棉花远缘杂交种质及部分湖北省品种的遗传多样性研究

论文摘要

种质资源及其创新是新品种选育的基础工作。棉属野生种具有许多优良基因,它们在棉花育种过程中具有重要的应用价值,并且具有丰富的遗传多样性。通过远缘杂交手段把这些优良基因转育到陆地棉中,可以拓宽棉花种质资源的遗传基础。本研究用62对SSR分子标记引物对97份棉花远缘杂交种质材料（涉及17个棉属种或陆地棉种系）和湖北省不同时期主要推广的28份陆地棉品种分别进行分析,并结合远缘杂交种质材料的产量、纤维品质和抗病性等性状进行分析。62对SSR引物对试验材料扩增出多态性带223条,每个引物获得的多态性带数在2～10之间,平均每对引物扩增3.60条多态性条带。其中扩增多态性条带2～4条的引物占全部引物的79%,扩增5条以上的占21%。表明这些分子标记具有很高的扩增多态性。数据处理采用NTSYS-pc version 2.11统计分析软件,采用Jaccard’s相似系数UPGMA法进行聚类。本研究的目的是试图评价棉花远缘杂交种质的创新效果,筛选出具有育种应用价值的种质材料。本研究得出以下主要结论:1.62对SSR分子标记扩增结果把97份棉花远缘杂交种质材料分为4个类群,各类群中大部分种质材料的聚类结果都与系谱相符合。种质材料间的成对相似系数平均值为0.833,分布范围为0.659～0.974,结果表明这些材料的遗传基础相对狭窄,并且发现具有海岛棉血统的种质材料由于其来源途径不同,导致它们的聚类结果也不同,表现为其成对遗传相似系数变化幅度最大。2.通过对97份棉花远缘杂交种质材料中的前70份种质材料的13个田间农艺性状数据聚类和材料之间欧式遗传距离分析:它们被分为6个类群。材料1（具有阔叶棉血统）和材料39（具有亚洲棉、非洲异常棉棉、陆地棉和海岛棉血统）由于其特殊性被分别单独聚到第1和第6类群,除此之外其它的材料被聚为4个类群。它们之间的欧式遗传距离平均值为5.24,分布范围为1.6～28.08。只有材料1与其它各材料之间的欧式遗传距离较大,其它材料之间的欧式遗传距离较小。表明大部分材料的遗传基础狭窄,遗传多样性相对较低。3.供试材料的主要农艺性状整体表现为抗病性和产量性状的变异程度大于纤维品质的变异程度,这表明在种质材料的选择上,更大程度的倾向于优质纤维的选择。4.根据来源于不同血统的材料对纤维品质改良的作用进行比较发现:异常棉和瑟伯氏棉对纤维的比强度有较大的提高作用;此外,异常棉还对纤维长度有较大的提高作用;海岛棉和陆地棉杂交后再进行自交的材料纤维品质整体表现比较优异,而具有海岛棉血统的其它的种质材料的纤维品质一般。表明不同的属或种对纤维品质的影响具有不同的作用,而相同属或种由于其来源方式的不同对纤维品质的改良作用也不同。5.得到5个纤维品质优良配套的种质材料。它们分别来自于具有海岛棉血统、辣根棉血统、瑟伯氏棉血统和异常棉血统的种质材料。暗示这几个血统的棉种对纤维品质整体改良起到了重要作用。找到了一批产量较高的种质材料,发现这些材料的高产主要依赖其单株结铃数的数量。6.筛选到了一批抗枯、黄萎病的种质材料。其中高抗枯、黄萎病的材料有6份;兼抗（抗枯萎病、高抗黄萎病）材料有5份;耐枯萎病、抗黄萎病的材料有11份;感枯萎病、耐黄萎病的材料有20份。这些筛选到的抗枯、黄萎病的种质材料分别是来源于具有瑟伯氏棉、异常棉、亚洲棉、海岛棉、非洲棉、阿拉伯棉、雷蒙德氏棉、辣根棉、阔叶棉、比克氏棉、毛棉、索马里棉、鲍莫尔氏棉等血统的种质材料。结果表明这些棉属野生种或栽培种具有抗枯黄萎病的优良特性,这和前人的研究结果相符。7.对28份湖北省棉花品种进行聚类分析的结果表明,在遗传相似系数为0.882时,28份品种被分为5个类群。相似系数分布范围为0.73～0.955,平均值为0.859。以上表明:28份品种间亲缘关系相对较近,表现遗传基础狭窄。8.根据28份湖北省棉花品种的不同推广时期,对其产量、纤维品质和抗病性进行比较分析,发现皮棉产量、铃重、比强度和衣分在历次更新品种过程中均有不同程度的增长。这些品种表现丰产性较好,纤维长度优良,但马克隆值偏大,比强度偏低,缺乏纤维品质整体配套的优质棉品种,其中大部分品种是中熟品种,品种类型缺乏多样性。此外,我们还发现早期的品种不抗病,后期的品种大多抗病和耐病。近年来,湖北省棉花的枯黄萎病病田多为混生,因此培育兼抗枯、黄萎病的品种是湖北省今后棉花育种的重点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词及中英文对照
