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棉花产量性状杂种优势的遗传基础研究

作　者: 武耀廷
导　师: 张天真
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 棉花产量性状 杂种优势 遗传基础 中亲优势 单株铃数 分子标记技术 皮棉 总平均数 遗传多样性 距离矩阵
分类号: S562.03
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要


自90年代初以来，英国及世界的棉花平均产量没有明显得到提高而育种方面对产量的贡献已大大降低；我国的棉花品种区域试验结果也表明，常规品种的增产幅度较低，需要深入研究棉花品种的遗传多样性和产量性状的遗传规律。利用杂种优势较易将高产、优质和抗病三者结合起来，组合选配周期短，能较快地满足棉花产量提高和纺织工业工艺改进对棉纤维品质更好的需要。棉花杂种优势遗传基础的研究，决定着杂交棉选育的途径和方法。在玉米（异花授粉作物）、水稻（自花授粉作物）上应用分子标记技术研究杂种优势的遗传基础，得出了不同的结论，它不仅初步表明了不同授粉方式的作物，同一作物种间组合与种内组合杂种优势遗传基础的差异性，也说明了杂种优势遗传基础的复杂性。棉花是常异花授粉作物，也是重要的经济作物之一，其杂种优势的遗传基础急需应用分子标记技术加以研究，以提高杂交种的选育效率。本研究应用分子标记技术，采用多年多点田间试验和不同遗传模型的QTL分析方法，较为系统地深入研究陆地棉品种资源遗传多样性，陆地棉杂种一代、二代优势的表现，以及它们之间的内在联系；探讨产量性状的遗传规律；从基因组基因平均水平和分子水平上揭示杂种优势形成的遗传基础，为棉花杂交种育种提供理论依据；筛选与产量性状QTLs相关的分子标记，为分子标记辅助育种奠定基础。 利用SSR、ISSR和RAPD 3种分子标记方法和2年田间实验对国内外36个陆地棉栽培品种的遗传多样性进行了研究。以3种分子标记在36个品种之间扩增的282条多态性位点所赋值的0，1数据，采用Nei和Li的方法，计算的品种成对相似系数从0.5745到0.9291，其品种成对相似系数平均数从0.6547到0.7524；又以2年品种表现的性状平均数经正态标准化后，采用欧氏距离计算了成对品种的遗传距离。分别以相似系数和遗传距离矩阵，采用类平均法进行聚类分析，其聚类结果把供试品种大致分为国外品种、新疆品种、早熟类型品种和我国的中熟棉品种等几个类群；类内进一步分组表明，分子标记确定的遗传关系基本上与品种系谱的种质系统一致，但并不能按系谱或种植生态区域简单地归属；尽管分子标记数据计算的相似系数矩阵和表现型计算的遗传距离矩阵存在极显著的相关关系（r=-0.335），但以遗传距离进行聚类分析的类内分组的组间特征不明显。分子标记是检测类内品种间遗传差异的有效方法。 选用国内外的8个陆地棉品种作为杂交亲本，按双列杂交模式配置成28个F1和28个F2，在3个环境（1999年山东省棉花研究中心临清试验站，1999和2000年南京农业大学江浦试验站）进行亲本、F1和F2的比较试验，试验统一采用3次重 复的随机完全厂组设计，综合二个试验的结果为，28个卜产晨性状的总平均数分 别大卜 28个 F。产最性状的总平均数，28个 Fz产最性状的总中均数义分别人J‘8个 呆本产良性状的总个均数。亲本、r．和 h－二类遗传群体中，铃数每变化 个标卅 单位快皮棉产是平均改变的标推单什大于铃重和衣分，衣分变化对皮棉产晨的影响 又大于铃重；衣分和铃数之问对皮棉产良的间接通径系数为正伯，而他们通过铃重 的间接通径系数为负值。产良构成因素变化伙次对皮棉产悬影响的程度为铃数、衣 分和铃重。8个杂交亲本和28个F，纤维品质件状表现的范M和干均值基本－致。28 个F．在3个环境试验的综合表现的单株铃数杂种优势－2．34o／o～I7．84o／o，个均 7．06％：铃重杂种优势0．00’％～11．83％，十均6．26％：籽棉产最杂种优势 ．2．27o／o～26．50O／O，个均13．62o／o；衣分杂种优势－1．！go／o～6．13o／o，干均2．89to；皮棉 产景杂种优势0．20o／o—3！．！4％，个均！6．31 o／o。28个F。在二个环境试验的综合表砚 的单株铃数杂种优势－！！．37％～门8I％，平均4．3％：铃重0．00％一7．53％，中均3二7％； 籽棉产量－5石so／o—22．44o／o，个均7．go／o；衣分．1．gi％一5．43o／o，十均1．56o／o；皮棉产 吞5．47o／o－24．05o／o，平均9．02％。F．FZ产最件状中亲优拎平均人小依次为皮棉产旱、 籽棉产毫、铃数、铃重和衣分。分别以F；、F。单株铃数、铃重和衣分的中亲优势之 和作为自变量，FI、F；皮棉产景作为依变最进打相关分析发现，它们之问存在极显 共的汇相义，这说明F．、FI皮棉产鼠中亲优势分别等于各产旱构成冈素中亲优势之 和，其意义在于各产鳗构成冈素的杂种优势对皮棉产景杂种优势同等重要。通歼分 析结果进 步表明，单株铃数中亲优势对皮棉产昆中亲优势的影响最人，铃重和衣 分中亲优势对皮棉产最中亲优势的影响相对较低，两者影响的程度基本一致c梳花 纤维品质的杂种优势很小，28个F．在3个环境综合表现的纤维长度?

