陆地棉×比克氏棉育成种质系的同工酶和RAPD分析

为了从分子水平上检验野生棉遗传特性向陆地棉转育的结果以及育成种质之间的遗传差异,通过等电聚焦电泳和RAPD技术,对来自科遗181陆地棉品系与野生比克氏棉杂交后代的6个遗传稳定的不同种质系及其亲本的过氧化物酶同工酶图谱和DNA指纹图谱进行了分析。结果如下（1）6个种质系的基本酶谱特征均倾向于陆地棉亲本,但在其中2个种质系的过氧化物酶图谱中,观察到各具有1条等电点值（PI）为4.85的野生亲本的特征带;（2）DNA指纹图谱的分析表明,不同种质系之间在基因组水平上具有高度的异质性。并且在OPO10和OPO112个引物的扩增图谱中观察到4个育成种质系具有野生比克氏棉亲本的特征带。     

棉花种间杂交技术创新及育种程序的建立

创立的棉属种间杂交新方案对克服杂交不孕及F1不育性取得重大进展;获得了栽培种间(4n与2n)70个组合及陆地棉与14个野生棉种间大批量的高代种质资源,并已育成8个新品种,4个来自陆地棉×中棉,另外4个来自陆地棉与4种野生棉的杂种,为我国首次育成,其中石远321(冀棉24)为近年来国家区试中增产幅度最大的新品种,3年累计推广933.3×10³ hm².建成了有效的种间杂交育种体系.     

四倍体栽培棉种产量和纤维品质性状的QTL定位

陆地棉和海岛棉是两个不同的四倍体栽培种 ,但在生产上各有其特点 ,陆地棉丰产性强 ,海岛棉纤维品质优良 ,利用其种间杂交群体定位产量和品质性状的QTL ,对于分子标记辅助的海岛棉优质纤维向陆地棉转移很有意义。以SSR和RAPD为分子标记 ,陆地棉与海岛棉杂种 (邯郸 2 0 8×Pima90 )F2 群体为作图群体 ,构建了一张含 12 6个标记的遗传图谱 ,包括 6 8个SSR标记和 5 8个RAPD标记 ,可分为 2 9个连锁群 ,标记间平均距离为 13 7cM ,总长1717 0cM ,覆盖棉花总基因组约 34 34% ;以遗传图 12 6个标记为基础 ,对F2 :3 家系符合正态分布的 10个农艺性状及纤维品质性状进行全基因组QTL扫描 ,结果发现 2 9个QTL分别与产量和品质性状有关。其中与衣指、籽指、皮棉产量、子棉产量、衣分等产量性状相关的QTL分别有 1、3、5、6和 1个 ,与纤维长度、整齐度、强度、伸长率和马克隆值等品质性状相关的QTL分别有 2、4、2、4和 1个。各QTL解释的变异量在 12 4 2 %～ 47 0 1%之间。其中比强度有关的 2个QTL能够解释的表型变异率分别为 34 15 %和 13 86 %。     

棉花种质资源光子性状的遗传分析

文章利用来源于不同国家和地区的102份陆地棉材料和85份海岛棉材料分别与陆地棉遗传标准系TM-1和海岛棉毛子品种新海13号杂交,得到陆地棉和海岛棉两种F₁群体,同时从陆地棉F₁群体中随机选取呈隐性性状的材料"库光子"、"SA65"和"陆无絮"后代,配制3个F₂分离群体,用于进一步研究陆地棉和海岛棉光子性状遗传特征。结果表明:（1）同一材料种植于不同生态区,其种子短绒多少存在变化,新疆和海南要少于安阳,说明棉花短绒多少和生态环境有关系;（2）陆地棉光子材料中26份（25.49%）呈显性遗传,8份（7.84%）呈不完全显性遗传,22（21.57%）份呈隐性遗传;海岛棉光子材料中5份（5.88%）呈显性遗传,16份（18.82%）呈部分显性遗传,9份（10.59%）呈隐性遗传。其余为隐性性状或显性性状不明显材料和毛子材料;（3）库光子的光子性状由两对隐性等位基因控制,并且有互补效应;陆无絮的光子性状由两对隐性等位基因控制,基因间呈积加作用;SA65的光子性状由单隐性基因控制。大量光子材料的初步鉴定为深入研究棉花纤维发育和育种利用提供了基础材料和理论依据。     

