陸地棉染色體片段代換系產(chǎn)量及纖維品質(zhì)性狀的遺傳分析與主效QTL定位.pdf

1、棉花是世界上重要的經(jīng)濟(jì)作物和棉紡織工業(yè)原料，生產(chǎn)上以陸地棉與海島棉兩個(gè)栽培種為主，其中陸地棉占世界棉花總產(chǎn)的95％。近年來(lái)，由于陸地棉品種遺傳多樣性低，遺傳基礎(chǔ)狹窄，其產(chǎn)量與纖維品質(zhì)改良的難度加大，如何擴(kuò)大陸地棉品種的遺傳基礎(chǔ)成為遺傳研究的重要課題。海島棉是棉屬的1個(gè)四倍體栽培種，具有纖維品質(zhì)優(yōu)良、抗病性強(qiáng)等特點(diǎn)，將海島棉的優(yōu)異基因轉(zhuǎn)移到陸地棉中以拓寬陸地棉品種的遺傳基礎(chǔ)，長(zhǎng)期以來(lái)都是棉花研究的重要方向。
　　陸地棉染色體片段代換

2、系（Chromosome segment substitution lines，CSSLs）是指在陸地棉的遺傳背景中導(dǎo)入1個(gè)或幾個(gè)小的海島棉染色體片段，從而形成一系列的近等基因系。由于其具有遺傳背景清晰、性狀穩(wěn)定等特點(diǎn)，在水稻、玉米、番茄等作物上的應(yīng)用十分廣泛，日益成為作物數(shù)量遺傳、雜種優(yōu)勢(shì)利用與基因聚合育種等研究領(lǐng)域的理想工具。
　　本研究以2套陸地棉染色體片段代換系為材料，按雙列雜交和單交方式分別配制F1，在多個(gè)環(huán)境下考察產(chǎn)量

3、及纖維品質(zhì)相關(guān)性狀的綜合表現(xiàn)，采用統(tǒng)計(jì)分析、ADE遺傳模型以及分子標(biāo)記分析等方法，探討代換系各性狀的綜合表現(xiàn)及相關(guān)關(guān)系，在多環(huán)境下分析其遺傳特性并鑒定產(chǎn)量與纖維品質(zhì)性狀的主效QTL，明確片段代換系產(chǎn)量及纖維品質(zhì)性狀的遺傳特性，為代換系的進(jìn)一步利用提供理論依據(jù)，并為進(jìn)一步開展相關(guān)QTL的精細(xì)定位和分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）奠定基礎(chǔ)。本文主要研究結(jié)果如下：
　?。?）雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)：在兩個(gè)遺傳背景不同的群體中，其F1的雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)也大體

4、一致。鈴重、鈴數(shù)、子棉與皮棉產(chǎn)量的群體平均優(yōu)勢(shì)相對(duì)較大，衣分、子指、纖維長(zhǎng)度、比強(qiáng)度與馬克隆值的群體平均優(yōu)勢(shì)相對(duì)較小，而株高、果枝數(shù)、整齊度與伸長(zhǎng)率的群體平均優(yōu)勢(shì)在不同群體中存在差異。鈴重、鈴數(shù)、子棉與皮棉產(chǎn)量的群體超親優(yōu)勢(shì)相對(duì)較大，衣分相對(duì)較小且存在背景差異，其它性狀的群體超親優(yōu)勢(shì)不明顯或?yàn)樨?fù)值。
　?。?）遺傳效應(yīng)：不同背景（中棉所36或中棉所45）代換系群體的遺傳表現(xiàn)大體一致，產(chǎn)量與纖維品質(zhì)性狀受到遺傳主效應(yīng)以及遺傳與環(huán)境互

5、作效應(yīng)的共同影響，其中鈴重、鈴數(shù)、子棉與皮棉產(chǎn)量以顯性效應(yīng)為主，衣分與子指以加性效應(yīng)為主，株高與果枝數(shù)受環(huán)境影響較大。馬克隆值與整齊度以遺傳效應(yīng)為主，纖維長(zhǎng)度、比強(qiáng)度與伸長(zhǎng)率的遺傳與環(huán)境互作效應(yīng)較大。衣分與子指的狹義遺傳率較高，早期世代選擇能獲得較好的預(yù)期效果。鈴重、子棉與皮棉產(chǎn)量的廣義遺傳率較高，受環(huán)境影響相對(duì)較大，直接選擇結(jié)果不大可靠。株高、鈴數(shù)、子棉與皮棉產(chǎn)量的互作廣義遺傳率相對(duì)較高，在特定環(huán)境條件下可利用雜種優(yōu)勢(shì)。纖維長(zhǎng)度、馬克

