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《南京农业大学》 2004年
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陆地棉纤维品质QTL的筛选、定位及其应用

沈新莲  
【摘要】:棉花是重要的纺织工业原料。棉花工作者长期以来面临的挑战是同步提高产量和纤维品质以满足棉花生产者和纺织工业的要求。随着纺织技术的不断发展,对棉纤维品质提出了更高的要求,从而更多地要求更强,更细和更整齐的棉纤维。然而,由于纤维品质性状的复杂性,加上高的费用和低的选择效率,棉纤维品质的改良虽经过几十多年的艰苦努力,纤维品质与产量的负相关依然存在,传统育种在进一步改良棉纤维品质上显然存在相当的困难。随着分子生物学研究的进展,发展与棉纤维品质性状连锁的DNA标记使得育种者在棉花生长的早期阶段或早期分离世代就能追踪这个重要性状,从而提高纤维品质的选择效率。 然而目前有关棉纤维品质QTLs的筛选存在以下问题:(1)使用的标记多为操作复杂、成本高的RFLP标记,直接利用这些标记进行辅助选择比较困难;(2)使用的群体多为海陆种间群体,用于陆地棉品质改良难度大;(3)使用的群体都为F_2暂时性群体,无法进行多年多点重复试验,难以获得大量稳定的QTLs,进行QTL×QTL、QTL×环境互作研究难度大。针对这些问题,本研究设计了如下总体思路:用三个不同来源的陆地棉高强纤维种质系构建三个F_2及F_(2:3)群体,用基于PCR的SSR标记筛选纤维品质QTL,获得不同遗传背景下、不同世代稳定表达的QTLs;构建一个RIL群体,并开展多年多点的重复试验,筛选不同环境中稳定表达的土效QTLs,研究QTL×QTL、QTL×环境互作效应;用所获得的与纤维比强度QTL连锁的分子标记开展比强度的分子标记辅助选择,探讨MAS在棉纤维品质改良中的作用。结果如下: 1 不同遗传背景下纤维品质QTLs的筛选 用三个陆地棉高强纤维种质系构建了三个F_2种內连锁图,分别覆盖了666.7cM,557.8cM和588cM的遗传距离,相当于棉花基因组的14.82%,12.4%和13.07%。用复合区间作图法共筛选到38个与纤维品质有关的QTLs,其中纤维长度11个,纤维比强度10个,麦克隆值9个,纤维伸长率8个。15个稳定的QTLs(39.47%)能同时在F_2和F_(2:3)检测到,至少3个QTLs能在二个群体中表达,不同遗传背景下共同QTLs的发现表明现有的优质纤维基因可能有相同的来源。三个群体中都发现增效基因的方向与期望的表型不一致的现象,但大部分棉纤维品质的增效基因来自优质亲本,显示了优质纤維基因资源在棉纤维品质改良中的重要作用。另外,发现了3对可能的部分同源QTLs,分别是:Chr7-Chr16上的纤维长度QTLs,LGA02-LGD03上的纤维比 陆地棉纤维品质QTL的筛选、定位及其应用 强度和纤维伸长率QTLs。推测种质渐渗过程中,染色体交换可能在同源区域随机发 生。 2陆地棉重组自交系的构建及纤维品质、产量性状QTL的筛选 以7235和TM一1为亲本,采用F:衍生家系法,构建了一套陆地棉重组自交系 (Reeombined inbred lines)群体,并进行了二年二点的重复试验,RIL群体的纤维品 质及产量性状在每个环境中都表现极强的超亲分离现象,显示了亲本间的遗传多样性 和重组自交系的特点。110个SSR多态性位点产生了27个连锁群,共覆盖810.07cM 的遗传距离,大约相当于棉花基因组的18.02%。 用复合区间作图法对班L群体的所有性状按单环境分析,共筛选到35个纤维品 质QTLs,25个产量性状QTLs,38(63.33%)个QTLs至少能在二环境中检测到, 纤维比强度、麦克隆值、铃重、衣分QTLS显示了最好的稳定性,这些性状的所有QTLs 至少能在二环境中检测到,,而且不同环境中QTLS的位置也较一致。用四环境或二环 境性状的平均数进一步进行QTLs作图,所获得的QTLs的稳定性进一步提高,说明 采用多环境平均数进行QTLs作图是获得稳定QTLs的可靠方式。 多数产量性状QTLs与品质性状QTLs位于相同或相邻的区间,从而造成了产量 与品质的强烈负相关。