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棉花早熟性研究进展及其应用

棉花学报 2017年第B09期29卷 1-10页

作者：喻树迅王寒涛魏恒玲宿俊吉中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室河南安阳455000

早熟棉适于麦(油)后直播,实现粮棉一年两熟,对棉花产业稳定发展具有重要意义。本文对早熟性的遗传特性、早熟相关QTL定位、早熟相关基因挖掘的进展进行了阐述;总结了早熟棉的发展与育种现状以及早熟棉种质资源的创新利用;介绍了早熟棉... 详细信息

早熟棉适于麦(油)后直播,实现粮棉一年两熟,对棉花产业稳定发展具有重要意义。本文对早熟性的遗传特性、早熟相关QTL定位、早熟相关基因挖掘的进展进行了阐述;总结了早熟棉的发展与育种现状以及早熟棉种质资源的创新利用;介绍了早熟棉在我国黄河流域、长江流域、西北内陆棉区的生产示范应用情况;提出了我国早熟棉育种的研究展望,为我国早熟棉育种提供参考。

关键词：棉花早熟性发展应用

陆地棉早熟性、产量、纤维品质性状相关性及其遗传基础分析

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华北农学报 2021年第1期36卷 95-101页

作者：贾晓昀王寒涛魏恒玲喻树迅中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室河南安阳455000 河北省农林科学院粮油作物研究所河北省作物遗传育种实验室河北石家庄050035

为研究陆地棉早熟性、产量、纤维品质之间相互影响的分子遗传基础,以中棉所36为母本、G2005为父本构建重组自交系群体,连续6 a调查群体早熟性、产量、纤维品质相关的13个性状,分析3类性状之间的相关性,并结合QTL定位结果分析其遗传基础... 详细信息

为研究陆地棉早熟性、产量、纤维品质之间相互影响的分子遗传基础,以中棉所36为母本、G2005为父本构建重组自交系群体,连续6 a调查群体早熟性、产量、纤维品质相关的13个性状,分析3类性状之间的相关性,并结合QTL定位结果分析其遗传基础。结果表明,早熟性较好的材料,其铃重较低、纤维品质相对较差;纤维品质较好的材料,其产量性状相对较差;共检测到494个QTL位点,发现68个QTL重叠区段至少影响两类性状,包括11个同时影响早熟性、产量和纤维品质性状的区段,11个同时影响早熟性和产量性状的区段,39个同时影响早熟性和品质性状的区段,7个同时影响产量和纤维品质性状的区段,仅有24个区段内QTL增效基因来源相同。此外,共检测到99个多环境上位性QTL,其中45个位点与加性QTL重叠。

关键词：陆地棉早熟性产量纤维品质相关性分析遗传解析

陆地棉开花相关基因GhFLP1的克隆与功能验证

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棉花学报 2016年第3期28卷 199-207页

作者：张盼范术丽宋美珍庞朝友魏恒玲喻树迅西北农林科技大学农学院陕西杨陵712100 中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室河南安阳455000

为了明确陆地棉开花促进因子基因的作用,以中棉所36叶片基因组DNA和cDNA为材料克隆得到了开花相关基因Gh FLP1,分析了其特征及功能。该基因全长为537 bp,包含339 bp开放阅读框,编码112个氨基酸。预测分子量约为12.176 kDa,理论等电点为9... 详细信息

为了明确陆地棉开花促进因子基因的作用,以中棉所36叶片基因组DNA和cDNA为材料克隆得到了开花相关基因Gh FLP1,分析了其特征及功能。该基因全长为537 bp,包含339 bp开放阅读框,编码112个氨基酸。预测分子量约为12.176 kDa,理论等电点为9.13。组织特异性表达分析表明,该基因在花蕾中优势表达,且在早熟品种(中棉所36、中棉所74)中表达量高于中熟品种(中棉所60、鲁棉研28)。启动子序列分析和外源激素处理实验表明该基因受水杨酸和赤霉素调控。农杆菌介导转化拟南芥发现,该基因能促使拟南芥莲座叶减少,开花期提前。荧光定量结果表明,在转基因拟南芥中,内源开花相关基因AtFT、AtLFY、AtAP1和AtSOC1表达量不同程度上调,AtFUL表达量基本不变,AtFLC表达量下调。研究结果显示该基因可能参与陆地棉开花时间的调控,为创制转基因早熟棉花新材料打下基础。

关键词： GhFLP1 Gossypium hirsutum 开花基因克隆基因表达荧光定量检测

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棉花芽黄材料主要光合特性和农艺性状的研究

棉花学报 2014年第6期26卷 531-538页

作者：宋明梅范术丽庞朝友魏恒玲喻树迅宋美珍中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室河南安阳455000

