论文部分内容阅读
棉花是世界上最重要的天然纤维作物,也是重要的油料作物之一。自上世纪90年代以来,我国棉花育种进入了一个利用杂种优势的新时期。分子标记技术的发展,为杂种优势的理论研究和实际应用提供了强有力的手段。筛选到与目的性状中的主效基因紧密连锁的分子标记进行辅助选择,可大大提高育种效率,对快速同步改良作物的产量、品质、抗病虫性状具有重要意义。但由于陆地棉的遗传基础狭窄,品种间的遗传多态性低,目前还没有较高覆盖率的陆地棉品种间的分子标记遗传图谱。利用陆地棉品种间的组合定位QTL时,搜索空间只占棉花全基因组的一小部分,定位结果用于辅助选择时常有力不从心之感。而且在棉花育种中,常规育种手段的选择效率普遍偏低。本文旨在利用分子标记技术和两个多亲本分离群体,构建具有较高覆盖率的陆地棉品种间的分子标记遗传图谱,并用以分析发掘湘杂棉2号、皖杂40、中棉所28以及南抗3号等几个在我国长江流域和黄河流域大面积推广种植的优良杂交组合的亲本中与产量和纤维品质相关的数量性状基因位点。用轮回选择的方法,在两个与QTL定位群体来源相同基础群体间进行特殊配合力相互轮回选择,打破各产量构成因素间、高产与优质以及高产与抗逆基因间的不利连锁,充分聚合产量杂种优势建成基因;并用QTL定位结果在基础群体和改良群体中进行分子标记辅助选择提高育种效率,加速育种进程,进一步改良亲本群体,选出含有更多产量杂种优势建成基因的优秀亲本,以培育出具有更高杂种优势的优良杂交组合。1.用湘杂棉2号、皖杂40、中棉所28以及南抗3号中源于长江流域棉区的亲本构建了一个四交群体（泗棉3号/苏棉12//中4133/8891）及其F2:3家系,利用SSR标记和JOINMAP3.0软件构建了一张陆地棉四交群体品种间的分子标记遗传图谱。该图谱总长为2113.3cM、含有286个多态位点、覆盖率达42.3%。该图谱由56个连锁群组成,其中51个连锁群被定位到26条染色体上。单个连锁群上的标记数从2个到24个,平均5.2个;长度从0.37 cM到125 cM,平均38.4 cM。A亚组由24个连锁群组成,总长度为808.4cM、含有125个多态位点,标记间的距离平均为6.5 cM;D亚组由27个连锁群组成,总长为1231.6cM、含有150个多态位点,标记间的距离平均为8.2 cM。F测验表明A、D亚组间的标记数没有明显差异,D亚组的标记间的平均距离大于A亚组。5个连锁群未被安排到任何染色体。整个图谱标记间的距离平均为7.4 cM。利用四交群体F2:3家系的两年表型数据,用MAPQTL5.0对株高、果枝、叶绿素含量、光合速率、现蕾期等5个农艺与生理性状,单株铃数、铃重、衣分、每铃种子数、籽指、衣指、籽棉产量、皮棉产量等8个产量性状及产量构成因素,纤维长度、纤维强度、麦克隆值、伸长率和整齐度等5个纤维品质性状等共18个性状进行了QTL定位。共检测到14个控制农艺与生理性状的可能性QTL和2个显著性QTL,解释的表型变异从4.0%-19.4%;检测到31个控制产量性状及产量构成因素的QTL,其中5个为显著性QTL,26个为可能性QTL,解释的表型变异从3.3%-30.5%;检测到28个控制纤维品质性状的QTL,其中9个为显著性QTL,19个为可能性QTL,解释的表型变异从4.6%-25.8%。在所有QTL中,qSI-1、qLP-1、qFL-2、qFM-1、qFL-5和qFL-4等6个QTL与前人研究的结果一致。21个QTL均可在一年的单独分析中或两年的平均数分析中检测到,而且位置和效应方向相同或大致相同。这些表现出不依赖于环境的稳定性QTL,可应用于标记辅助选择。2.用湘杂棉2号、皖杂40、中棉所28中源于黄河流域棉区的亲本和一个栽培品种构建了一个三交群体（164/中12//低酚棉8号）,利用JOINMAP3.0构建了一张三交群体品种间的遗传图谱。该图谱总长为940.1cM、含有107个多态位点、覆盖率18.8%,两多态位点间的平均遗传距离为8.8 cM。图谱由29个连锁群组成,26个连锁群被定位到19条染色体上。单个连锁群的长度从1.1 cM到85.9 cM,平均32.4 cM。利用三交群体F2:3家系的两年表型数据,共检测到6个与果枝、叶绿素含量、光合速率、现蕾期相关的QTL,解释的表型变异从3.2%到5.6%。检测到15个与单株铃数、铃重、衣分、每铃种子数、籽指、籽棉产量、皮棉产量等产量性状及产量构成因素相关的QTL,其中6个为显著性QTL,9个为可能性QTL,解释的表型变异从2.6%到11.0%。检测到8个与纤维长度、麦克隆值、伸长率和整齐度等纤维品质性状相关的QTL,其中3个为显著性QTL,5个为可能性QTL,解释的表型变异从3.2%到6.8%。3.经过一轮群体间特殊配合力相互轮回选择后,群体的产量性状大多有显著改良,平均数提高,增幅从1.96%到26.99%不等。群体的表型性状的变异幅度没有下降,分子标记分析的结果也显示群体的遗传多样性得到保持,甚至有一定程度的提高。在经过多代自交和杂交的轮回选择群体中,用与QTL连锁的单标记和两侧标记进行言袷?仍然有较好的效果。在长江流域群体中聚合衣分和铃重的QTL时,同时选择两个QTL的效果明显优于每次只对一个QTL进行选择的效果。在黄河流域群体中聚合衣分和铃重的QTL时,同时选择的衣分QTL的个数对选择效果有显著影响,选择的QTL数目越多,表型值越高;但同时选择铃重QTL的个数则对选择效果没有明显影响。利用这些与OTL连锁的分子标记在植株开花前进行标记选择,在开花前就可以选出优良单株进行下一轮的测交,不必等到吐絮后进行表型选择后再确定下一轮测交的单株,可将轮回选择的程序减少一季;或者说减少当季随机选株测交的盲目性,提高了选择效率。