中国棉花纤维品质和气候因子的空间分布特征

利用地理信息系统(GIS)对全国主产棉区82个县(市)2005-2011年棉花纤维品质及1981-2010年的逐日平均气象数据进行空间插值处理,建立了基于GIS的全国主产棉区主要棉花纤维品质指标的空间信息系统,并分析了全国棉花纤维品质的区域分布及其与各生态区气候因子空间分布的相关性.结果表明:日照充足、降水量小、平均相对湿度较低的西北内陆棉区(如新疆)是我国优质棉生产区域,其棉纤维长度、马克隆值、品级等品质指标均居国内各棉区首位;长江和黄河流域两大棉区的棉花纤维比强度值较高,其中,长江流域棉区的棉花纤维长度值和比强度值均大于黄河棉区;黄河棉区的马克隆值和感官品级高于长江棉区.棉花品种指标与各生态区气候因子(温度、光照、降水、湿度)有较好的相关性.     

国家棉花品种区域试验纤维品质时空分布与发展趋势

本文选用2005—2014年国家棉花区域试验参试品种纤维品质性状作为试验材料,运用灰色预测法,旨在构建黄河流域、长江流域和西北内陆棉区的灰色预测模型,探索国家棉花区域试验纤维品质时空分布规律,并对未来5年和10年纤维品质发展趋势进行预测.结果表明: 10年期间国家棉花区域试验参试品种的综合纤维品质总体呈逐年提升趋势.纤维长度表现较优,分布阈值有所提高(27.0～32.0 mm),且多数品种纤维长度达到29或30 mm级.断裂比强度总体呈增强趋势,长江流域棉区比强度达到“很强”档水平(31.0 cN·tex^-1)的品种所占比例2011年达到61.1%.马克隆值在棉区间差异显著,黄河流域逐年增高,由B₂档(4.3～4.9)向C₂档(5.0及以上)变化;长江流域马克隆值偏高,基本维持在C₂档水平;西北内陆棉区马克隆值较优,分布在A档(3.7～4.2)和B₂档(4.3～4.9).纺纱均匀性指数由高到低依次为西北内陆棉区、长江流域棉区、黄河流域棉区,其中分布在130～149范围(可纺40～50中支纱)品种所占比例为80.0%.总之,近10年国家棉花品种区试验参试品种综合纤维品质总体上西北内陆棉区相对较优,其次为长江流域棉区,再次为黄河流域棉区.预测在未来5年和10年,国家棉花品种区域试验参试品种综合纤维品质表现为黄河流域呈明显下降趋势,长江流域略微上升,而西北内陆棉区则呈显著下降趋势,这些变化应该引起所在区域棉花育种工作者、国家棉花品种区域试验及审定管理部门的高度重视.     

基于GGE双标图的棉花品种生态区划分

采用遗传力校正的GGE双标图分析方法,对以安庆、南阳、黄冈、荆州、武汉、襄阳、常德、岳阳、南京、南通、盐城、九江、简阳、射洪和慈溪等15个试验点为代表的长江流域棉区,基于皮棉产量进行品种生态区划分,并对划分结果进行信息比（IR）校正,为长江流域棉区棉花品种的选择提供科学依据.结果表明： 长江流域棉区可以划分为3个棉花品种生态区,即以简阳和射洪为代表的“四川盆地棉花品种生态区”、以南阳和襄阳为代表的“南襄盆地棉花品种生态区”和涵盖其余试验点的“长江流域主体棉花品种生态区”.
     

我国棉花抗枯黄萎病品种纤维品质遗传改良评价

对我国108个抗枯、黄萎病骨干品种的纤维品质进行了分析,整体表现纤维较长,27mm以下的品种较少;比强度平均值较低,但也有少数高强力品种;马克隆值较大,纤维较粗.20世纪60-90年代抗病育种对纤维品质未明显改进,纤维长度、比强度、马克隆值平均值均无显著增长;但纤维长度类型更加丰富,纤维长度最大值有所增加,最高强力品种的比强度值逐渐提高,90年代品种中有较细纤维类型.从中筛选出纤维长度在33mm以上,比强度在33.2cN/tex以上,纤维整齐度在87.1%以上,马克隆值在3.8～4.3之间的品种各10个,筛选出纤维品质指标综合优良的品种9个.     

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.     

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...     

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。     

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。     

棉花纤维品质与气象因子的定量分析

2002～2003年在南京、安阳、保定和石河子4地用"异地分期种植比较法"研究了气温及日照条件与棉花纤维品质的关系.结果表明,随纬度升高,由中熟棉区向北疆早熟棉区推移过程中,纤维加长,比强度下降,麦克隆值降低,可溶性糖含量增加.在建立棉花纤维比强度、麦克隆值和可溶性糖含量与温度和日照时数的生态模型的基础上,确定了棉铃发育期适宜温度范围或临界值.若以获得长度≥27 mm的优质纤维为先决条件,则分别以铃期日均温21.3～29.7℃、最低气温10.7～21.3℃、最大日温差不超过15.2℃为宜,日均温为25.4℃时,纤维最长;若以获得具有国际竞争优势的最低纤维长度(≥25 mm)为先决条件,则分别以铃期日均温不低于15.5℃、最低气温不低于10.7℃、最大日温差不超过17.9℃为宜.     