以v1、v2、v3、v4、v5v6、v8、v9、v10、v11、v13、v14、v15、v16v17、v18、v19、vg和彭泽芽黄等17份芽黄突变体材料及中棉所58突变体中58vsp为研究对象,测定了各材料不同时期不同叶位的SPAD值、叶绿素荧光参数最大光化学效率值(Fv/Fm)... 详细信息

以v1、v2、v3、v4、v5v6、v8、v9、v10、v11、v13、v14、v15、v16v17、v18、v19、vg和彭泽芽黄等17份芽黄突变体材料及中棉所58突变体中58vsp为研究对象,测定了各材料不同时期不同叶位的SPAD值、叶绿素荧光参数最大光化学效率值(Fv/Fm)和光系统Ⅱ量子产量(φPSⅡ),同时对各芽黄突变体材料的主要农艺性状和纤维品质性状进行了调查和研究。结果表明,芽黄材料作为一种叶色突变体,其叶片相对叶绿素含量在不同时期、不同叶位的差异较大,各芽黄材料均以倒5叶或倒4叶的SPAD值最高,刚展平的倒2叶的SPAD值最小,其中中58vsp的倒2叶SPAD值最低;随着植株的发育,所有芽黄材料在7月5日、15日其倒4、倒5叶的SPAD值达到最大。与光合作用密切相关的最大光化学效率值(Fv/Fm)和PSⅡ量子产量(φPSⅡ)在各芽黄突变体材料之间差异也较大,其中v2最高,v3、v19最低。另外还发现各芽黄突变体材料的主要农艺性状和纤维品质性状存在较大的差异。本文对于不同芽黄突变体材料特性的初步研究,将为更好地将芽黄突变体用于棉花遗传育种和分子生物学研究打下了理论基础。

关键词：棉花芽黄材料 SPAD值

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中国棉花高产育种研究进展

中国农业科学 2016年第18期49卷 3465-3476页

作者：喻树迅范术丽王寒涛魏恒玲庞朝友中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室

棉花是中国重要的经济作物,棉花生产稳定发展关乎中国2 000万棉农的利益。产量是棉花种植收益的基础,因此,在其他性状综合发展的前提下,高产是棉花品种培育的最重要目标。20世纪50年代以来,中国棉花单位面积产量增加了9倍之多,其中品种... 详细信息

棉花是中国重要的经济作物,棉花生产稳定发展关乎中国2 000万棉农的利益。产量是棉花种植收益的基础,因此,在其他性状综合发展的前提下,高产是棉花品种培育的最重要目标。20世纪50年代以来,中国棉花单位面积产量增加了9倍之多,其中品种的引进和改良为棉花产量的提高作出了重要贡献。但是近年来,随着棉花种质资源遗传多样性日渐狭窄,中国棉花单位面积产量增加缓慢,严重阻碍了棉花种植产业的健康发展。本文分析了棉花单位面积产量包含的4个主要组成成分单位面积株数、单株铃数、单铃重和衣分在棉花产量形成中起到的作用;单株铃数和衣分的增加在中国棉花高产育种过程中起到了重要作用,但是产量的提高是一个相互协调的过程,在加强重点性状改良的同时,也要注重其他性状及因素的相互配合,才能取得最好的效果。分析在中国高产育种中起重要作用的途径方法及其研究进展:国外引种在建国初期对于中国棉花产量的提高起重要作用,替代了中国原有的产量低、品质差的亚洲棉品种,促进了中国自主育种的发展;通过传统育种先后培育出早熟的中棉所16、丰产的鲁棉1号和抗病丰产的中棉所12等品种,推动了中国棉花生产的发展;通过杂种优势利用,中国培育了一大批起重大推动作用的杂交品种,例如中棉所29曾经占中国长江流域杂交棉种植面积的50%左右;加强雄性不育系的研究对于杂种优势利用的持续发展起到关键作用;分子标记技术的发展为棉花分子育种提供了技术支持,多个稳定产量性状位点的定位为分子标记辅助育种奠定了基础;转基因技术的发展为棉花分子设计育种提供了契机,转基因抗虫棉中棉所41、石远321和鲁棉研28等的育成使中国棉花产量稳中有升,但是目前针对产量性状改良的基因较少,还需加强对于产量相关基因的挖掘,加快发展转基因高产育种。目前中国棉花单位面积产量水平处于国际前列,但中国地少人多,在不与粮争地的前提下,为确保农产品的有效供给,还需继续挖掘棉花产量潜力,提高棉花单位面积产量,保证棉花产业持续健康发展。因此,建议收集种植资源,注重种质资源的创新;加强胞质雄性不育研究,简化制种技术和成本,推动简化制种的优异杂交种的培育;利用高通量测序技术,发掘全基因范围内的高产相关基因,用于分子标记辅助育种和全基因组选择育种;通过聚合育种,培育高产、优质、早熟以及适合机械化种植的棉花新品种。

