陆地棉双列杂交的遗传效应及表达谱分析

论文摘要

棉花是我国也是全球最重要的纤维作物,以陆地棉为主。研究陆地棉品种双列杂交的遗传效应及表达谱,为选择骨干亲本、预测杂种优势及分子设计育种提供理论依据。本文以来源不同的10个陆地棉品种为亲本,按双列杂交配制45个正交F1及其45个F2,2008～2010年在安徽望江、河南安阳和新疆阿克苏进行同步试验,调查了8个农艺、经济性状,检测了5项纤维品质指标,2008年取盛花期幼蕾进行基因芯片分析。以ADAA与环境互作的遗传模型和条件分析方法及QTLNetwork V3.0新型软件进行数据分析。主要结果如下:1、8个农艺、经济性状的遗传主效应及互作效应不同程度起作用。单株铃数、单铃重、衣分、子指、皮棉产量的加加上位性效应和衣分、子指的加加上位性×环境互作效应正向极显著。单铃重、衣分、子指的hG2较高,早代选择和异地选择有效;株高、果枝数、单株铃数受环境影响较大,直接选择不大可靠。果枝数、单株铃数、子棉产量和皮棉产量HGE2较高（31.4%～51.8%）,在特定环境可利用杂种优势。以9018、中棉所41、sGK958和2028为亲本可同步改良2～3个产量组分（特别是衣分）而显著提高后代皮棉产量。2028的衣分和子指的加性效应和加加上位性效应、sGK958的衣分和子指的加性效应及其衣分的加加上位性效应均正向极显著,育种价值较大。以3392154-55为亲本可改良后代铃重而提高皮棉产量。2、纤维品质的各遗传效应及其与环境的互作效应差异较大。比强度主要受加性效应控制,纯系育种是遗传改良的有效途径。上半部平均长度的hG2和HG2较高,可在早代选择,特定环境也可利用杂种优势。整齐度指数、伸长率和马克隆值Ve / VP超过40%,直接选择效果较差。新陆中9号和sGK958是优质亲本,育高产优质品种首选sGK958作亲本。3、遗传相关分析表明,提高衣分改良皮棉产量效果好,不同环境选择有效;但选高产又优质的品种,衣分不宜过高。子指可间接选择纤维品质。特定环境中,提高单铃重可提高皮棉产量和比强度;选植株高的品种,也可间接改良皮棉产量。选纤维长、比强高、马值适中的品系和优势组合是可能的。4、主效应杂种优势分析表明,子棉、皮棉产量F1和F2的平均优势和超亲优势均较大,纤维品质平均优势较小,超亲优势均为负值。7个F1的皮棉产量和纤维品质较协调。5、对皮棉产量的贡献率分析结果,株高、果枝数、单株成铃数、单铃重和衣分的CRD（C→T）正向极显著且较大（57.70%～86.80%）,选显性效应高的组合,可提高其皮棉产量。衣分的CRAE（C→T）和CRDE（C→T）正向极显著且较高（35.91%～36.43%）,在特定环境,选高衣分可显著提高选系的皮棉产量;选衣分显性效应高的组合,其皮棉产量会提高。6、取盛花期幼蕾,利用基因芯片技术进行表达谱统计分析。检测到73个与皮棉产量显著相关的数量性状转录子（QTTs）,其中10个遗传率大于3%。与皮棉产量对应的加性方差小,显性方差大;与产量构成因素对应的加性方差较大,显性方差较小。9018和sGK958的基因对皮棉产量的加性效应贡献值较高,可用于高产育种。相同基因对不同亲本的加性效应贡献值不尽相同。基因对组合皮棉产量显性效应总预测值的贡献多数较高,对其显性效应贡献值具有显著影响的QTT不同,对其皮棉产量及其构成因素有影响的QTT不同,说明其作用机制也不同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数量性状遗传的变异特点及分析方法
• 1.1.1 数量性状遗传变异特点
• 1.1.2 数量性状的遗传分析方法及其应用
• 1.2 作物杂种优势的概念及其遗传基础
• 1.3 棉花杂种优势利用
• 1.3.1 数量遗传模型分析
• 1.3.2 配合力分析
• 1.3.3 基因差异表达分析
• 1.4 作物分子设计育种
• 1.5 研究的目的与意义
• 第二章 重要农艺、经济性状和纤维品质等性状在各环境的总体表现