棉纤维发育响应高温胁迫的关键时间窗口

以温度弱敏感性棉花品种(科棉1号)和温度敏感性棉花品种(苏棉15)为材料,在人工气候室模拟自然温周期设置高温(34 ℃\[38/30 ℃\],HT)和对照(26 ℃\[30/22 ℃\],CK)2个温度处理,研究了花铃期不同时段进行高温胁迫后纤维发育重要相关物质的变化及其与纤维品质的关系.结果表明： 在花后不同时间开始高温胁迫持续处理5 d,苏棉15纤维长度、纤维比强度、马克隆值响应高温胁迫的关键时间窗口分别为花后0～18.3 d,花后10.9～26.1 d和花后10.5～34.0 d.因此,花后11～18 d左右是棉花综合纤维品质形成响应高温胁迫的关键时间窗口.在关键时间窗口对棉花进行高温处理5 d后,苏棉15纤维中的蔗糖含量相对常温条件下呈先降低后增加的变化趋势,胼胝质含量上升,纤维素含量下降4.2%,纤维长度变短(最大变幅为23.3%),纤维比强度上升(最大变幅为4.3%),马克隆值下降(最大变幅为10.5%)并偏离最适范围,纤维品质变差.科棉1号的上述纤维发育主要相关物质含量及纤维品质与苏棉15变化趋势一致、最敏感时间相近,仅变化幅度相对较小.     

彩色棉种质资源农艺性状和纤维品质鉴定与分析

基于农艺性状和纤维品质对61份彩色棉种质材料进行鉴定分析,结果表明：材料间衣分、2．5％跨长、马克隆值呈极显著差异,整齐度、伸长率、比强度和单株铃数存在显著差异,株高、果枝数、单铃重差异不显著;供试材料纤维品质较差,除中国农业科学院棉花研究所选育的棕125、棕絮1号等材料外,大部分种质系2．5％跨长、比强度等指标不能满足纺织工业的需求,但仍有31份种质系单一性状较优,如棕2—63（IAA）、棕3-944等。采用类平均法对供试材料进行聚类分析,61份材料聚为7个类群,供试材料表现型性状相似较低,尤其部分基础彩色棉遗传材料与其他材料相似性极低,单独构成一类,如皱缩红鸡角叶棕絮、hunan绿等。综合分析表明,供试材料农艺性状和纤维品质较差,遗传多样性较丰富。     

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...     

氮离子注入彩棉种子引起M1代的变化

不同剂量低能氮离子注入彩色棉种子,发芽率随剂量增大呈现出马鞍形曲线;对M1代主要经济性状测定,铃重、衣分、马克隆值有明显变异,在12×1016 N+/cm2剂量下改良效果较好,但离子注入对纤维长度和纤维强度以负影响为主;处理组POD酶和CAT酶活性都较对照组增高.     

分子标记辅助聚合两个棉纤维高强主效QTLs的选择效果

利用长江流域推广品种泗棉3号和优异纤维种质系7235为育种亲本,配置了系统育种和修饰回交聚合育种两套群体。基于来自7235的2个高强纤维主效QTL的分子标记,在上述育种群体中进行了分子标记辅助选择效率研究。高强纤维主效QTLfs1是利用(7235×TM1)F2分离群体,通过集团混合分离法检测到的,它可解释纤维强度表型变异的30%以上。高强纤维主效QTLfs2最初是利用(HS42710×TM1)F2分离群体检测到的,它可解释纤维强度表型变异的12.5%以上。进一步的研究表明,该QTL也位于7235优质系中,但与QTLfs1非等位。2套育种分离群体的2个高强纤维主效QTL的分子标记辅助选择效果表明:QTLfs1在不同环境条件下均稳定表达,它对不同遗传背景的育种群体均有显著的选择效果。尽管QTLfs2的选择效果低于QTLfs1,它在高世代育种群体中也表现较高的选择效率。利用分子标记辅助选择具有一定遗传距离的QTLfs1区间,其纤维强度的选择效率将大大增强。通过分子标记对位于不同连锁群上的2个QTL聚合选择,其中选单株的纤维强度显著提高。研究结果为利用分子标记辅助聚合优质QTL提供了成功实例。     

基于表型性状的陆地棉种质资源遗传多样性分析

通过田间性状观测、室内考种分析及纤维品质检测,对来自我国各棉区及国外各类型的429份陆地棉优异种质进行连续2年2点15个表型性状的鉴定及综合评价。结果表明:15个表型性状中始节高、单株铃数和果枝始节位的变异系数最大;各性状的平均遗传多样性指数较高为2.02;主成分分析确立了3类影响因子,表明陆地棉品种选育应集中在纤维品质优良(尤其纤维长度和比强度要高)、高衣分和株铃数多的品种;聚类分析将所有材料分为10个类群,其中第Ⅰ类群占供试材料总数的76.9%,各类群间性状差异明显,聚类结果与材料的地理来源之间没有直接的关系。     

燕麦种质资源重要农艺性状适应性和稳定性评价

为客观评价燕麦种质资源重要农艺性状的适应性和稳定性,本研究利用加权隶属函数法分析了81份燕麦种质材料在7个试验点的株高等7个重要农艺性状的遗传差异,以加权隶属函数值(D值)构建基因型×环境的GGE双标图,分析裸燕麦、皮燕麦在不同试验点的适应性和稳定性。结果表明:主穗粒重是裸燕麦材料在所有试验点中变异程度最大的性状,有效分蘖数是皮燕麦中变异程度最大的性状,其余5个性状的变异程度与皮裸性几乎无关;加权隶属函数法结合GGE双标图在对燕麦农艺性状进行综合分析时具有很好的应用价值;坝莜三号、73014-336、二莜麦、Bauntebue、坝燕一号等材料可用于实际生产,其中的坝莜三号、坝燕一号已是当下河北等地区的主栽品种;晋8609-1、LY03-02、二秋莜麦、64燕麦、品16、Banner、LY01-12等可作为杂交育种的亲本材料。