陆地棉与斯特提棉的种间杂种及其色素腺体性状的遗传研究

用陆地棉（G．hirsutumL,AD染色体组;2n＝52）的不同色素腺体基因型与澳洲野生二倍体斯特提棉（G．sturtianumWillis;C染色体组,2n＝26）进行种间杂交,得到4个带不同色素腺体基因的（陆地棉×斯特提棉）F1种间杂种。种间杂种植株总体性状介于两个棉种之间,全株光滑无毛,表皮上有一层较薄的蜡质层,花大,深红色。不同色素腺体基因对种间杂种种子和F1植株色素腺体性状有较大的影响,其中gl2gl2gl3gl3和Gl2Gl2gl3gl3与斯特提棉杂交产生的种间杂种具有种子无色素腺体而植株有色素腺体的特性,只是用gl2gl2gl3gl3配制的种间杂种F1植株的色素腺体较一般有色素腺体陆地棉显著稀少。用gl2gl2Gl3Gl3和Gl2Gl2Gl3Gl3配制的种间杂种种子和F1植株均有色素腺体。研究结果初步表明,控制斯特提棉的子叶色素腺体延缓形成性状的基因对陆地棉无色素腺体基因（gl2gl2gl3gl3）和有色素腺体基因之一（Gl2Gl2）为显性上位,对陆地棉另一有色素腺体基因（Gl3Gl3）为隐性上位。     

酯酶同工酶及RAPD技术在香菇杂种优势研究中的应用

采用酯酶同工酶及RAPD技术对香菇3个亲本双核体(苏香、野生46#、野生80#)及其10个单核体、以及它们的10个杂交后代进行了遗传差异和亲缘关系的研究,同时针对亲本单核体酯酶同工酶标记和RAPD标记遗传距离、以及杂交子和亲本单核体RAPD标记遗传距离与香菇产量超亲优势进行了相关性分析。结果表明,酯酶同工酶和RAPD技术都可进行香菇杂种优势群的划分研究,但RAPD标记检测的多态性要远远高于酯酶同工酶标记。相关分析结果表明,亲本单核体酯酶同工酶标记遗传距离与香菇产量超亲优势无相关性,而RAPD标记遗传距离与其存在极显著正相关;杂交子和以苏香为来源的单核体亲本之间RAPD标记遗传距离与香菇产量超亲优势也存在极显著正相关,而杂交子和以野生46#、野生80#为来源的单核体亲本之间RAPD标记遗传距离与其相关不显著。     

酯酶同工酶及RAPD技术在香菇杂种优势研究中的应用*

采用酯酶同工酶及RAPD技术对香菇3个亲本双核体(苏香、野生46#、野生80#)及其10个单核体、以及它们的10个杂交后代进行了遗传差异和亲缘关系的研究,同时针对亲本单核体酯酶同工酶标记和RAPD标记遗传距离、以及杂交子和亲本单核体RAPD标记遗传距离与香菇产量超亲优势进行了相关性分析。结果表明,酯酶同工酶和RAPD技术都可进行香菇杂种优势群的划分研究,但RAPD标记检测的多态性要远远高于酯酶同工酶标记。相关分析结果表明,亲本单核体酯酶同工酶标记遗传距离与香菇产量超亲优势无相关性,而RAPD标记遗传距离与其存在极显著正相关;杂交子和以苏香为来源的单核体亲本之间RAPD标记遗传距离与香菇产量超亲优势也存在极显著正相关,而杂交子和以野生46#、野生80#为来源的单核体亲本之间RAPD标记遗传距离与其相关不显著。     

酯酶同工酶及RAPD技术在香菇杂种优势研究中的应用

采用酯酶同工酶及RAPD技术对香菇3个亲本双核体(苏香、野生46^#、野生80^#)及其10个单核体、以及它们的10个杂交后代进行了遗传差异和亲缘关系的研究,同时针对亲本单核体酯酶同工酶标记和RAPD标记遗传距离、以及杂交子和亲本单核体RAPD标记遗传距离与香菇产量超亲优势进行了相关性分析。结果表明,酯酶同工酶和RAPD技术都可进行香菇杂种优势群的划分研究,但RAPD标记检测的多态性要远远高于酯酶同工酶标记。相关分析结果表明,亲本单核体酯酶同工酶标记遗传距离与香菇产量超亲优势无相关性,而RAPD标记遗传距离与其存在极显著正相关;杂交子和以苏香为来源的单核体亲本之间RAPD标记遗传距离与香菇产量超亲优势也存在极显著正相关,而杂交子和以野生46^#、野生80^#为来源的单核体亲本之间RAPD标记遗传距离与其相关不显著。     