全文目录


致谢  7-8
中文摘要  8-13
英文摘要  13-20
第一部分 文献综述  20-49
  第1章 分子标记及其在植物遗传育种中的应用  20-27
    1 分子标记的类型与特点  20-23
      1．1 RFLP标记  20-21
      1．2 RAPD标记  21-22
      1．3 SSR标记  22
      1．4 ISSR标记  22
      1．5 AFLP标记  22-23
    2 分子标记在植物遗传育种中的应用  23-27
      2．1 构建遗传图谱  23-24
      2．2 遗传多样性分析  24-25
      2．3 分子标记辅助选择  25-27
  第2章 植物育种群体数量性状遗传模型的鉴定方法  27-36
    1 数量性状遗传的认识  27-28
    2． 数量性状遗传模型的鉴定方法  28-35
      2．1 多基因遗传模型的鉴定方法  28-30
      2．2 主-多基因遗传模型的鉴定方法  30
      2．3 遗传标记与QTL遗传模型的鉴定方法  30-35
    3． 展望  35-36
  第3章 植物杂种优势遗传机理的研究  36-41
    1 杂种优势的概念  36
    2 基因作用与杂种优势  36-38
      2．1 显性假说和超显性假说  36-37
      2．2 上位性  37-38
    3 遗传多样性与杂种优势  38-39
    4 基因表达调控与杂种优势  39-41
  第4章 棉花产量性状遗传及杂种优势的研究进展  41-49
    1 棉花产量性状的遗传力  41
    2 棉花产量性状间的遗传相关  41-42
    3 控制产量性状的基因作用  42-43
    4 棉花产量性状主—多基因的遗传  43-44
    5 棉花产量性状杂种优势的表现  44
    6 遗传距离与杂种优势的相关  44-45
    7 配合力与杂种优势的相关  45-47
    8 本论文的研究目的、意义与研究内容  47-49
第二部分 研究报告  49-142
  第5章 陆地棉栽培品种的遗传多样性  49-59
    1 材料和方法  49-52
      1．1 实验材料  49
      1．2 实验方法  49-51
      1．3 田间实验  51-52
      1．4 数据分析  52
    2 结果与分析  52-55
      2．1 分子标记多态性分析  52
      2．2 品种遗传相似性分析  52
      2．3 品种聚类分析  52-55
    3 讨论  55-59
  第6章 陆地棉遗传距离与杂种F_1、F_2产量及杂种优势的相关  59-67
    1 材料与方法  59-61
      1．1 试验材料  59-60
      1．2 实验方法  60
      1．3 数据统计与分析  60-61
        1.3.1遗传距离  60
        1.3.2 杂种优势  60-61
    2 结果与分析  61-65
      2．1 品种间的遗传距离  61-62
        2．1．1 分子标记确定的遗传距离  61
        2．1．2 表型性状确定的遗传距离  61-62
      2．2 聚类分析  62-63
      2．3 杂种产量性状的表现及杂种优势  63
      2．4 遗传距离与杂种产量性状的表现及杂种优势的相关  63-65
    3 讨论  65-67
  第7章 棉花F_1、F_2杂种产量杂种优势的表现  67-89
    1 材料与方法  67-69
      1．1 试验材料  67-68
      1．2 田间试验  68
      1．3 统计方法  68-69
    2 结果与分析  69-87
      2．1 杂种产量性状的表现  69-76
      2．2 杂种产量性状杂种优势的表现  76-79
      2．3 杂种F_1纤维品质性状的表现及其杂种优势  79-81
      2．4 3 个杂交种产量品质性状的表现及杂种优势  81-87
        2．4．1 3个杂交种产量性状的表现及杂种优势  82-83
        2．4．2 3个杂交种及其亲本品质性状表现及杂种优势  83-87
    3 讨论  87-89
  第8章 陆地棉产量杂种优势表现的遗传基础Ⅰ8个品种双列杂交的遗传分析  89-102
    1 材料和方法  90
      1．1 试验材料  90
      1．2 田间试验  90
      1．3 统计方法  90
    2 结果与分析  90-99
      2．1 产量性状的遗传方差分量分析  90-92
      2．2 产量性状的遗传相关分析  92-94
      2．3 预测的产量性状基因型值和杂种优势  94-96
      2．4 预测的F_1、F_2产量性状的基因型与环境互作值及其互作杂种优势  96-99
    3 讨论  99-102
  第9章 陆地棉产量杂种优势表现的遗传基础Ⅱ3个高优势杂交种的多世代遗传分析  102
  1 材料与方法  102-103
    1．1 试验材料  102-103
    1．2 田间试验  103
    2．3 统计方法  103
  2 结果与分析  103-115
    2．1 不同世代产量性状的平均表现  103-104
    2．2 不同世代产量性状的相关分析  104-114
    2．3 六世代产量性状基因效应的估计  114-115
  3 讨论  115-117
  第10章 棉花产量性状的分子标记筛选定位与QTLs效应分析  117-138
    1 材料与方法  117-118
      1．1 实验材料  117
      1．2 田间试验  117-118
      1．3 实验方法  118
      1．4 数据分析  118
    2 结果与分析  118-126
      2．1 标记群体产量性状的表现  118-119
      2．2 标记群体性状间的相关分析  119-121
      2．3 群体基因型的分子标记鉴定  121
      2．4 分子标记与QTLs的相关分析  121-124
      2．5 分子标记的QTLs效应分析  124-126
    3 讨论  126-138
  第11章 SSR标记的多态性及用于杂交种纯度检测  138-142
    1 材料与方法  138-139
      1．1 实验材料  138
      1．2 实验方法  138-139
    2 结果与分析  139
      2．1 陆地棉品种间SSR标记的多态性  139
      2．2 杂交种的SSR指纹图谱  139
    3 讨论  139-142
参考文献  142-155

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 纤维作物 > 棉
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