棉花早熟性、产量和纤维品质性状的遗传分析和QTL定位

论文摘要

我国耕地面积少,粮棉争地矛盾突出,早熟棉品种的选育和推广,可以缓解粮棉争地的矛盾。在改善现有棉花品种的早熟性的同时,需要协调早熟与高产、早熟与优质的矛盾。随着现代育种技术手段的提高,需要将分子育种技术与常规育种相结合,来进一步提高早熟棉产量和纤维品质。本文对棉花早熟性状、产量性状和纤维品质性状进行了遗传研究,并对性状做了QTL定位研究,结果表明:1.棉花早熟性、产量和纤维品质性状的遗传分析在棉花早熟性状中,生育期、出苗-现蕾、始花-吐絮和果枝始节4个性状受加性效应和显性效应共同控制,现蕾-始花以加性效应为主;在棉花产量因素中,皮棉产量、单铃重和衣分受加性效应和显性效应共同控制,籽指只存在极显著的显性效应;纤维品质性状中,纤维长度、马克隆值、整齐度、伸长率同时存在极显著的加性效应和显性效应,比强度存在极显著的加性效应和0.1显著水平显性效应,成熟度只存在极显著的显性效应,没有检测到加性效应。早熟性状、产量性状、纤维品质性状的机误方差占表现型方差的比值均达极显著水平,表明这些性状容易受环境条件的影响。在早熟性状中,生育期的广义遗传率最高（88%）,果枝始节的狭义遗传率最高（49%）,出苗-现蕾的广义遗传率和狭义遗传率都为最低;在产量性状,衣分的广义遗传率（74%）和狭义遗传率（65%）均为最高,单株皮棉产量的广义遗传率（73%）较高,狭义遗传率（23%）较低,单铃重、籽指的狭义遗传率均较低;单株籽棉产量的广义遗传率（73%）很高,但狭义遗传力（28%）低,单株结铃数的广义遗传率为44%,狭义遗传率为23%。在纤维品质中,伸长率的广义遗传率最高（73%）,纤维长度的狭义遗传率最高（49%）,比强度的广义遗传率（21%）和狭义遗传率（16%）均很低。在早熟性状中,生育期与其它4个性状都存在显著的正相关,生育期与始花-吐絮的表型和遗传相关系数均较高,分别达0.827、0.895,且表型相关系数最高;在产量性状中,单株皮棉产量与衣分和单铃重的遗传和表型相关系数都为正相关,且达到显著水平,皮棉产量与籽指为负相关;马克隆值与纤维成熟度呈极显著的遗传和表型正相关,遗传和表型相关系数分别高达0.730和0.646,纤维整齐度与比强度呈显著表型和遗传正相关,遗传相关系数达显著水平,比强度与伸长率呈显著的遗传和表型负相关。棉花早熟性状与产量性状之间,除现蕾-始花与单铃重和籽指为正相关,其它均表现为负相关;早熟性状与纤维品质性状大多呈不显著遗传表性负相关,两性状彼此制约不明显。通径分析表明:早熟性状中吐絮期对生育期的效应最大,通径系数为0.690,现蕾的通径系数（0.449）次之;产量性状对生育期的直接通径系数中,单株籽棉产量和单株皮棉产量均很高,而且通过其他性状对生育期的影响间接通径系数值也很高;纤维品质中马克隆值、纤维成熟度、纤维长度对生育期的通径系数为负值,且马克隆值的通径系数最大,对生育期的效应最大。2.棉花性状的QTL定位以两个陆地棉品种鲁棉研19和新丰66的216个F2:3家系为作图群体,共筛选出80个多态性引物,76对SSR标记、4个SRAP组合,构建了第一张包含50个标记位点,总长398cM遗传连锁图,共检测到8个性状的13个QTL,分布在9个连锁群上,其中3个与早熟性状有关,能解析5.2%15.3%表性变异;4个与产量性状有关,能解析1.8%36.5%表性变异;6个与纤维品质有关,能解析1.9%9.6%表性变异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 国内外研究进展
• 1.1 早熟种质资源研究进展
• 1.2 棉花早熟性状的遗传