关键词：棉花产量性状杂交育种杂种优势分子育种

陆地棉叶片叶绿素含量与SSR标记的关联分析及优异等位变异的挖掘

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中国农业科学 2017年第18期50卷 3439-3449页

作者：刘其宝李黎贝张驰宿俊吉魏恒玲王寒涛喻树迅中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室

【目的】筛选与陆地棉叶片叶绿素含量性状相关联的分子标记,挖掘其优异等位变异及典型材料,为陆地棉分子标记辅助育种提供技术支持。【方法】在3年6个环境中,对185份陆地棉品种(系)组成的自然群体进行倒4叶叶绿素相对含量(soil and plan... 详细信息

【目的】筛选与陆地棉叶片叶绿素含量性状相关联的分子标记,挖掘其优异等位变异及典型材料,为陆地棉分子标记辅助育种提供技术支持。【方法】在3年6个环境中,对185份陆地棉品种(系)组成的自然群体进行倒4叶叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development,SPAD)的测定,每年分3个时期(打顶后0、10和20 d)。采用Power Marker 3.25软件计算各位点的多态性信息含量,以分析群体的遗传多样性。利用STRUCTURE 2.3.4软件计算群体结构矩阵(Q),利用TASSEL 3.0软件计算亲属关系矩阵(K),通过GLM(general linear model,Q)和MLM(mixed linear model,Q+K)2种方法,同时对SPAD与SSR标记进行关联分析。依据计算的等位位点表型效应值,挖掘优异的等位变异及典型材料。【结果】137对SSR多态性引物共扩增出355个等位变异,平均每对引物扩增到2.6个多态性位点,PIC平均值为0.67,变化范围为0.01—0.95,高度多态性引物(PIC>0.5)占85%,其中PIC最高的标记为HAU2146(PIC=0.95)和NAU2083(PIC=0.93)。当(35)K取得最大值时,K=2,因此,将185份陆地棉材料划分为2个亚群。通过GLM方法共检测到22个显著性位点(P<0.001),表型变异解释率为5.28%—10.85%,平均为7.24%,贡献率最高的等位变异位点是SWU0529a(R2=10.85%)和NAU998c(R2=10.48%);通过MLM方法共检测到17个显著性位点(P<0.01),表型变异解释率为3.72%—8.58%,平均为4.72%,贡献率最高的等位变异位点是SWU0923b(R2=8.06%)和SWU0662d(R2=6.74%);2种方法共同检测到的显著性位点有12个,等位变异NAU998c在3个时期2种方法能同时被检测到。通过等位变异的表型效应分析,找到2个增效效应最大的等位变异(HAU3318b和SWU0987b),利用找到的等位变异对材料进行筛选,获得携带2个增效效应等位变异的材料53份,2个增效效应位点都未检测到的材料有46份,统计结果显示,在打顶后10和20 d 2个时期,53份材料的SPAD均值显著高于46份材料的SAPD均值。【结论】检测到12个与SPAD值相关的显著性位点,并挖掘到2个增效效应优异等位变异,获得携带优异等位变异的载体材料53份,获得携带2个优异等位变异的典型材料1份。

关键词：陆地棉叶绿素 SSR 关联分析优异等位变异

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陆地棉农艺性状与SSR标记的关联分析

棉花学报 2014年第5期26卷 387-395页

作者：梁冰范术丽宋美珍庞朝友魏恒玲喻树迅西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室河南安阳455000

利用关联分析方法以160对SSR引物对68份陆地棉品种2个播期组成的自然群体进行基因型检测,在利用STRUCTURE 2.3.4软件分析群体结构的基础上,采用TASSEL 4.0软件的GLM程序和MLM程序对17个农艺性状进行关联分析。结果显示,STRUCTURE群体结... 详细信息

利用关联分析方法以160对SSR引物对68份陆地棉品种2个播期组成的自然群体进行基因型检测,在利用STRUCTURE 2.3.4软件分析群体结构的基础上,采用TASSEL 4.0软件的GLM程序和MLM程序对17个农艺性状进行关联分析。结果显示,STRUCTURE群体结构分析将68份供试材料划分为3个亚群,基于Nei's遗传距离的聚类分析也将68份供试材料划分为3个亚群,与群体结构划分结果基本一致。6个SSR位点均能通过GLM和MLM程序检测到,且在2个播期下稳定出现,其中,CER0098-400与全生育期显著关联,DPL0375-250和HAU2414-147与果枝始节显著关联,DPL0504-135、HAU0883-120和NAU1298-524与衣分显著关联。本研究结果为棉花分子标记辅助选择提供了依据。

