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鸡脚叶标记的三系杂交棉杂种优势机理的研究

作　者: 朱伟
导　师: 王学德
学　校: 浙江大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 棉花鸡脚叶杂种优势光合 SSR AFLP cDNA-AFLP 基因差异表达
分类号: S562
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

近年来,随着转Bt基因抗虫棉的大量种植和农作物种植结构的调整,在间作棉田和土壤肥力较高棉田,由于常施较多的肥料,棉花疯长,棉株较高而松散,叶茂色深,较迟熟,生物产量较高,但经济产量偏低。鸡脚叶形（Okra叶形）棉花与正常叶形棉花杂交所获得的F₁杂交种,其叶形处鸡脚叶形与正常叶形的中间类型,即:中鸡脚叶形（Semi-Okra叶形）,表现为通风透光好、耐肥不徒长、早熟、烂铃少、抗虫等的特性,有利于杂种优势充分表达。为探讨鸡脚叶标记的三系杂交棉杂种优势的机理,以超鸡脚叶、鸡脚叶和正常叶棉花不育系及其恢复系为亲本材料,按照NC Ⅱ交配设计,配制5种不同叶形的24个杂种,采用两年三次重复随机区组试验,考察了24个杂种在两年间的杂种表现和杂种优势。对各叶形杂种光合特性及其与产量、品质性状的关系进行了研究,并从光合生理方面来探讨其产生杂种优势的原因。利用SSR和AFLP分子标记技术,研究了亲本之间的遗传距离与杂种优势的关系,从DNA水平上对杂种优势进行了预测。利用cDNA-AFLP技术,研究了棉花杂种与亲本结铃期功能叶片的基因表达差异,对主要农艺性状的杂种优势与基因表达差异的关系进行了探讨。结果表明: 1.利用鸡脚叶标记的棉花细胞质雄性不育“三系”生产杂交棉种子,是一种可行的和经济有效的方法。一方面可以省去人工去雄,降低成本,另一方面根据鸡脚叶标记性状有无,在的不育系和恢复系的混合播种田里,可区分不育系株上的杂交种子与恢复系株上的自交种子,提高制种产量。利用鸡脚叶作为标记性状,每公顷制种田的制种产量,混合种植在A∶R为3∶1时达到最大,为1323.89kg,间隔种植在A∶R为1∶1时达到最大,为1146.39kg,即此时每公顷制种田的制种产量混合种植比间隔种植提高了15.48%。 2.超鸡脚叶、鸡脚叶、中鸡脚叶、大鸡脚叶和正常叶5类杂种的生育期依次随叶面积系数增加而延长,中鸡脚叶杂种因具有适中的生育期和叶面积系数,产量和光合作用性状的综合表现最好。不同时期光合指标测定的结果表明,中鸡脚叶杂种除了生育后期Pn（净光合速率）、Gs（气孔导度）和Tr（蒸腾速率）稍低于正常叶杂种和对照（中杂29）外,其它时期Pn、Gs和Tr高于正常叶杂种和对照,且Ci（胞间CO₂浓度）低于正常叶杂种。中鸡脚叶杂种上、中、下三层Pn和Gs高于正常叶杂种和对照。研究认为中鸡脚形杂种具有良好的光合作用特性,对于产量和品质优势的表达具有重要促进作用。 3.10亲本（不育系和恢复系）间的分子标记遗传距离为0.1507-0.2683,平均0.2235;表型遗传距离2.9794-6.7246,平均4.9609;两者的相关系数为0.5939,达显著相关水平。在性状表现上,表型遗传距离和分子标记遗传距离与杂种F₁产量性状表现呈正相关。其中,表型遗传距离与F₁籽棉产量、皮棉产量和铃重呈显著的正相关,尤其,与F₁单株铃数呈极显著的正相关;但是,分子标记遗传距离与F₁产量性状表现之间的相关不显著。表型遗传距离和分子标记遗传距离与杂种F₁的Pn、Gs、Tr和LAI呈正相关,而与F₁杂种Ci呈负相关。其中,表