• 1.2.1 棉花的早熟性及其性状指标
• 1.2.2 早熟性与产量性状的相关性
• 1.2.3 早熟性与纤维品质性状的相关性
• 1.3 棉花分子标记研究与图谱构建
• 1.3.1 分子标记的类型
• 1.3.1.1 RAPD
• 1.3.1.2 RFLP
• 1.3.1.3 SSR
• 1.3.1.4 AFLP
• 1.3.1.5 SRAP
• 1.3.2 棉花分子遗传图谱构建
• 1.3.2.1 棉花的经典遗传图谱
• 1.3.2.2 棉花的分子遗传图谱
• 1.4 棉花QTL 作图群体及方法
• 1.4.1 作图群体
• 1.4.2 作图方法
• 1.4.2.1 单标记分析法
• 1.4.2.2 区间作图法
• 1.4.2.3 复合区间作图法
• 1.4.2.4 标记回归方法
• 1.4.2.5 QTL 定位的混合线形模型方法
• 1.5 早熟相关性状的QTL 定位
• 2 研究的目的意义
• 3 材料和方法
• 3.1 棉花早熟性及产量和纤维品质性状的遗传分析
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验设计
• 3.2 性状考查及数据统计分析
• 3.3 棉花早熟性、产量及纤维品质性状的QTL 定位
• 3.3.1 作图群体的构建
• 3.3.2 表型性状调查
• 3.3.3 DNA 的提取
• 3.4 SSR 分析
• 3.4.1 SSR 引物
• 3.4.2 SSR 反应体系和PCR 程序
• 3.4.3 电泳准备
• 3.4.4 电泳
• 3.4.5 洗胶
• 3.4.6 标记基因型数据收集和分离比检验
• 3.5 SRAP 分析
• 3.5.1 SRAP 引物
• 3.5.2 SRAP 反应体系和PCR 程序
• 3.6 REMAP 分析
• 3.6.1 REMAP 引物
• 3.6.2 REMAP 反应体系和PCR 程序
• 3.6.3 REMAP 扩增产物的PAGE/银染检测
• 3.7 分子遗传连锁图谱的构建
• 4. 结果与分析
• 4.1 棉花早熟性、产量及纤维品质的性状遗传
• 4.1.1 亲本的早熟性、产量性状及纤维品质表现
• 4.1.2 性状的方差分析
• 4.1.3 早熟性状、产量性状和纤维品质性状的相关性分析
• 4.1.4 性状的通径分析
• 4.1.5 棉花早熟性、产量及纤维品质性状的遗传分析
• 4.1.5.1 参试亲本农艺性状的遗传效应分析
• 4.1.5.2 棉花早熟性、产量和纤维品质性状的遗传效应分析
• 4.1.5.3 棉花早熟性产量和纤维品质性状的遗传率估算
• 4.1.6 杂种优势分析
• 4.2 棉花早熟性、产量及纤维品质性状的 QTL 分析
• 4.2.1 亲本的性状表现
• 4.2.2 F2：3群体性状表现、正态检验及频率分布图
• 4.2.3 F2：3群体性状的相关分析Fi95 The frequency distribution in F2:3 population for yield traits
• 4.2.4 亲本间分子标记的多态性筛选及标记分离
• 4.2.5 连锁分析及图谱构建
• 4.2.6 棉花性状的QTLs 检测
• 5 讨论
• 5.1 棉花早熟性、产量和纤维品质性状的遗传效应
• 5.2 棉花多性状综合选择指数有待研究确立
• 5.3 棉花育种是各优良性状的综合过程，不可顾此失彼
• 5.4 陆地棉品种间的遗传多态性水平
• 5.5 QTL 检测的稳定性和分子标记辅助选择
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文