关键词：陆地棉早熟性产量性状纤维品质关联分析

陆地棉转录因子GhNAC78基因的特征及功能分析

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棉花学报 2014年第4期26卷 283-289页

作者：赵凤利范术丽宋美珍庞朝友郭亚宁李黎贝魏恒玲喻树迅中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室河南安阳455000

本实验室从陆地棉中克隆得到GhNAC78,分析了其基因特征及功能。该基因cDNA全长为937 bp,开放阅读框为876bp,编码291个氨基酸,隶属于NAM转录因子亚家族。体外转录激活实验表明,GhNAC78具有转录激活活性。上游启动子区1537 bp序列的生物... 详细信息

本实验室从陆地棉中克隆得到GhNAC78,分析了其基因特征及功能。该基因cDNA全长为937 bp,开放阅读框为876bp,编码291个氨基酸,隶属于NAM转录因子亚家族。体外转录激活实验表明,GhNAC78具有转录激活活性。上游启动子区1537 bp序列的生物信息学分析可知其包含多种激素、胁迫和光响应元件,表明GhNAC78广泛地参与植物生长发育和胁迫响应的调控。荧光定量结果显示,GhNAC78在棉花叶片衰老过程中高调表达,推测其参与叶片衰老的调控。

关键词： GhNAC78基因陆地棉转录因子转录激活域叶片衰老

陆地棉转录因子GhNAC7的克隆及功能分析

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中国农业科学 2017年第3期50卷 426-436页

作者：郑学伟 SHAH Syed Tariq 范术丽魏恒玲庞朝友李鸿彬喻树迅石河子大学生命科学学院中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室

【目的】从陆地棉中克隆GhNAC7,分析其结构和功能,研究其在棉花不同组织中以及叶片不同发育时期的表达量。并转入拟南芥进一步探究其在棉花叶片衰老过程中的作用。【方法】利用中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室建立的... 详细信息

【目的】从陆地棉中克隆GhNAC7,分析其结构和功能,研究其在棉花不同组织中以及叶片不同发育时期的表达量。并转入拟南芥进一步探究其在棉花叶片衰老过程中的作用。【方法】利用中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室建立的棉花衰老叶片cDNA文库中的序列,获得1个含有NAM结构域的EST,使用Oligo6.71设计引物,重新在陆地棉叶片cDNA中进行克隆。使用Gene Structure Display Server软件分析GhNAC7结构,使用在线工具Plant CARE分析启动子序列,利用在线工具Gen Scan进行氨基酸序列翻译。同时,利用拟南芥基因组数据库（TAIR）进行序列比对,选取得分较高的NAC家族基因,使用MEGA 6.06软件和Gene Doc软件进行进化树分析和氨基酸比对。以XbaⅠ和SacⅠ为酶切位点构建35S::GhNAC7-GFP融合表达载体,分析其在洋葱表皮细胞中的瞬时表达,进行亚细胞定位。利用实时荧光定量PCR技术分析GhNAC7在棉花不同组织、不同叶片发育时期以及在200μmol·L;ABA调控下的表达量。通过构建p GhNAC7-GUS融合表达载体并转拟南芥,分析其启动子特异性。以Eco RⅠ和SalⅠ为酶切位点,利用p BI101和p BI121载体,分别构建融合表达载体并转拟南芥进行过表达分析。【结果】从陆地棉中成功克隆GhNAC7,其全长为1 064 bp,包含3个外显子,2个内含子。生物信息学分析结果表明,GhNAC7开放阅读框为834 bp,可编码277个氨基酸,其蛋白质分子量为31.35 k D,等电点为9.22。结构域分析表明其属于NAC转录因子的NAM亚家族,进化树分析显示GhNAC7与ANAC041、ANAC083同源性最高,其中,GhNAC7与ANAC083结构域位置均为17—58 aa。其启动子核心元件包含一系列与衰老、激素、胁迫相关的顺式作用元件。亚细胞定位表明其蛋白为核蛋白。组织特异性表明GhNAC7在真叶、子叶、花、花药和衰老真叶中均明显表达,其中在衰老的真叶中表达量最高。启动子特异性分析表明,其GUS活性在衰老的叶片中最强。在拟南芥中过表达该基因,转基因植株比野生型表现出明显的衰老症状。荧光定量PCR分析表明,ABA处理后6 h GhNAC7明显上调表达,并在48 h表达量达到最高,这表明ABA可调控GhNAC7表达从而调节棉花叶片衰老。【结论】GhNAC7可以促进棉花叶片衰老并受ABA的调控。

关键词：陆地棉 NAM结构域叶片衰老 GhNAC7 过表达