基于陆地棉茎尖转录组序列的genic-SSR标记的开发与评价

利用软件MISA和SSR Locator 对陆地棉（Gossypium hirsutum L.）Coker312茎尖转录组测序得到的73515条Unigene序列进行分析,查找到4507个SSR位点,分布于4039条转录本序列中,SSR出现频率为5.5%,非编码区的SSR位点要显著高于编码区（2853/1654）。SSR重复基元中,三核苷酸重复基元占主导地位（51.03%）,且AAG/CTT （20.08%）类型最多;其次是二核苷酸重复基元（28.76%）,主要为AG/CT（55.47%）。利用引物批量设计软件共开发1569对SSR引物,在陆地棉TM-1、海岛棉3-79 (G. barbadense L.)、阿非利加棉(G. herbaceum L.)、雷蒙德氏棉(G. raimondii Ulbrich.)四个棉种中进行初步评价,其中1117对引物能在四个棉种间扩增出稳定的条带,扩增率为71.2%。选择650对能稳定扩增出条带的引物,在涉及5个棉种（增加了亚洲棉（G. arboreum L.））的13份材料中进一步筛选,83对引物能在13份材料中扩增出特异性条带, PIC变幅在0.121～0.648之间,平均值为0.422,其中80对引物能在7份陆地棉材料中扩增出特异性条带,平均PIC值为0.336;挑选5对在本实验室作图亲本鲁棉研22和鲁原343间有明显多态的引物进行连锁分析,其中4对成功连锁到本实验室构建的遗传图谱上。本研究丰富了棉属genic-SSR的数量,为棉属遗传作图、性状关联分析提供了更多引物选择。     

氮离子注入棉花花粉诱发农艺性状变异的研究

Ｎ＋注入陆地棉和海岛棉的成熟花粉用于自交和远缘杂交,结果表明：离子注入花粉,在Ｍ１代就可表出现较高频率的有益突变,在Ｍ１相对成苗率和花粉育性为５０％时,花粉辐照Ｍ２突变率是种子辐照的１．６倍,用Ｎ＋离子注入陆地棉和海岛棉花粉进行正反远缘杂交,Ｆ２Ｍ２农艺性状表现出偏母遗传且后代遗传稳定加快,并观察到父本某些性状的转移。离子注入花粉适宜的剂量范围为２×１０１５—１０×１０１５Ｎ＋／ｃｍ２。     

不同类型品种棉花上棉蚜适生性及种群动态

通过田间调查、室内网罩盆栽苗测定选择性等方法,考察了常规棉（泗棉3号,石远321）、杂交抗虫棉（辽棉19号,鲁棉研18号）、转单价基因抗虫棉（国抗12号,中棉所32）和转双价抗虫棉（SGK321,中棉所41）4种类型8个品种棉花上棉蚜的适生性及种群动态。结果表明： 棉蚜在各棉花品种上的种群动态有明显差异（P<0.05）,单株蚜量以转单价基因抗虫棉中棉32上最高,常规棉泗棉3号上最低,分别为297.81头/株和76.88头/株。棉蚜对4种类型棉花品种的选择性有明显差异（P<0.05）,其中对转单价基因抗虫棉有很强的选择性。根据棉蚜实验种群的参数判断,其在不同品种棉花上的生长发育、存活及繁殖存在显著差异： 若虫发育历期常规棉石远321上最长（6.46天）,双价棉中棉所41上最短（5.75天）; 存活率转单价基因抗虫棉中棉32上最高（88.21%）,双价棉SGK321上最低（76.46%）; 单雌产蚜量杂交抗虫棉辽棉19上最大（44.48头）,双价棉SGK321上最小（33.51头）; 内禀增长率转单价基因抗虫棉中棉32上最高（0.3695）,双价棉中棉所41上最低（0.3389）。综合评价,棉蚜的生存和繁殖适合性在转单价基因抗虫棉上最高,在双价棉上最低。     

