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《中国农业科学院》 2011年
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陆地棉双列杂交的遗传效应及表达谱分析

杨代刚  
【摘要】:棉花是我国也是全球最重要的纤维作物,以陆地棉为主。研究陆地棉品种双列杂交的遗传效应及表达谱,为选择骨干亲本、预测杂种优势及分子设计育种提供理论依据。 本文以来源不同的10个陆地棉品种为亲本,按双列杂交配制45个正交F_1及其45个F_2,2008~2010年在安徽望江、河南安阳和新疆阿克苏进行同步试验,调查了8个农艺、经济性状,检测了5项纤维品质指标,2008年取盛花期幼蕾进行基因芯片分析。以ADAA与环境互作的遗传模型和条件分析方法及QTLNetwork V3.0新型软件进行数据分析。主要结果如下: 1、8个农艺、经济性状的遗传主效应及互作效应不同程度起作用。单株铃数、单铃重、衣分、子指、皮棉产量的加加上位性效应和衣分、子指的加加上位性×环境互作效应正向极显著。单铃重、衣分、子指的h_G~2较高,早代选择和异地选择有效;株高、果枝数、单株铃数受环境影响较大,直接选择不大可靠。果枝数、单株铃数、子棉产量和皮棉产量H_(GE)~2较高(31.4%~51.8%),在特定环境可利用杂种优势。以9018、中棉所41、sGK958和2028为亲本可同步改良2~3个产量组分(特别是衣分)而显著提高后代皮棉产量。2028的衣分和子指的加性效应和加加上位性效应、sGK958的衣分和子指的加性效应及其衣分的加加上位性效应均正向极显著,育种价值较大。以3392154-55为亲本可改良后代铃重而提高皮棉产量。 2、纤维品质的各遗传效应及其与环境的互作效应差异较大。比强度主要受加性效应控制,纯系育种是遗传改良的有效途径。上半部平均长度的h_G~2和HG2较高,可在早代选择,特定环境也可利用杂种优势。整齐度指数、伸长率和马克隆值V_e / V_P超过40%,直接选择效果较差。新陆中9号和sGK958是优质亲本,育高产优质品种首选sGK958作亲本。 3、遗传相关分析表明,提高衣分改良皮棉产量效果好,不同环境选择有效;但选高产又优质的品种,衣分不宜过高。子指可间接选择纤维品质。特定环境中,提高单铃重可提高皮棉产量和比强度;选植株高的品种,也可间接改良皮棉产量。选纤维长、比强高、马值适中的品系和优势组合是可能的。 4、主效应杂种优势分析表明,子棉、皮棉产量F_1和F_2的平均优势和超亲优势均较大,纤维品质平均优势较小,超亲优势均为负值。7个F_1的皮棉产量和纤维品质较协调。 5、对皮棉产量的贡献率分析结果,株高、果枝数、单株成铃数、单铃重和衣分的CR_(D(C→T))正向极显著且较大(57.70%~86.80%),选显性效应高的组合,可提高其皮棉产量。衣分的CR_(AE(C→T))和CR_(DE(C→T))正向极显著且较高(35.91%~36.43%),在特定环境,选高衣分可显著提高选系的皮棉产量;选衣分显性效应高的组合,其皮棉产量会提高。 6、取盛花期幼蕾,利用基因芯片技术进行表达谱统计分析。检测到73个与皮棉产量显著相关的数量性状转录子(QTTs),其中10个遗传率大于3%。与皮棉产量对应的加性方差小,显性方差大;与产量构成因素对应的加性方差较大,显性方差较小。9018和sGK958的基因对皮棉产量的加性效应贡献值较高,可用于高产育种。相同基因对不同亲本的加性效应贡献值不尽相同。基因对组合皮棉产量显性效应总预测值的贡献多数较高,对其显性效应贡献值具有显著影响的QTT不同,对其皮棉产量及其构成因素有影响的QTT不同,说明其作用机制也不同。
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