最明显的例子是连锁群D03的中、下部区间,中部7cM区间 里含有纤维比强度、麦克隆值、成熟度、铃重、籽指、单株结铃性、籽棉产量和皮棉 产量QTL各一个,下部7.6cM的区间里含有纤维比强度、麦克隆值、成熟度、黄度、 铃重、籽指、单株结铃性、籽棉产量和皮棉产量QTL各一个,7235等位基因在这些 位点对纤维品质性状有增效作用,对产量性状有减效作用。表明产量与品质的负相关 是连锁或连锁和一因多效共同作用的结果。MAS在棉纤维改良中最大的作用可能是 鉴别重组、降低连锁累赘。 3纤维品质与产量性状的上位性及QE互作分析 用基于混合线性模型的复合区间作图(QTLMaPerl.6)进行多环境联合分析,共 获得加性效应QTLsZI个,互作效应QTLsZI对,三类上位性效应(主效QTLs间的 互作,主效QTL与背景位点间的互作和两个互补性位点间的互作)都存在;有12个 性状检测到了上位性效应QTL,说明上位性在纤维品质与产量性状中是普遍存在的, 大部分上位性位点本身无加性效应;短纤维指数和纤维整齐度的上位性效应比较显 著,纤维比强度上位性效应较小,纤维长度加性效应和上位性效应可能同样重要。 用基于混合线性模型的复合区间作图(QTLM即erl .6)进行Q”E互作分析,只 有7个性状表现Q“E互作,其中纤维品质性状4个,产量性状3个。Q xE互作主 要有三种类型:a.不同环境中表现不稳定的QTL表现Q/E互作,如纤
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S562

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张培通;泗棉3号高产优质性状的遗传和分子标记研究[D];南京农业大学;2005年
2 栾明宝;海岛棉特定染色体的遗传效应及主要性状的QTL定位[D];中国农业科学院;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 兰孟焦;以中棉所45为背景的海岛棉染色体代换片段的鉴定及纤维产量与品质QTL定位[D];中国农业科学院;2011年
2 王琳;鲁棉研15杂种优势性状及QTL定位分析[D];中国农业科学院;2011年
3 孔凡金;陆地棉高比强材料纤维品质及产量相关性状QTL定位[D];中国农业科学院;2011年
4 贾菲;陆地棉重组自交系产量与纤维品质性状的QTL定位[D];湖南农业大学;2011年
5 丁业掌;陆地棉两个纤维突变体的遗传以及纤维和短绒基因SSR标记分析[D];南京农业大学;2005年
6 张保才;AB-QTL法定位海岛棉优异纤维品质基因和抗黄萎病基因[D];中国农业科学院;2006年
7 董薇;棉花种质资源遗传多样性及其SSR丰度分析[D];中国农业科学院;2007年
8 张先亮;陆地棉重要农艺性状的QTL定位[D];中国农业科学院;2007年
9 王娟;渝棉1号优质纤维QTL的标记与定位[D];南京农业大学;2007年
10 张杰;棉花种间渐渗系外源渐渗成分的特征SSR位点及农艺性状分析[D];中国农业科学院;2008年
【共引文献】
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩英鹏;多环境、多遗传背景下不同发育时期大豆籽粒重的QTL分析[D];哈尔滨师范大学;2010年
2 白洁;太平洋牡蛎分子标记的开发与应用研究[D];中国海洋大学;2010年
3 张立楠;鲢遗传连锁图谱的构建及精子竞争对性别间重组率差异的影响[D];中国海洋大学;2010年
4 林荔辉;应用分子和常规技术通过籼粳交选育亲籼型水稻雄性不育系[D];福建农林大学;2010年
5 罗新宁;基于SPAD的棉花氮素营养诊断及氮营养特性研究[D];新疆农业大学;2010年
6 张彩英;小麦主要产量和品质性状的QTL鉴定及ZDS功能标记的开发[D];河北农业大学;2010年
7 沈炎峰;多变量数据遗传分析方法的研究[D];浙江大学;2010年
8 陈国林;油菜籽饼粕氨基酸含量的近红外模型创建及发育遗传研究[D];浙江大学;2010年
9 文亚峰;人心果品种资源亲缘关系及其授粉亲和性的研究[D];中南林业科技大学;2006年
