陆地棉杂种优势及相关性状的遗传分析

论文摘要

棉花是重要的经济作物，近年来，杂交棉在长江流域、黄河流域已大面积种植。因此，有必要摸索一套杂交棉育种的组配方法，为骨干亲本的构建和应用提供理论依据。本研究选择9个适合黄河流域种植的陆地棉品种（系）作亲本，交配了一套半双列杂交，应用Gardner and Eberhart模型，从群体的角度，分析了多环境下陆地棉杂种优势和配合力反映；并进一步比较了亲本的分子和表型遗传距离与Gardnerand Eberhart模型所估算的多个遗传效应值及F1表现间的关系，探索杂种优势预测的效果。此外，还分析了个别杂交种后代的开花期、叶形、叶片衰老的遗传变异及后代选择效果等，主要结果和结论如下：1．首次应用Gardner and Eberhart模型，分析了陆地棉的杂种优势和配合力反映，结果表明大多数经济和品质性状的品种、杂种优势、杂交组合效应显著，平均杂种优势和品种杂种优势效应不显著，说明加性效应是陆地棉大多数性状杂种优势的遗传基础。通过比较9个亲本产量和产量组成因素的品种、一般配合力（GCA）和品种杂种优势的效应值，表明中棉所41、邯郸109、鲁研棉28是杂种优势利用中比较好的亲本。F1的大多数性状表现群体平均优势，但群体超亲优势的比例偏低。此外，通过比较亲本和杂交种的遗传和表型相关，发现亲本杂交后部分性状间的遗传关系发生了变化。以上结果表明，可以利用杂种优势改良或提高棉花的大多数性状，在选育杂交棉时，应着重提高结铃数，保持适当的铃重和衣分，协同提高纤维品质。2．通过比较分析9个陆地棉品种（系）的分子和表型遗传距离与杂种优势的关系，表明分子和表型遗传距离达极显著的正相关；分别与F1的单株结铃数、籽棉产量、皮棉产量以及纤维比强度达极显著的负相关，与杂交组合12个农艺性状的SCA效应值均不显著；9亲本的分子和表型平均遗传距离与大多数性状的品种和GCA效应值为显著的负相关，与大多性状的品种杂种优势效应值不显著。3．利用主基因和多基因混合模型控制分析了抗3×超鸡463和邯郸109×鸡叶98两个杂交组合的多个世代的开花期遗传。两个杂交组合的F2群体在两年试验中开花期均表现连续分布，但偏离正态分布。应用联合世代分析法对开花期进行主基因-多基因混合遗传模型分析，证明陆地棉开花期的遗传受一对加性效应的主基因和加性-显性效应的多基因控制；一介和二介模型的遗传参数的结果表明，组合间主基因的加性效应和多基因的显性效应有正、负的差别；结果还表明很难确定开花期与叶形的关系。4．应用联合尺度检验法分析了抗3×超鸡463和邯郸109×鸡叶98两个杂交组合的多个世代的叶形性状的数量遗传。对于叶面积、叶裂宽度、叶柄长度及叶裂的长／宽比性状的遗传，六参数模型比三参数模型（加-显模型）更合适，说明上位性效应在叶形变异中的重要性；而叶周长的遗传选择了不同的模型。控制叶形单个性状的最小基因数在0—2之间，控制叶形最小基因数的总和分别为6（抗3×超鸡463）和2（邯郸109×鸡叶98）。结果表明叶形变异在后代的选择是有效的。5．通过对9个棉花品种（系）开花前后相对叶绿素含量（SPAD值）的变化，确定开花后35天的叶片SPAD值，最好是和开花当天的差值，可用来预测棉花早衰的程度。利用SPAD差值和衰老分级两种方法调查了杂交组合抗3×超鸡463构建的6个世代群体的叶片早衰，应用联合尺度检验法进行世代均值分析，结果表明两种方法的分析结果比较一致，叶片的早衰主要由加性效应控制，不存在显性和上位性效应遗传，早代选择是有效的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1. 作物杂种优势的概念及遗传基础
• 2. 棉花杂种优势的利用
• 3. 棉花杂种优势的研究方法及进展
• 3.1 配合力分析与杂种优势
• 3.2 数量遗传模型与杂种优势
• 3.3 QTLs与杂种优势
• 3.4 遗传距离与杂种优势
• 3.5 基因差异表达与杂种优势
• 3.6 表观遗传与杂种优势
• 4. 棉花连锁图谱和QTLs的研究
• 5. 棉花叶形的相关研究
• 6. 作物分子辅助育种的相关研究
• 6.1 分子辅助选择的主要研究方向
• 6.2 影响分子标记辅助选择的因素