6、隆值與比強(qiáng)度的狹義遺傳率與廣義遺傳率均相對(duì)較高，在早期世代選擇相對(duì)可行。
　?。?）單交群體各性狀的綜合表現(xiàn)：在以中棉所36或中棉所45為背景的染色體片段代換系中，其親本與F1在產(chǎn)量及纖維品質(zhì)性狀上均存在豐富的遺傳變異，且F1存在著明顯的中親優(yōu)勢(shì)，尤其表現(xiàn)在產(chǎn)量性狀上，環(huán)境間的變化趨勢(shì)基本一致。在產(chǎn)量與纖維品質(zhì)性狀上，均存在部分表現(xiàn)突出的親本與F1，其在遺傳改良與育種應(yīng)用中具有廣闊前景。
　?。?）產(chǎn)量與纖維品質(zhì)的相關(guān)分析：

7、產(chǎn)量與纖維品質(zhì)性狀的相關(guān)性均較弱，且因群體背景和材料類型不同而略有差別，二者存在同步改良的可能性。因群體背景、材料類型以及環(huán)境條件不同，產(chǎn)量構(gòu)成因素與皮棉產(chǎn)量的相互關(guān)系存在較大差異。
　　（5）QTL定位的總體結(jié)果：在Pop36中共檢測(cè)到162個(gè)QTL，分布在26條染色體上（整個(gè)染色體組），其中產(chǎn)量相關(guān)QTL有101個(gè)，單個(gè)QTL解釋的表型變異為7.04%～16.39%，有12個(gè)QTL在2個(gè)以上環(huán)境中檢測(cè)到。纖維品質(zhì)QTL有61個(gè)

8、，單個(gè)QTL解釋的表型變異為7.02%～35.48%，其中有22個(gè)QTL在2個(gè)以上環(huán)境中檢測(cè)到。在Pop45中共檢測(cè)到150個(gè)QTL，分布在26條染色體上，其中產(chǎn)量相關(guān)QTL有82個(gè)，單個(gè)QTL解釋的表型變異為6.31%～15.29%，有20個(gè)QTL在2個(gè)以上環(huán)境中檢測(cè)到，纖維品質(zhì)QTL有68個(gè)，單個(gè)QTL解釋的表型變異為6.68%～23.44%，其中有16個(gè)QTL在2個(gè)以上環(huán)境中檢測(cè)到。
　?。?）穩(wěn)定存在的QTL：在Pop36

9、中有34個(gè)QTL被重復(fù)檢測(cè)到，其中qFS-20-14在5個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，qFS-7-9、qFS-14-17、qFS-22-1和 qFL-7-9在4個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，qFL-7-5、qFL-13-6、qFL-22-1、qFM-14-9和qSI-14-17在3個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，其它24個(gè)QTL在2個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到。上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、鈴數(shù)、馬克隆值和伸長(zhǎng)率等5個(gè)性狀的重復(fù)QTL最多，均在3個(gè)以上。在Pop45中有36個(gè)QTL被重復(fù)

10、檢測(cè)到，其中qBN-2-3、qBN-2-7、qBN-19-8、qSY-21-21、qLY-21-21、qFL-15-3、qFM-5-13、qFM-15-5和qFU-11-21在3個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，其余27個(gè)QTL在2個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到。上半部平均長(zhǎng)度、馬克隆值、鈴數(shù)、子棉和皮棉產(chǎn)量等5個(gè)性狀的重復(fù)QTL最多，均在4個(gè)以上。
　?。?）增效基因的來(lái)源：在Pop36中，產(chǎn)量性狀QTL的增效基因主要來(lái)自于中棉所36，所占總體的比例為63.

11、4%；纖維品質(zhì)性狀QTL的增效基因主要來(lái)自于海1，所占總體的比例為59.0%。在Pop45中，產(chǎn)量性狀和纖維品質(zhì)性狀QTL的增效基因分別來(lái)自于海1和中棉所45，總體所占比例大致相當(dāng)。
　?。?）緊密連鎖的分子標(biāo)記：結(jié)果表明，2個(gè)代換系群體均存在多個(gè)QTL的緊密連鎖或成簇分布現(xiàn)象。在Pop36中，有79個(gè)標(biāo)記分別與162個(gè)QTL緊密連鎖，尤其有3個(gè)標(biāo)記（NAU1085、HAU0883a和TMB1125）分別與8個(gè)以上的QTL緊密連鎖

12、。在Pop45中，有90個(gè)標(biāo)記分別與150個(gè)QTL緊密連鎖，尤其有4個(gè)分子標(biāo)記（BNL1434、DPL0444、GH132和HAU1980b）分別與5個(gè)以上的QTL緊密連鎖。
　?。?）新發(fā)現(xiàn)的QTL：通過與前人的研究結(jié)果相比較，在Pop36檢測(cè)到的162個(gè)QTL中，發(fā)現(xiàn)有91個(gè)QTL與前人研究結(jié)果相同或相似，位于相同的染色體區(qū)段上，其中產(chǎn)量相關(guān)QTL有47個(gè)，纖維品質(zhì)相關(guān)QTL有44個(gè)。在Pop45檢測(cè)到的150個(gè)QTL中，有7