10 俞志明;EXPA7亚家族调控水稻根毛伸长机制研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘敏;基于SSR、ISSR和RAPD对大豆疫霉菌的遗传多样性研究[D];华中农业大学;2010年
2 林兵;甘蓝型油菜A8连锁群种子含油量QTL簇解析及连锁累赘分析[D];华中农业大学;2010年
3 刘健;甘蓝型油菜C2连锁群种子含油量QTL簇及品质性状的分析[D];华中农业大学;2010年
4 朱家立;亚基因组杂种优势表现的评估及新型甘蓝型油菜FAE1指纹图谱分析[D];华中农业大学;2010年
5 刘毅;水稻纹枯病抗性遗传分析及稻种资源的抗病鉴定与评价[D];华中农业大学;2010年
6 石伟平;二倍体马铃薯遗传群体构建和抗低温糖化分析[D];华中农业大学;2010年
7 杨盖宇;近等基因系群体的Ghd7和Qph1上位性分析[D];华中农业大学;2010年
8 冯付春;水稻细胞质雄性不育系育性稳定性和柱头外露率遗传基础研究[D];华中农业大学;2010年
9 董巍;分子标记辅助选择改良光温敏核不育系的稻瘟病抗性和稻瘟病抗性基因的初步定位[D];华中农业大学;2010年
10 晁园;利用重组自交系群体定位水稻品质相关性状QTL[D];华中农业大学;2010年
【同被引文献】
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 袁有禄;棉花优质纤维特性的遗传及分子标记研究[D];南京农业大学;2000年
2 武耀廷;棉花产量性状杂种优势的遗传基础研究[D];南京农业大学;2001年
3 李继刚;棉花生殖器官发育相关基因的克隆与表达研究[D];中国农业科学院;2003年
4 华金平;汕优63“永久F_2”群体构建及其杂种优势的遗传研究[D];华中农业大学;2003年
5 范术丽;短季棉早熟性相关性状的遗传及其QTLs定位研究[D];中国农业科学院;2004年
6 宋宪亮;异源四倍体棉花栽培种分子遗传图谱的构建及部分性状QTL标记定位[D];山东农业大学;2004年
7 李璨;水稻基因组第4号染色体简单重复序列的遗传分析及比较基因组学研究[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2004年
8 张正圣;陆地棉遗传连锁图谱的构建与纤维相关性状的QTL分析[D];西南农业大学;2005年
9 朱龙付;棉花遗传多样性研究及抗黄萎病相关基因的克隆与分析[D];华中农业大学;2005年
10 林忠旭;棉花分子标记遗传连锁图构建和产量、纤维品质相关性状定位[D];华中农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张兴居;棉花新种质鲁HB22黄萎病抗性、产量和纤维品质的分子标记[D];山东农业大学;2011年
2 兰孟焦;以中棉所45为背景的海岛棉染色体代换片段的鉴定及纤维产量与品质QTL定位[D];中国农业科学院;2011年
3 王琳;鲁棉研15杂种优势性状及QTL定位分析[D];中国农业科学院;2011年
4 孔祥瑞;棉花黄萎病抗性的分子标记研究[D];中国农业科学院;2011年
5 孔凡金;陆地棉高比强材料纤维品质及产量相关性状QTL定位[D];中国农业科学院;2011年
6 贾菲;陆地棉重组自交系产量与纤维品质性状的QTL定位[D];湖南农业大学;2011年
7 崔秋红;利用RILs进行棉花早熟和纤维品质性状的QTL定位研究[D];华中农业大学;2011年
8 谢晓兵;棉花重要农艺性状SSCP标记的建立与分析[D];西北农林科技大学;2011年
9 黄乃泰;湘杂棉2号杂种优势表现及其遗传机理研究[D];南京农业大学;2003年
10 刘三宏;四倍体棉种起源与演化的FISH研究[D];中国农业科学院;2004年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王沛政;新疆陆地棉抗病、高产等育种目标性状QTL标记及定位[D];南京农业大学;2007年
2 孔广超;陆地棉RIL群体遗传图谱构建及产量与纤维品质QTL定位[D];浙江大学;2009年