• 7. 本研究的目的和意义
• 第二章 陆地棉杂种优势和配合力分析
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 试验设计和安排
• 2.1.3 田间调查和数据收集
• 2.1.4 统计分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 农艺性状的结果与分析
• 2.2.1.1 株高和果枝数遗传变异组分
• 2.2.1.2 株高和果枝数遗传效应的估计
• 2.2.2 产量组成的结果与分析
• 2.2.2.1 产量组成的遗传变异组分
• 2.2.2.2 产量组成的遗传效应估计
• 2.2.3 产量的结果与分析
• 2.2.3.1 产量的遗传变异组分
• 2.2.3.2 产量的遗传效应估计
• 2.2.4 纤维品质性状的结果与分析
• 2.2.4.1 纤维品质性状的遗传变异组分
• 2.2.4.2 纤维品质性状的遗传效应估计
• 2.2.5 杂种优势
• 2.2.6 产量和纤维品质性状的相关
• 2.2.6.1 遗传相关
• 2.2.6.2 表型相关
• 2.2.6.3 遗传和表型相关的比较
• 2.3 讨论
• 2.3.1 株高和果枝数的配合力和杂种优势
• 2.3.2 产量组成因素和产量的配合力和杂种优势
• 2.3.3 纤维品质性状的配合力和杂种优势
• 2.3.4 产量和纤维品质性状的相关
• 第三章 棉花表型和分子遗传距离与杂种优势关系的比较分析
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 田间调查和数据收集
• 3.1.3 DNA提取
• 3.1.4 SSR标记方法
• 3.1.5 统计分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 亲本的多态性
• 3.2.2 遗传距离
• 3.2.3 聚类分析
• 3.2.4 遗传距离与杂种优势及SCA的关系
• 3.2.5 亲本的平均遗传距离与遗传效应估计值的关系
• 3.3 讨论
• 第四章 鸡脚叶陆地棉相关性状的遗传分析
• 第一节 自然环境下陆地棉开花期的遗传
• 4.1.1 材料和方法
• 4.1.1.1 材料
• 4.1.1.2 田间试验和数据收集
• 4.1.1.3 统计分析
• 4.1.2 结果与分析
• 4.1.2.1 田间试验
• 4.1.2.2 开花期的正态分布
• 4.1.2.3 联合世代分析
• 4.1.3 讨论
• 第二节 陆地棉叶形性状的数量遗传分析
• 4.2.1 材料和方法
• 4.2.1.1 材料
• 4.2.1.2 田间试验
• 4.2.1.3 数据调查
• 4.2.1.3 统计和遗传模型
• 4.2.2 结果与分析
• 4.2.2.1 叶形性状间的相关
• 4.2.2.2 基因行为、遗传力和最小基因数
• 4.2.3 讨论
• 第三节 陆地棉叶片早衰的遗传分析
• 4.3.1 材料和方法
• 4.3.1.1 材料
• 4.3.1.2 田间试验和数据收集
• 4.3.1.3 统计和遗传分析
• 4.3.2 结果与分析
• 4.3.2.1 早衰指标的确定
• 4.3.2.2 田间试验分析
• 4.3.2.3 基因行为
• 4.3.2.4 遗传力、最小基因数和遗传获得量
• 4.3.2.5 叶面积与叶片衰老的关系
• 4.3.3 讨论
• 第五章 鸡脚叶陆地棉相关性状的QTLS分析
• 5.1 材料和方法
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 作图群体的构建
• 5.1.3 农艺性状考察
• 5.1.4 DNA提取
• 5.1.5 SSR标记
• 5.1.6 SRAP标记
• 5.1.7 读取数据及分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 连锁图谱的构建
• 5.2.2 QTLs检测
• 5.3 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介