基于遗传和表型特征的海岛棉遗传多样性分析

依据海岛棉种质资源的遗传及表型特征对其遗传多样性进行研究非常重要,可为海岛棉杂交育种选配亲本、引进新的种质资源拓宽优异基因范围以及培育海岛棉新品种提供理论根据。本研究通过利用125对SSR分子标记鉴定结果和13个农艺性状2年田间表型调查结果,对94份海岛棉种质资源进行遗传多样性分析,将这些材料按照遗传和表型特征进行类群的划分和比较,结果表明:(1)通过标记分析共检测到420个位点,其中249个为多态性位点,并应用Nei-Li相似系数法对94份材料间的遗传相似系数进行评估,发现94份海岛棉资源材料的遗传相似系数在0.46~0.95之间浮动,同时利用SSR分子标记将94份海岛棉资源材料划分为4大类群,分类结果与系谱分析基本吻合。(2)对94份海岛棉资源材料进行13个农艺性状及品质性状2年调查分析,发现供试材料品质性状的变异范围较广,而产量性状的变异范围相对较小。其中,各品种中马克隆值的多样性指数最高,最小的是单铃重。聚类分析发现,第Ⅰ类群产量性状的平均值较高;第Ⅱ类群虽在产量性状上不占优势,但其品质性状的表现较其他组别优异;第Ⅲ类群多为低产低质品种;第Ⅳ类群品种品质较优,产量变化范围较大。(3)利用SSR标记和农艺性状分析2种方法对94份海岛棉资源材料进行分析,结果均显示出较丰富的遗传多样性;2种方法的聚类结果基本一致,聚类结果与地理分布有明显的联系。     

建国以来我国棉花品种遗传基础的分子标记分析

采用MPD分子标记、遗传距离和聚类分析方法,研究建国以来我国有代表性的166个棉花主栽品种(或品系)的遗传多样性。41个RAPD标记Nei’s遗传距离(GD)与两组不同来源实验数据的表型性状欧氏距离(UD)间相关系数分别为0．6445(n＝1770)和0．7078(n＝7140),表明RAPD可以揭示棉花品种间遗传差异。通过对不同棉种、不同品种类型、不同时期、不同种植区域和不同来源的棉花品种(系)遗传差异的比较,探讨我国棉花品种的遗传基础。各层次上遗传差异的比较表明：在我国主栽棉花品种中,海岛棉品种遗传基础窄于陆地棉品种;我国自育陆地棉品种的遗传基础窄于国外引进品种;杂交陆地棉品种的遗传基础窄于常规品种;上世纪80年代以后陆地棉品种遗传基础窄于70年代品种;长江棉区品种遗传基础窄于黄淮棉区品种,西北内陆棉区品种窄于长江棉区品种。启示我们如何在我国棉花育种的全局和不同层面上把握和制定拓宽棉花育种遗传基础的策略和手段,并为进步深入探讨建国以来我国棉花品种遗传改良规律打下基础。     

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.     

双孢蘑菇杂交菌株As2796家系的分子遗传研究

应用PCR和凝胶电泳等技术,对双孢蘑菇杂交菌株As2796及其亲本和子代作分子遗传标记跟踪分析,结果如下：1）总DNA的RAPD分析表明,随着遗传代数的增加,杂种子代和出发异核体亲本间的遗传差异逐渐增大;2）mtDNA的酶切图谱表明,亲本8213及其杂交子代具有相同的基因型,表明双孢蘑菇mtDNA呈单亲遗传;3）Est同工酶的PAGE图谱表明,结合了亲本02高产特征和8213优质特征的杂交子代具有两个亲本的标记带型,证明Est同工酶标记是双孢蘑菇新菌株特性预测或鉴定的有效指标。     

离子注入加速棉花陆海杂种农艺性状遗传稳定性的研究

利用３０ＫｅＶ的Ｎ＾＋离子束注入陆地棉和海岛棉的花粉及杂交Ｆ１种子,分析了杂种后代农艺性状遗传稳定性的变化。结果表明：Ｎ＾＋离子辐照能显著地加速杂种后代的遗传稳定性,Ｆ４Ｍ４代性状稳定度可达９０％左右。Ｆ１种子辐照后代农艺性状多偏向陆地棉,而且花粉辐照杂交后代农艺性状表现出偏母遗传。同时以＾６０Ｃｏγ射线效应为对照,初步探讨了Ｎ＾＋离主入加速遗传稳定的机制。     