3 陈建华;苎麻资源核心种质构建方法及遗传多样性研究[D];中国农业科学院;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 柳宾;棉花早熟性、产量和纤维品质性状的遗传分析和QTL定位[D];山东农业大学;2010年
2 李吉琴;海岛棉枯萎病抗性遗传分析及抗病性QTL定位[D];新疆农业大学;2010年
3 苏东;四倍体苜蓿家系建立及QTL定位初步研究[D];内蒙古大学;2011年
4 兰孟焦;以中棉所45为背景的海岛棉染色体代换片段的鉴定及纤维产量与品质QTL定位[D];中国农业科学院;2011年
5 孔祥瑞;棉花黄萎病抗性的分子标记研究[D];中国农业科学院;2011年
6 贾菲;陆地棉重组自交系产量与纤维品质性状的QTL定位[D];湖南农业大学;2011年
7 贾俊忠;番茄可溶性固形物及相关性状的动态QTL定位[D];石河子大学;2010年
8 李金荣;海岛棉纤维品质性状的QTLs定位[D];石河子大学;2009年
9 张超;加工番茄抗黄萎病基因的QTL定位及品种(系)遗传多样性分析[D];石河子大学;2011年
10 崔秋红;利用RILs进行棉花早熟和纤维品质性状的QTL定位研究[D];华中农业大学;2011年
【二级参考文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 袁有禄;棉花优质纤维特性的遗传及分子标记研究[D];南京农业大学;2000年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴征彬,陈鹏,赵忠利,谢红彬;陆地棉新品系一些重要性状之间的相关关系研究[J];上海农业学报;2003年02期
2 刘继华;陆地棉主要品种纤维品质变异性分析 Ⅰ.温度对棉纤维品质的影响[J];山东农业大学学报(自然科学版);1987年02期
3 王志刚;黄丽叶;周曙霞;毛鹏志;朱江燕;宋超;;陆海三系杂交棉新杂棉2号的选育[J];中国棉花;2008年04期
4 王学连,孙济中,刘金兰;鸡脚叶型对陆地棉重要农艺性状和抗红铃虫特性的影响[J];华中农业大学学报;1989年04期
5 董合忠;徐楚年;余炳生;;陆地棉与海岛棉纤维发育的比较研究 Ⅱ.棉纤维的伸长、加厚和纤维品质[J];中国农业大学学报;1990年02期
6 潘恒晋,江厚旺,张俊业,阚家瑜,吴宁;八个棉花品种丰产优质性的研究[J];安徽农业大学学报;1987年04期
7 贺道华,林忠旭,张献龙,聂以春,郭小平;陆地棉纤维品质遗传基础的分子标记剖析[J];棉花学报;2004年03期
8 校百才;景忆莲;;陆地棉纤维品质性状的配合力研究[J];陕西农业科学;1992年02期
9 韩祥铭,刘英欣,宋宪亮;陆地棉新种质纤维品质性状的遗传分析[J];作物学报;2002年02期
10 雷继清;;改进棉花品质育种之浅议[J];山西农业科学;1983年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹志斌;郭旺珍;张天真;;利用CSIL改良新疆陆地棉品系纤维品质的研究[A];现代分子植物育种与粮食安全研讨会论文集[C];2011年
2 孙福鼎;李俊文;刘爱英;石玉真;龚举武;张建宏;王淑芳;闫恒超;王涛;袁有禄;;陆地棉优质纤维重组自交系纤维品质及产量性状QTL定位(摘要)[A];中国棉花学会2009年年会论文汇编[C];2009年
3 詹有俊;任福成;杨涛;孙建船;庄生仁;南宏宇;杨军;;河西走廊特早熟陆地棉纤维品质现状[A];中国棉花学会2004年年会论文汇编[C];2004年
4 石玉真;王淑芳;刘爱英;袁有禄;李俊文;张保才;;陆地棉和海岛棉双列杂交的纤维品质遗传分析简报[A];中国棉花学会2005年年会暨青年棉花学术研讨会论文汇编[C];2005年
5 商连光;闫勇;华金平;;陆地棉组合F_1、F_2代配合力和杂种优势分析[A];中国棉花学会2011年年会论文汇编[C];2011年
6 张雪林;张兴平;彭凡嘉;程泽新;龚辉;肖立;;长绒陆地棉新组合——湘X004[A];中国棉花学会2005年年会暨青年棉花学术研讨会论文汇编[C];2005年