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 田间试验设计
• 2.1.3 田间调查项目及标准
• 2.1.4 田间试验数据搜集
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 重要农艺、经济性状在各试验环境的总体表现
• 2.2.2 纤维品质性状在各试验环境的总体表现
• 2.3 讨论
• 第三章 重要农艺、经济性状和纤维品质性状的遗传分析
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 重要农艺、经济性状的遗传分析
• 3.2.1.1 方差分量组成和遗传率分析
• 3.2.1.2 亲本农艺、经济性状的遗传效应及其与环境的互作效应
• 3.2.1.3 杂交组合农艺、经济性状的遗传效应及其与环境的互作效应
• 3.2.2 纤维品质性状的遗传分析
• 3.2.2.1 方差分量组成和遗传率分析
• 3.2.2.2 亲本纤维品质性状的遗传效应及其与环境的互作效应
• 3.2.2.3 杂交组合纤维品质性状的遗传效应及其与环境的互作效应
• 3.3 讨论
• 第四章 性状之间的遗传相关分析
• 4.1 材料与方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 重要农艺、经济性状间的遗传相关分析
• 4.2.1.1 重要农艺、经济性状间的表型相关和基因型相关分析
• 4.2.1.2 重要农艺、经济性状之间的相关系数分解
• 4.2.2 纤维品质性状间的遗传相关分析
• 4.2.2.1 纤维品质性状间的表型相关和基因型相关分析
• 4.2.2.2 纤维品质性状之间的相关系数分解
• 4.2.3 农艺、经济性状与纤维品质性状间相关分析
• 4.2.3.1 农艺、经济性状与纤维品质间的表型相关和基因型相关分析
• 4.2.3.2 农艺、经济性状与纤维品质性状间的相关系数分解
• 4.3 讨论
• 第五章 性状的杂种优势分析
• 5.1 材料与方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 重要农艺、经济性状的杂种优势分析
• 5.2.2 纤维品质性状的杂种优势分析
• 5.3 讨论
• 第六章 遗传贡献率分析
• 6.1 材料与方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 相关农艺、经济性状对皮棉产量的遗传贡献率分析
• 6.2.1.1 农艺、经济性状对皮棉产量各遗传方差分量的贡献
• 6.2.1.2 农艺、经济性状对亲本皮棉产量的加性效应的贡献
• 6.2.1.3 农艺、经济性状对组合皮棉产量的显性效应的贡献
• 6.2.1.4 农艺、经济性状对亲本皮棉产量的加加上位性效应的贡献
• 6.2.1.5 农艺、经济性状对组合皮棉产量的加加上位性效应的贡献
• 6.2.2 农艺、经济性状对主要纤维品质性状的遗传贡献率分析
• 6.2.2.1 农艺、经济性状对上半部平均长度的遗传贡献率分析
• 6.2.2.2 农艺、经济性状对断裂比强度的遗传贡献率分析
• 6.2.2.3 农艺、经济性状对马克隆值的遗传贡献率分析
• 6.3 讨论
• 第七章 与产量性状相关的QTT表达谱分析
• 7.1 材料与方法
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 与皮棉产量显著相关的数量性状转录子
• 7.2.2 基因对皮棉产量及其构成因子的方差分量贡献率
• 7.2.3 基因的加性效应贡献值
• 7.2.4 基因的显性效应贡献值
• 7.3 讨论
• 第八章 全文结论
• 8.1 主要研究结果
• 8.2 主要创新点
• 8.3 不足处与下一步研究的方向
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历