短季棉早熟不早衰生化遗传机制及QTL定位

【摘要】：针对短季棉在生产上存在早熟早衰的问题,选用3个早熟不早衰类型的短季棉品种(系)和3个早熟早衰类型的短季棉品种(系)作为研究材料,采用双列杂交方法,从短季棉产量性状、早熟性状、品质性状和生化性状等方面,系统研究短季棉早熟不早衰的遗传机理。主要研究结果如下: 籽棉产量、皮棉产量、农分、铃重、铃数遗传以显性效应及显性与环境的互作效应为主,同时还存着加加上位性效应和加性与环境的互作效应。霜前花率以加性与环境互作效应为主,同时还存在着上位性与环境互作效应和加性效应;始蕾期和果枝始节以显性和显性的互作效应为主,同时还存在着加加上位性效应;始花期、始絮期以显性效应和加性效应为主,同时还存在着上位性与环境互作效应。纤维长度、纤维比强度、麦克隆值、纤维反射率、黄度和纺纱均均匀指数均以显性效应和显性与环境互作效应为主。同时明确了主要农艺性状之间遗传关系。 叶绿素含量、CAT、POD、SOD活性,早熟不早衰类型亲本高于早衰类型,以早熟不早衰类型的品种作亲本,其后代F_1有一定程度的超亲优势和中亲优势,但其F_2代明显降低;MDA含量,早衰类型的亲本始终高于早熟不早衰类型,以早熟不早衰类型品种为亲本的杂交后代,MDA含量的始终低于早衰类型的亲本。 首次将短季棉生化指标作为一种性状进行遗传研究,叶绿素存在加加上位效应、加性与环境互作效应、显性与环境互作效应;CAT和POD遗传以显性效应和显性与环境互作效应为主,同时还存在着加加上位效应和加性与环境互作效应。SOD的遗传以上位性与环境互作效应、显性与环境互作效应为主,同时存在着显著加性效应。MDA的遗传以上位性与环境互作效应、显性效应、显性与环境互作效为主。还首次检测到这些性状同时存在母体效应、父体效应以及母体、父体与环境互作效应。 研究了早熟不早衰短季棉主要农艺性状与生化性状间的遗传关系,从而为短季棉生化遗传辅助选择提供依据。 首次建立了以陆陆短季棉为亲本的第一张分子标记遗传连锁图谱,并将不同时期的生化性状定位在不同的连锁群或染色体上。利用SSR、SRAP和TRAP组合引物对陆陆短季棉进行多态性筛选;用279个F_2群体进行遗传连锁图谱构建,筛选出多态性引物89对,有32对多态性引物表现共显性,获得124个多态性位点,有94个多态性位点进入21个连锁群(LOD≥3.0);每个连锁群包含2—17个标记,每个连锁群的长度在0.4—83cM,标记间的最小遗传距离为0.1cM,最大遗传距离为34.2cM,总长度为648.4cM,覆盖棉花基因组总长度的13.0%。有4个连锁群与相应的染色体相对应。 首次检测到控制短季棉叶绿素含量、抗氧化系统酶(CAT、POD、SOD)活性、MDA含量的16个QTL;农艺性状的20个QTLs。其中CAT有2个QTL,能解析11.7%和73.2%表型变异率,SOD有2个QTL,能解析5.0%和5.2%表型变异率,叶绿素4个QTL,能解析6.2%—7.2%表型变异率,这8个QTL定位在棉花第18染色体(LG3);POD的1个QTL能解析79.9%表型变异率,MDA有2个QTL,能解析85%—87%表型变异率。因此,将这些标记用于短季棉辅助育种,从而为短季棉生化分子辅助育种提供可能。