7 张天真;;海岛棉和陆地棉的基因组分化[A];2008中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2008年
8 赵军胜;王家宝;高明伟;杨静;王秀丽;陈莹;王留明;;陆地棉HB红花近等基因系杂种优势利用研究[A];中国棉花学会2010年年会论文汇编[C];2010年
9 师维军;乌买尔江;马君;;新疆近15年来新审定陆地棉品种初步分析[A];中国棉花学会2009年年会论文汇编[C];2009年
10 杨伟华;许红霞;王延琴;周大云;冯新爱;孙晓陆;陈贺;;不同收获时期的棉花纤维品质比较研究[A];中国棉花学会2007年年会论文汇编[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄宪奇;郑棉短期“空”气弥漫[N];中国证券报;2006年
2 汪波;纽棉再上一台阶需求起疑云[N];中华合作时报;2008年
3 顾长青;万里联姻育佳棉[N];江苏经济报;2009年
4 孙维福;棉花分子育种牢牢植入“中国印记”[N];农民日报;2008年
5 蒋建科;中美首次联合开展棉花基因组测序[N];中国食品质量报;2008年
6 平安期货王兆先;全球棉花将爆发上涨行情[N];证券时报;2006年
7 ;农业部公布2003年棉花主栽品种纤维品质测试结果[N];中华合作时报;2004年
8 ;我省今年审定的农作物新品种(续)[N];江苏科技报;2006年
9 张军;年初种植意向调查[N];湖北科技报;2007年
10 国欣棉花研究所 卢秋英;怎样提高棉花采摘质量[N];河北农民报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈新莲;陆地棉纤维品质QTL的筛选、定位及其应用[D];南京农业大学;2004年
2 张轲;利用三亲本复合杂交群体构建陆地棉遗传连锁图谱与纤维品质QTL定位[D];西南大学;2011年
3 张正圣;陆地棉遗传连锁图谱的构建与纤维相关性状的QTL分析[D];西南农业大学;2005年
4 杨代刚;陆地棉双列杂交的遗传效应及表达谱分析[D];中国农业科学院;2011年
5 陈红;利用三个重叠重组自交系精细定位棉花染色体24部分区段的纤维品质及产量性状QTL[D];南京农业大学;2009年
6 钱能;陆地棉遗传多样性与育种目标性状基因(QTL)的关联分析[D];南京农业大学;2009年
7 艾尼江;陆地棉早熟性的遗传与QTL定位[D];南京农业大学;2010年
8 Reddy Naganagouda;[D];浙江大学;2005年
9 孔广超;陆地棉RIL群体遗传图谱构建及产量与纤维品质QTL定位[D];浙江大学;2009年
10 杨昶;棉花抗黄萎病基因分子标记定位研究[D];南京农业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王淑芳;陆地棉纤维相关性状的遗传及分子标记研究[D];中国农业科学院;2005年
2 潘玉欣;转基因抗虫棉品种DNA指纹图谱建立和遗传多样性评价[D];河北农业大学;2005年
3 王娟;渝棉1号优质纤维QTL的标记与定位[D];南京农业大学;2007年
4 李朋波;陆地棉纤维品质性状遗传与分子标记研究[D];中国农业大学;2005年
5 张保才;AB-QTL法定位海岛棉优异纤维品质基因和抗黄萎病基因[D];中国农业科学院;2006年
6 王永波;陆地棉重组自交系成熟纤维品质与超分子结构的研究[D];河南大学;2012年
7 吴世秀;棉花不同杂交类型后代主要性状的遗传效应比较分析[D];河南科技学院;2010年
8 郑风敏;陆地棉F_2与F_(2:7)重组近交系群体图谱比较[D];西南大学;2010年
9 王力华;棉花黄萎病毒素诱导表达的陆地棉cDNA序列的克隆与定位[D];中国农业科学院;2003年
10 宋丽艳;陆地棉耐盐相关基因GhVP与GhSAMS的克隆、分析与表达[D];中国农业科学院;2010年
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