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《南京农业大学》 2000年
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棉花优质纤维特性的遗传及分子标记研究

袁有禄  
【摘要】: 随着纺织工业的发展和人民生活水平的提高,对于棉花纤维品质,特别是纤 维强度提出了更高的要求。传统的育种方法通过杂交、回交和互交在打破产量与纤 维品质性状的负相关方面取得了较大进展,但育种周期长,成本高,选择效率低。 随着分子生物学研究的进展,筛选出一个或几个与主要纤维世状的主效基因紧密连 锁的分子标记,可以在苗期就鉴定出具有优良纤维品质性状的单株,大大提高纤维 品质性状的选择效率,从而尽快提高我国棉花品种的纤维品质水平。本研究开展了 棉花优质纤维品质性状的遗传及分子标记研究工作: 1、双列杂交分析 利用5个具有不同纤维品质性状的品种(系)(7235(30.80 cN/Tex)、HS427- 10(28.06cN/Tex)、PD6992(27.10cN/Tex)、MD51ne(22.24cN/Tex)和TM-1(22.46 cN/Tex))配制完全双列杂交组合20个,通过亲本和F_1的2年随机区组试验,利用 ADM和AD遗传模型分析表明,所有的研究性状不存在母体效应,遗传主效中以 加性为主;强度与长度遗传率高,加性分别占77.6%和73.2%;麦克隆值的加性效 应占45.2%,显性效应所占的比例在纤维性状中最高,为11.5%。 2、主基因与多基因分析 根据5个亲本纤维强度的不同,配制了8个组合(高×低组合:7235×TM1、TM1× 7235(反交)和HS42×TM1;中高×低组合:PD69×T且不受环境影响TM1;低×低 组合:MD51×TM1;高×高组合:7235×HS42;高×中高组合:7235×PD69和HS42× PD69)的P_1、P_2、F_1、BC_1、BC_2与F_2群体。其中7235×TM1组合得到了F_(2:3)家系, 利用主基因与多基因混合遗传模型联合分析发现在不同性状的不同组配方式的14 个组合中,有12种存在主基因,表明了纤维性状主基因存在的普遍性;预测的主 基因遗传率没有明显的规律;但总的遗传率以纤维强度、麦克隆值、纤维长度的较 高,F_2为71.8%—80.3%,而纤维整齐度和伸长率的遗传率相对低,为56.1%—56.2%, 与双列杂交结果趋势基本一致;在研究的5个纤维品质性状上,高×低组合各世代 (BC_1,BC_2,F_2)的遗传率均要高于高×高和低×低组合;大部分组合纤维性状的主 基因遗传串和总的遗传率以r。:。最大,其次为r。,回交世代的七基因遗传率很小。 3、优质纤维QTLS的分于标记筛选 本研究利用7235XTMI的 P;、Py F.、F。(南京和美国2个环境)bF。。门 京和海南2个环境)家系群体,根据民与巳。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%R引物、1840个 RAPD引物、 77个ISSR引物对亲本和纤维强度、麦克隆值和长度极值库DNA混合池筛选,F; 分离群体检测,共得到了门个(对)引物的】5个林记。连锁分析表明自”巴个标u (2个 SSR标记和 6个 RAPD标记)紧密连锁,平均距离为 2二 CM,在 t’hF) 11) 上,与纤维强度有关;FMRZ;。。。和FMR3。2个标记连锁,可能与细度有关;此外, r*巴!60。可能与细度有关:下*m.则可能与长度有关:阳m6。可能与低比强有关。 QTL分析检测到 2个主效 QTLS与棉花纤维品质有关,门)8个林记连锁的高强纤 维的 QTL,能解释35%的 F。变异,53.吕%的 F;:。的表型变异。是目前纤维强度单个 QTL效应最大的,该QTL在多个环境下稳定,都能检测到。这6个RAP13和2个 能R标记,覆盖范围不超过16*M,表现紧密连锁,4个环境中均以田Rh。为最好, 相距不超过0石*M。所选用的标记均为以**R为基础的%R和RA*D标记,标以 实用性强。可以直接用于标记辅助育种。*)FMRI。。标记:麦克隆值的 个上效 QTL,在巳中能解释 7.8%的变异,在 F。:。中能解释 25.4%的变异,表现稳定,亢 全可以用于标记辅助育种。 4、不同方法检测QTL的效果 在所研究的3个主要性状纤维长度、强度勺细)复 中,主基因与多基因模型利用包括FZ在内的6个世代禾检测出上基因,而利川巳: ;家系在内的5个世代检测出了主基因的存在。分子标记QTL分析中,Fi成巳:/单 个分离群体均能检测出显著的主基因效应,以海南F。;。解释的上基因遗传变异最大。 在强度与长度上,主基因能解释的表型变异大小及遗传效应,两种方法结果较一致。 Fz:。家系混合样品降低了纤维强度与长度的主基因与多基因显性效应,对加性效应 影响小。但在QTL主效位点的预测上,仍有待进一步研究。 5、性状连锁与基因的成簇分布 二 纤维强度与长度的正相关最好,与麦克隆值和伸长串存在极显著的负nl关,纤 维的长、强、细和伸长率小易聚合在一起。麦克隆值与纤维整齐度有极显著高的小 相关,可以通过选择麦克隆值来选择整齐度。本研究的强度、麦克隆值和长度的 主效位点,至少在一个环境中能预测到对其它纤维性状的影响,该影晌与世状的川
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