短季棉早熟不早衰生化遗传机制及QTL定位

论文摘要

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F1有一定程度的超亲优势和中亲优势,但其F2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F2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。

论文目录

第一章绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 短季棉的发展

1.2.2 短季棉的种植类型

1.2.3 短季棉遗传研究进展

1.2.3.1 短季棉产量、品质性状遗传研究进展

1.2.3.2 短季棉早熟性状遗传研究进展

1.2.4 棉花的生理生化及遗传研究

1.2.4.1 早熟不早衰短季棉的生理生化研究

1.2.4.2 抗氧化系统保护酶的种类及作用

1.2.4.3 活性氧种类及其作用

1.2.4.4 抗氧化系统保护酶分子生物学研究进展

1.2.4.5 分子标记及其在棉花遗传育种上的应用.

1.3 研究内容和方法

第二章早熟不早衰短季棉的农艺性状的遗传分析

2.1 材料与方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 田间试验设计

2.1.3 田间性状调查方法

2.1.4 实验数据分析方法

2.2 结果与分析

2.2.1 产量性状及构成因素的表现及遗传特性

2.2.1.1 早熟不早衰短季棉产量及构成因素性状的表现

2.2.1.2 早熟不早衰短季棉产量及构成因素性状的遗传特性

2.2.2 早熟性状的表现及遗传特性

2.2.2.1 短季棉早熟不早衰亲本及后代的早熟性状表现

2.2.2.2 短季棉早熟不早衰亲本及后代的早熟性状遗传特性

2.2.3 纤维品质性状的表现及遗传特性

2.2.3.1 早熟不早衰品种及后代的纤维品质性状表现

2.2.3.2 早熟不早衰品种及后代的纤维品质性状遗传特性

2.2.4 早熟不早衰短季棉农艺性状的遗传和表型相关关系

2.2.4.1 与产量有关的性状之间的遗传和表型相关关系

2.2.4.2 与早熟有关的性状之间的遗传和表型相关关系

2.2.4.3 与纤维品质有关的性状之间的遗传和表型相关关系

2.2.4.4 与产量有关性状和早熟性状间的遗传和表型相关关系

2.2.4.5 与产量有关性状和纤维品质性状之间的遗传和表型相关关系

2.2.4.6 与早熟性有关性状和纤维品质性状之间的遗传和表型相关关系

2.3 本章小结

第三章早熟不早衰短季棉的生化性状的遗传分析

3.1 试验材料与方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 田间取样方法

3.1.3 生理生化测定方法

3.1.4 数据处理及分析方法

3.2 结果与分析

3.2.1 早熟不早衰亲本及后代在不同发育时期生化物质的变化

3.2.1.1 不同生长发育时期叶绿素含量的变化

3.2.1.2 不同生长发育时期抗氧化系统保护酶活性的变化

3.2.2 短季棉早熟不早衰相关生化性状的遗传分析

3.2.3 不同发育时期抗氧化系统保护酶活性的遗传特性

3.2.4 早熟不早衰短季不同发育时期生化性状之间的相关关系

3.3 本章小结

3.3.1 早熟不早衰短季棉亲本及后代不同生育时期生理生化的变化

3.3.2 早熟不早衰短季棉不同生育时期生化物质的遗传特性

3.3.3 早熟不早衰短季棉不同生育时期生化物质的之间相关关系

第四章早熟不早衰短季棉的农艺、生化性状间的遗传相关分析

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 田间取样方法

4.1.3 生理生化测定方法

4.1.4 数据处理及分析方法

4.2 结果与分析

4.2.1 早熟不早衰短季棉产量相关性状与生化性状间的相关分析

4.2.1.1 产量性状与不同生育时期叶绿素含量的相关关系

4.2.1.2 产量性状与不同生育时期过氧化氢酶（CAT）活性的相关关系

4.2.1.3 产量性状与不同生育时期过氧化物酶（POD）活性的相关关系

4.2.1.4 产量性状与不同生育时期超氧化物歧化酶（SOD）活性的相关关系

4.2.1.5 产量性状与不同生育时期丙二醛（MDA）含量的相关关系

4.2.2 早熟不早衰短季棉早熟性相关性与生化性状间的相关分析

4.2.2.1 早熟性状与不同生育时期叶绿素含量的相关关系

4.2.2.2 早熟性状与不同生育时期过氧化氢酶（CAT）活性的相关关系

4.2.2.3 早熟性状与不同生育时期过氧化物酶（POD）活性的相关关系

4.2.2.4 早熟性状与不同生育时期超氧化物歧化酶（SOD）活性的相关关系

4.2.2.5 早熟性状与不同生育时期丙二醛（MDA）含量的相关关系

4.2.3 早熟不早衰短季棉纤维品质相关性与生化性状间的相关分析

4.2.3.1 纤维品质性状与不同生育时期叶绿素含量的相关关系

4.2.3.2 纤维品质性状与不同生育时期过氧化氢酶（CAT）活性的相关关系

4.2.3.3 纤维品质性状与不同生育时期过氧化物酶（POD）活性的相关关系

4.2.3.4 纤维品质性状与不同生育时期超氧化物歧化酶（SOD）活性的相关关系

4.2.3.5 纤维品质性状与不同生育时期丙二醛（MDA）含量的相关关系

4.3 本章小结

4.3.1 产量性状与生化性状间的相关关系

4.3.2 早熟性状与生化性状间的相关关系

4.3.3 纤维品质性状与生化性状间的相关关系

第五章早熟不早衰短季棉的分子标记连锁图谱构建及 QTL定位

5.1 材料与方法

5.1.1 实验材料

5.1.2 棉株生理生化取样及测定

5.1.3 DNA提取

5.1.4 SSR标记分析

5.1.5 SRAP和TRAP标记分析

5.1.6 数据读取及分析方法

5.1.7 QTL命名

5.2 结果与分析

5.2.1 早熟不早衰短季棉陆陆群体的分子标记连锁图谱的构建

2群体的各种性状的表现'>5.2.1.1 早熟不早衰短季棉陆陆F₂群体的各种性状的表现

5.2.1.2 多态性引物的筛选与群体标记基因型分析

5.2.1.3 分子标记连锁图谱的构建及部分染色体定位

5.2.2 早熟不早衰短季棉农艺及生化性状的QTL标记定位

5.2.2.1 农艺性状的QTL标记定位

5.2.2.2 纤维品质性状的QTL标记定位

5.2.2.3 生化性状的QTL标记定位

5.3 本章小结

5.3.1 构建早熟不早衰短季棉陆陆群体的分子标记连锁图谱

5.3.1 早熟不早衰短季棉主要性状的QTL标记定位

第6章结论与讨论

6.1 结论

6.2 讨论

参考文献

致谢

作者简历

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