陆地棉×海岛棉种间杂种优势的遗传基础研究

摘要

棉花（Gossypium）是世界上重要的经济作物，是纺织工业最重要的天然原料。陆地棉（Gossypium hirsumtum）和海岛棉（Gossypium barbadese）是棉花最主要的两个栽培种，陆地棉产量较高，而海岛棉品质好、抗性好，将二者的优点结合起来是棉花育种家多年的梦想。陆地棉的遗传基础相对狭窄，产量多年来一直未有突破。海岛棉是种植面积仅次于陆地棉的第二大栽培种，虽然其产量不如陆地棉高，但它存在许多能提高产量性状的优良基因，对改良陆地棉意义重大。但目前海陆种间杂交育种没有取得明显进展，这其中非常重要的一个原因就是杂合种中基因的作用方式不明确。要寻求棉花杂种优势利用中所遇障碍的解决方法，探明其机理便显得尤为重要。
　　 本研究利用一套海陆种间CSIL群体和其染色体受体、供体的杂交组合，对棉花产量性状的QTL、HL和SL进行分析，并通过对挑选的株系进行的双列杂交设计探讨了双杂合位点互作的规律，主要结果如下:
　　 1.利用CSILs群体通过极大似然估计加逐步回归的方法，三年定位到70个QTL，其中农艺性状中定位到14个，产量性状中定位到38个，纤维品质中定位到18个。其中有11个能在两年间重复检测到，5个在三年终稳定表达，分别为qLP-A8-1，qLP-A10-1，qLP-D6-1, qSI-D13-1, qFS-D5-1。
　　 2.利用CSILs衍生的杂种群体三年间定位到82个HL，其中农艺性状的16个，产量性状的42个，纤维品质性状的24个;定位到到58个SL，其中农艺性状中定位到9个，产量性状中30个，纤维品质性状中19个。检测到了一些重要的HL，其中hLP-A4-1在三年中都能检测到，hBS-A9-1能解释34.31％的表型变异，hFBP-A1-1能解释25.30％的表型变异。
　　 3.对检测到的QTL和HL进行了比较分析，大部分性状的QTL和HL并不相同，只有少数被定位到了相同的染色体区间，由此推测棉花的表型性状和杂种优势是由不同的遗传机制控制的。杂种优势的作用方式中部分显性效应、显性效应和超显性效应全部存在，但超显性效应占绝对的主导地位。
　　 4.在双列杂交群体的325个组合的8个产量性状中共检测出909次互作，证实了双位点水平上的互作效应普遍存在。对双位点互作的类型进行了分析，发现在所有互作中，HL和HL的互作、HL和非HL的互作、非HL和非HL的互作都存在，但以HL和非HL的互作为主要互作类型，占到了所有互作的52.81％。
　　 综上所述，单位点水平的超显性效应和双位点水平的普遍互作效应是棉花海陆种间组合“TM-1×海7124”杂种优势形成的遗传基础。

目录

声明

英文缩略词

摘要

1 引言

1．1 作物杂种优势的分子机理研究进展

1．1．1 杂种优势及其利用

1．1．2 杂种优势的经典理论

1．1．3 杂种优势的分子遗传学研究

1．2 CSILs群体及其在杂优定位上的应用

1．2．1 CSILs概念及其应用

1．2．2 目前常见杂优定位群体与CSILs的比较

1．3 杂种优势在棉花上的应用

1．3．1 棉花杂种优势的利用

1．3．2 棉花杂种优势机理的研究进展

1．4 本研究目的意义

2 材料与方法

2．1 利用CSILs群体定位棉花农艺、产量和纤维品质性状的QTL

2．1．1 试验材料

2．1．2 田间种植

2．1．3 性状调查

2．1．4 数据处理和QTL定位

2．2 利用CSILs杂种群体定位棉花农艺、产量和纤维品质性状的HL和SL

2．2．1 试验材料

2．2．2 田间种植

2．2．3 性状调查

2．2．4 数据处理和HL、SL定位

2．2．5 QTL、HL和SL的命名方法

2．3 利用26个置换系的双列杂交分析棉花海路杂种片段间的互作效应

2．3．1 试验材料

2．3．2 材料种植

2．3．3 性状调查

2．3．4 统计分析

3 结果与分析

3．1 农艺、产量和纤维品质性状的QTL定位结果

3．1．1 不同年份亲本及CSIL各性状的表现

3．1．2 种间杂种各性状的中亲优势比较

3．1．3 CSILs群体各性状的QTL定位结果

3．2 棉花农艺、产量和纤维品质性状的HL和SL定位结果

3．2．1 CSILh和CSILse群体不同年份间各性状的表现分析

3．2．2 CSILh群体各性状的HL定位结果

3．2．3 CSILse群体各性状的SL定位结果

3．3 双列杂交群体中双杂合位点的互作效应分析

3．1．1 当选CSILs株系的性状表现

3．1．2 单片段杂种各性状的表型分析

3．1．3 双杂合片段间的互作效应分析

4 讨论

4．1 CSILs群体在QTL定位中的应用

4．2 定位到的各种位点在染色体上的成簇分布现象

4．3 杂合群体CSILh中定位到的HL类型及作用方式

4．4 CSILh群体在HL定位中的优点及不足

4．5 置换效应的表现分析

4．6 双列杂交群体中的互作效应类型

5 全文结论

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表和撰写的论文