• 第一部分 棉花远缘杂交种质材料的遗传多样性分析
• 1 前言
• 1.1 课题的提出
• 1.2 棉花远缘杂交研究
• 1.2.1 远缘杂交在棉花育种研究中的意义
• 1.2.2 棉花远缘杂交的障碍
• 1.2.3 棉花远缘杂交研究进展
• 1.3 DNA分子标记在作物种质资源评价上的应用
• 1.3.1 亲缘关系的研究
• 1.3.2 遗传多样性的研究
• 1.3.3 遗传多样性研究的其它方法
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 试验技术路线及性状考察
• 2.3 棉花总DNA提取
• 2.4 SSR标记分析
• 2.5 数据统计与结果分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 SSR分子标记对种质材料的遗传多样性分析
• 3.1.1 引物多态性分析
• 3.1.2 SSR分子标记聚类分析
• 3.1.3 种质材料间遗传相似系数的分析
• 3.1.3.1 种质材料间遗传相似系数的分布
• 3.1.3.2 不同种质类型间成对遗传相似系数的比较
• 3.2 种质材料主要农艺性状的遗传多样性分析
• 3.2.1 参试种质材料主要农艺性状数据的聚类分析
• 3.2.2 不同类群间种质材料的主要农艺性状表现
• 3.2.3 主要农艺性状欧式遗传距离的分布
• 3.2.4 具有不同血缘的种质材料间平均欧式遗传距离的分析
• 3.2.5 不同种质材料之间主要农艺性状的差异比较
• 3.2.6 各种血缘种质材料对纤维品质改良效果比较分析
• 3.2.7 5份优质纤维材料之间的比较
• 3.2.8 远缘杂交种质材料抗枯、黄萎病的比较
• 3.2.9 远缘杂交材料的产量分析
• 4 讨论
• 4.1 远缘杂交种质材料的遗传多样性分析
• 4.2 棉属野生资源对陆地棉的种质创新效果分析
• 4.3 远缘杂交是拓宽棉花种质资源遗传多样性的重要途径
• 第二部分 湖北省部分棉花品种的遗传多样性分析
• 1 前言
• 1.1 课题的提出
• 1.2 湖北省棉花育种主要历程与品种更换
• 1.3 湖北省部分棉花品种（品系）系谱分析
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 棉花总DNA提取
• 2.3 SSR标记分析
• 2.4 数据统计与结果分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 引物多态性
• 3.2 湖北省主要推广品种的遗传多样性分析
• 3.2.1 品种间的聚类分析
• 3.2.2 品种间遗传相似系数的分析
• 3.3 湖北省部分棉花品种产量及纤维品质的比较
• 3.4 湖北省棉花品种抗性分析
• 4 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 1.棉花DNA的提取
• 1.1 提取棉花总DNA
• 1.2 总DNA的纯化
• 1.3 总DNA浓度测定
• 1.4 DNA纯度的电泳检测
• 2.SSR标记的PCR扩增体系、扩增程序及电泳程序
• 3.聚丙烯酰胺凝胶的电泳
• 3.1 相关储备液
• 3.2 变性PAGE凝胶的制备
• 3.3 聚烯酰胺凝胶电泳
• 3.3.1 预电泳
• 3.3.2 PCR产物变性
• 3.3.3 电泳
• 4.银染方法
• 5.本实验所用的SSR分子标记名称及序列