陆地棉遗传效应及产量相关分子标记预测杂种优势

发布时间：2020-04-02 13:17

【摘要】：建立一种快速预测陆地棉杂种优势的方法对于强优势杂交种的高效选育,进一步提高棉花产量具有重要意义。本研究的目的是了解陆地棉种内杂交种的优势及遗传表现,通过遗传距离的分析,利用前期报道的与产量性状相关的SSR分子标记,筛选多态性标记并计算亲本遗传距离,进行相关分析与回归分析来确定与杂种优势的关系。利用本课题保存的11个陆地棉亲本自交系,采用5×6 NCⅡ交配设计配置30个种内杂交种,2016年和2017年分别种植于我国西北内陆,黄河流域和长江流域三大棉花生产区内,结合田间调查的产量和品质性状,采用朱军的加性-显性-环境互作(Additive-Dominant-Environment,ADE)遗传模型较全面地分析了不同杂交棉在三个棉花生态区的遗传效应及杂种优势表现,同时通过筛选与产量性状相关QTL(Quantitative Trait Loci)连锁的SSR(Simple Sequence Repeats,SSR)分子标记估算亲本遗传距离,探索了应用产量相关分子标记预测杂种优势的可行性。另外,本研究还应用联苯胺-甲萘酚法测定花粉活力并对12个不育系与4个恢复系杂交所得48个F_1代进行了可育花粉率与产量品质的相关性分析,为三系育种工作提供一定的参考。主要研究结果如下:1.陆地棉种内杂交种产量及品质性状均存在显著的杂种优势,杂种优势皮棉产量和籽棉产量高于单铃重,单株铃数及衣分,品质优势相对最弱;杂种优势受环境影响较大,其在不同棉区有明显的差异。杂交棉产量和品质性状同时受到遗传主效应及环境互作效应的控制,单铃重,单株铃数,籽棉产量和皮棉产量主要受到基因与环境互作效应的控制,遗传效应的显性效应值大于加性效应值;而衣分和纤维品质性状主要受遗传主效应的控制,加性效应值大于显性效应值。相关分析表明:皮棉籽棉产量与单铃重,单株铃数和衣分显著正相关,与纤维长度,整齐度,马克隆值和伸长率微弱正相关,与比强度有负相关。纤维品质之间除马克隆值外均有正相关关系,马克隆值与其他纤维品质性状之间呈负相关关系。2.从523个产量相关QTLs中筛选到了354个SSR标记,其中筛选到33个清晰的多态性标记,亲本遗传距离的范围为0.0783-0.9844。相关分析表明:产量相关性状分子标记计算的亲本遗传距离与大部分性状的杂种优势均不显著,仅在阿拉尔,遗传距离与籽棉产量,皮棉产量和单株铃数的杂种优势存在显著的相关关系,对其进行回归分析得,遗传距离与籽棉产量、皮棉产量的杂种优势有线性回归关系,与单株铃数有抛物线回归关系,故分子标记在大范围应用于多个环境下预测杂种优势是无效的,但对特定环境下或对环境不敏感的材料有一定的预测潜力。3.花粉保存在-20℃条件下其活力随贮藏时间的加长而减弱,51小时内其花粉活力依然保持88%以上,在本实验方法下-20℃保存花粉51小时内测定对实验结果无显著性影响。F1组合的可育花粉率均低于其恢复系及常规杂交种,大部分组合降低水平处于20%以内。不同恢复系的恢复力有明显差异,其中H46恢复力较强。F1组合可育花粉率与单株铃数成显著正相关,与整齐度指数的负相关关系达到0.1的显著水平,与衣分,单铃重,籽棉产量,皮棉产量,纤维长度,比强度,马克隆值,伸长率均成正相关,但未达到显著水平。
【图文】：

图 3-1 三个棉区强优势组合筛选Fig. 3-1 The selected high-heterosis crosses in three cotton belts环境下遗传效应分析分量 3-5，图 3-2）除 FU，MIC 和 FE 外，大部分性状遗传方差%，BW，LP，LY 和 FL 的表型总方差中 0.80 以上是基因方差中 0.71 以上是基因型方差,而其他性状的表型总方差中说明这些性状的表型主要是由遗传控制的。产量和纤维品质显性效应）及遗传与环境互作效应（加性环境互作效应与，SCY 和 LY 主要受到遗传与环境互作效应的影响，衣分与受到遗传主效应的控制。结果表明产量性状对环境反应更敏型的影响，可通过育种改良与改进栽培措施来共同提高产量现较稳定可在单一环境中进行改良。 中可以检测到显著的加性效应，同时检测到显著的显性效

状的加性效应均大于显性效应，而在 FU 中，加性与显性效应占比相等。表 3-5 不同生态区的产量，产量构成性状及纤维品质性状的方差分量比例5 Proportions of variance components for yield, yield-component traits and fiber quality traits ilocations/VPVD/VPVAE/VPVDE/VPVE/VPVG/VP(VA+VD)/VG(V.0000 0.2754** 0.3964** 0.1904** 0.1377* 0.8622 0.3194 0482+0.0964* 0.0893+0.5416** 0.2245+0.7755 0.1865 018** 0.1628** 0.2501** 0.0944 0.1909+0.8091 0.5742 .0000 0.2392** 0.3708** 0.1809* 0.2091 0.7909 0.3024 0276+0.2822** 0.2812** 0.2206* 0.1884+0.8116 0.3817 266** 0.0474 0.0264+0.1086* 0.191** 0.809 0.8331 143** 0.1585* 0.0389 0.2596* 0.3287* 0.6713 0.5553 666** 0.0226* 0.0164 0.0832 0.2118* 0.7882 0.8736 295** 0.0233* 0.2074** 0.0727 0.3671* 0.6329 0.5574 797** 0.0281 0.0941* 0.2139* 0.2842** 0.7158 0.5697 应， VD: 显性效应，VAE:加性环境互作效应，VDE: 显性环境互作效应，VE: 环境方差，VP: 表型方差，著性水平 0.1, 0.05 和 0.01。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S562

【参考文献】

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本文编号：2612001