN-Ci（胞间CO2浓度）响应曲线以及叶绿素含量、叶片面积、比叶重和地上部生物量等指标,并观察了叶片的形态解剖结构特性。研究结果表明,当新陆早13号叶片被固定于水平方向上以后,日进程中新海22号的叶片温度显著高于新陆早13号。在上午和下午光强较低时,新海22号和新陆早13号的PN和Gs无明显差异;12:00h至16:00h（北京时间,下同）,新海22号叶片的PN和Gs均显著低于新陆早13号。新海22号和新陆早13号叶片的PN-Ci响应曲线无明显差异。新海22号叶片的Pmax（最大光合速率）低于新陆早13号,而两者的AQY（表观量子效率）无显著差异。新海22号叶片的栅栏组织厚度、比叶重和生物量均显著低于新陆早13号,而叶绿素含量和叶片面积均显著高于新陆早13号。因此,田间条件下,海岛棉叶片的实际光合能力低于陆地棉,但两者具有相似的光合潜力。气孔导度是导致海岛棉和陆地棉叶片实际光合能力存在差异的重要原因,而栅栏组织较薄限制了海岛棉叶片光合潜力的进一步发挥。     

转Bt基因抗虫棉棉盲蝽防治指标研究

2005-2006年,采用田间接虫试验的方法,分别研究了江苏沿海棉区棉盲蝽优势种绿盲蝽和中黑盲蝽对Bt棉的为害与产量损失。结果表明,Bt棉田的被害株率和产量损失均随着接虫量的加大而增加,其对数相关均达极显著水平,直线相关也达显著至极显著水平;Bt棉田棉盲蝽的防治可以若虫数量与被害株率两项指标来把握,2种盲蝽混合种群第2、3、4代虫量推广防治指标分别为百株有2、3龄若虫5头、10头和20头上下;或被害株率依次为3%、8%和15%左右。     

High-resolution sequencing of nine elite upland cotton cultivars uncovers genic variations and breeding improvement targets

Structural variations (SVs) are critical factors affecting genome evolution and important traits. However, identification results and functional analyses of SVs in upland cotton are rare. Here, based on the genetic relationships, breeding history and cumulative planting area of upland cotton in China, nine predominant cultivars from the past 60 years (1950s–2010s) were selected for long read sequencing to uncover genic variations and breeding improvement targets for this crop. Based on the ZM24 reference genome, 0.88–1.47 × 10⁴ SVs per cultivar were identified, and an SV set was constructed. SVs affected the expression of a large number of genes during fiber elongation, and a transposable element insertion resulted in the glandless phenotype in upland cotton. Six widespread inversions were identified based on nine draft genomes and high-throughput chromosome conformation capture data. Multiple haplotype blocks that were always associated with aggregated SVs were demonstrated to play a pivotal role in the agronomic traits of upland cotton and drove its adaptation to the northern planting region. Exotic introgression was the source of these haplotype blocks and increased the genetic diversity of upland cotton. Our results enrich the genome resources of upland cotton, and the identified SVs will promote genetic and breeding research in cotton.