风向因素对转基因抗虫棉花基因漂移效率的影响

在转基因作物获准进行环境释放并实行大面积商品化推广的同时,基因漂移所引起的生态环境安全问题不容忽视。本研究以含有双价抗虫基因（Bt/CpTI）的转基因棉花SGK321为花粉供体材料,以常规非转基因棉花品种石远321、中棉35、吉扎1号为花粉受体材料,在温室中人工创造定向风和非定向风条件,应用PCR与蛋白检测相结合的方法,检测外源基因发生基因漂移的效率。结果表明：随着与转基因棉花SGK321距离的增加,外源基因转移至非转基因棉花的基因漂移频率呈现波动性变化。在定向风处理中,基因漂移频率在距离转基因棉花6.4 m处达到峰值33.33%,在测定范围内基因漂移最远距离为25.6 m;而在非定向风处理中,基因漂移频率在距离转基因棉花12.8 m处达到峰值36.67%,在测定范围内基因漂移最远距离为36 m。非定向风可显著提高转移至海岛棉吉扎1号的基因漂移频率。外源基因从SGK321转移至其非转基因亲本石远321的基因漂移频率显著高于转移至陆地棉中棉35和海岛棉吉扎1号的漂移频率。本研究可为转基因棉花的生态安全性分析提供一定的理论参考价值。     

海岛棉产量和早熟性相关性状的QTLs定位

对海岛棉产量和早熟性状进行QTL初步定位,为分子标记辅助育种提供依据。利用5200多对SSR引物筛选海岛棉品种新海3号和Giza82间的多态性引物,获得107对。以多态性引物检测新海3号×Giza82的190个F2:3家系,获得120个多态性位点。利用JoinMap3.0分析软件构建了一个包含22个连锁群,74个标记,标记间平均距离12.06 cM,全长893 cM,覆盖海岛棉基因组20.12%的分子标记遗传连锁图谱。采用复合区间作图法检测到21个与海岛棉产量性状和早熟性状有关的QTL,其中早熟性状检测到12个QTL,分别位于1、3、5、6、11、17、22共7个连锁群上;产量性状检测到9个QTL,分别位于1、4、5、6、7、16、22共7个连锁群上。研究结果为海岛棉产量性状和早熟性状的分子设计育种提供了有用的信息。     

海岛棉(Gossypium barbadense L.)产量和早熟性状QTL定位

对海岛棉产量和早熟性状进行QTL初步定位,为分子标记辅助育种提供依据.利用5200多对SSR引物筛选海岛棉品种新海3号和Giza82间的多态性引物,获得107对.以多态性引物检测新海3号×Giza82的190个F2∶3家系,获得120个多态性位点.利用JoinMap3.0分析软件构建了一个包含22个连锁群,74个标记,标记间平均距离12.06cM,全长893cM,覆盖海岛棉基因组20.12％的分子标记遗传连锁图谱.采用复合区间作图法检测到21个与海岛棉产量性状和早熟性状有关的QTL,其中早熟性状检测到12个QTL,分别位于1、3、5、6、11、17、22共7个连锁群上;产量性状检测到9个QTL,分别位于1、4、5、6、7、16、22共7个连锁群上.研究结果为海岛棉产量性状和早熟性状的分子设计育种提供了有用的信息.     

棉花生物技术研究概况 Ⅱ.棉花分子生物学研究

分子生物学的发展对于阐明遗传的本质,改进育种的技术和方法均具有重要作用。其中分子标记被认为是将来育种中进行辅助选择的重要手段。作物的分子生物学研究近些年来有了很大发展,棉花的分子生物学研究开展较晚,但已取得一些成就,现分别综述如下。1　进化及资源研究最近认为,棉花约有50个二倍体和四倍体棉种〔1〕,其中的2个四倍体种陆地棉和海岛棉的生产占95%,而且约97%在其起源地以外种植。野生种具有很多有益性状,研究棉属的进化和资源对于充分利用棉属资源十分重要。Percy等〔2〕用同功酶对153个海岛棉品种进行了分析,以确定它们的起源…