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-12
缩写词(Abbreviation)  12-13
第一章文献综述  13-34
  1 杂种优势的表现及其利用  13-16
    1.1 棉花杂种优势的表现  13-15
    1.2 棉花杂种优势的利用  15-16
  2 光合作用与杂种优势  16-19
    2.1 叶面积与杂种优势  16-17
    2.2 光合速率与杂种优势  17
    2.3 叶绿素与杂种优势  17-18
    2.4 干物质与杂种优势  18
    2.5 养分与杂种优势  18-19
  3 DNA分子标记与杂种优势  19-20
    3.1 DNA分子标记  19
    3.2 杂种优势的预测  19-20
  4 基因表达与杂种优势  20-27
    4.1 cDNA-AFLP技术的基本原理和方法  21-23
    4.2 cDNA-AFLP技术特点  23-25
    4.3 应用与发展前景  25-27
  5 作物杂种优势机理研究进展  27-32
    5.1 作物杂种优势遗传学基础的研究  27
    5.2 基因表达调控与作物杂种优势的分子机理  27-31
    5.3 棉花杂种优势机理研究进展  31-32
  6 立题依据与研究内容  32-34
    6.1 立题依据  32
    6.2 研究内容  32-34
第二章鸡脚叶标记的三系杂交棉选育  34-43
  1 材料与方法  34-36
    1.1 材料  34-35
    1.2 方法  35-36
  2 结果与分析  36-41
    2.1 鸡脚叶标记的雄性不育“三系”的选育  36-38
    2.2 鸡脚叶标记的雄性不育“三系”的表现  38-40
    2.3 鸡脚叶标记的雄性不育“三系”在制种中的应用  40-41
  3 讨论  41-43
第三章鸡脚叶标记的三系杂交棉杂种优势的表现  43-48
  1 材料与方法  43-44
    1.1 材料  43-44
    1.2 方法  44
  2 结果与分析  44-47
    2.1 杂种F_1产量性状表现  44-45
    2.2 杂种F_1纤维品质表现  45-46
    2.3 杂种F_1早熟性表现  46-47
  3 讨论  47-48
第四章鸡脚叶标记的三系杂交棉光合特性的研究  48-60
  1 材料与方法  48-50
    1.1 材料  48-49
    1.2 方法  49-50
  2 结果与分析  50-58
    2.1 不同叶形杂种的产量和品质  50-52
    2.2 不同叶形杂种的光合特性  52-54
    2.3 不同叶形杂种净光合速率与产量性状的相关  54-56
    2.4 不同叶形杂种上、中、下叶层的光合特性  56-58
  3 讨论  58-60
第五章 DNA分子标记(SSR和AFLP)与杂种优势  60-80
  1 材料与方法  60-65
    1.1 田间试验材料与方法(见第三章)  60
    1.2 基因组DNA的提取  60-61
    1.3 AFLP反应体系的建立  61-63
    1.4 SSR反应体系的建立  63
    1.5 聚丙烯酰胺电泳  63-64
    1.6 银染显色  64-65
    1.7 数据统计和分析  65
  2 结果与分析  65-77
    2.1 田间试验结果分析  65-66
    2.2 DNA浓度与纯度  66-67
    2.3 亲本间的遗传距离  67-68
    2.4 遗传距离与F_1产量性状表现及杂种优势之间的相关  68-73
    2.5 遗传距离与F_1光合性状表现及杂种优势之间的相关  73-77
  3 讨论  77-80
第六章棉花杂种与亲本结铃期功能叶基因差异表达与杂种优势  80-98
  1 材料与方法  80-89
    1.1 材料  80-81
    1.2 总RNA的提取(用CTAB法抽提总RNA)  81-82
    1.3 cDNA合成  82-84
    1.4 cDNA-AFLP分析  84-89
    1.5 数据分析  89
  2 结果与分析  89-95
    2.1 杂种产量构成性状的杂种优势  89-90
    2.2 杂种光合性状的杂种优势  90-91
    2.3 总RNA的提取与cDNA的合成  91-92
    2.4 杂种和亲本间基因表达差异  92-93
    2.5 基因差异表达类型与产量性状杂种优势的相关性分析  93-94
    2.6 基因差异表达类型与光合性状杂种优势的相关性分析  94
    2.7 杂种不同优势组基因差异表达类型的比较  94-95
  3 讨论  95-98
    3.1 杂种优势的复杂性  95
    3.2 基因差异表达类型与棉花杂种优势的关系  95-97
    3.3 光合作用与棉花杂种优势的关系  97-98
第七章总结与展望  98-103
  1 总结  98-100
    1.1 鸡脚叶标记的三系杂交棉选育  98
    1.2 鸡脚叶标记的三系杂交棉杂种优势的表现  98-99
    1.3 鸡脚叶标记的三系杂交棉光合特性的研究  99
    1.4 DNA分子标记(SSR和AFLP)与杂种优势  99-100
    1.5 棉花杂种与亲本结铃期功能叶基因差异表达与杂种优势  100
  2 进一步的设想  100-103
参考文献  103-111

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