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10陆地棉转基因抗虫杂交棉遗传效应分析 0 杂交加工对棉产量和性状影响 [研究意义]杂交棉花具有显著的产量优势和抗虫性，是中国棉花品种的主要利用品种。研究其在不同生态环境下产量和品质遗传效效,对转基因抗虫杂交棉选育具有指导意义。【前人研究进展】朱军等分析了两年两个环境下10个陆地棉亲本配制的双列杂交遗传资料,表明产量性状都存在不同程度的基因型与环境的互作,各组合基因型值和杂种优势在年份间的表现不一致,不同组合在不同环境下杂种优势的稳定性表现有所不同。袁有禄等对5个具有不同纤维品质性状的品种(系)完全双列杂交配制的20个组合,表明铃重和衣分与环境互作效应小,不存在母体效应,并以加性遗传效应为主,铃重和衣分的群体平均优势较大,遗传分析与杂种优势结果一致,具体表现在产量性状上,性状差异不大的亲本配制的组合杂合显性较高,其超亲优势正向显著,而性状差异大的亲本配制的组合没有超过高亲的。王建国等分析了陆地棉五个亲本及其F1和F2棉子品质性状与棉花产量性状的遗传相关,表明棉子仁营养品质和种子物理性状与单株产量遗传相关均不显著,油份含量、油份指数、蛋白质指数等性状与单铃重遗传关系则相反,衣分与多数种子性状不存在明显的遗传相关性。【本研究切入点】本研究借用朱军[4~5]的加性—显性与环境互作遗传模型和吴吉祥和朱军提出的一些列关于作物杂种优势的分析方法,分析转基因抗虫棉亲本及其F1代,从而无偏预测基因加性效应值和显性效应值及与环境互作效应,进一步预测F1和其它杂种后代基因型值及其杂种优势以及杂种优势在不同环境下的稳定性以及特定环境下的波动性,并对亲本和特定杂交组合在不同环境下进行正确评价,有关这方面的研究未曾报道。【拟解决的关键关键问题】通过对这套转基因抗虫杂交棉组合及其亲本在3种生态环境下的性状表现进行遗传分析,明确基因主效应以及基因型与环境的互作效应,正确评价亲本和特定杂交组合在不同生态环境下的遗传表现,为转基因抗虫杂交棉生态育种提供理论指导。 1 材料和方法 1.1 品种品系 本研究选用不同生态区(长江流域和黄河流域)具有一定代表性的6个性状稳定的陆地棉品种(品系)为母本(P1:中棉所12、P2:泗棉3号、P3:石远345、P4:惠抗1、P5:鄂9、P6:豫668),选用目前推广面积较大的4个转基因抗虫棉品种(品系)为父本(P7:中棉所41、P8:双价321、P9:新棉33B、P10:GKP4);按NCⅡ遗传交配设计(6×4),配制24个杂交组合。 1.2 测试方法 1.2.1 不同生态区的组合 2003年夏天,按上述交配设计,在中国农业科学院棉花研究所试验地(安阳)进行组合制种,每个组合生产杂交种2~4 kg,一次制种供3个地点(河南安阳、安徽望江和海南三亚)试验。2003至2004年将这套24个组合及10亲本共34个材料,分别种在海南三亚、安徽望江及河南安阳3种不同生态区,进行多点试验。海南三亚试验点:种植方式按2行区3重复随机区组排列,小区面积8 m2,密度52500株·ha-1;河南安阳试验点:种植方式按3行区3重复随机区组排列,小区面积20 m2,密度37500株·ha-1;安徽望江试验点:种植方式按2行区3重复随机区组排列,小区面积12 m2,密度30000株·ha-1。按大田常规管理。 1.2.2 混收马铃薯检测 (1)在吐絮期(河南安阳是9月28日,安徽望江是9月24日,海南三亚是3月15日)调查3个重复的铃数,每个重复调查2行(两端株除外,大约30~60株),铃数按每平方米计算。 (2)在吐絮期每个重复混收正常吐絮铃50个,经室内考种,考查平均铃重、衣分;纤维品质检测采用农业部棉花品质检测中心HIV900系列检测样品,检测5指标,即:2.5%跨长、比强度、麦克隆值、整齐度和伸长率。 (3)最后按小区实收籽棉产量,安阳点收霜前子棉,海南三亚和安徽望江收子棉总产,按衣分计算皮棉产量。 1.3 遗传效应的预测和分析 采用朱军提出的加性–显性及环境互作遗传模型及统计分析方法,采用MINQUE法无偏地估算性状的各项遗传效应在不同环境的遗传方差(加性方差、显性方差、加性×环境互作方差、显性×环境互作方差等),采用调整无偏预测法(AUP法)预测各项遗传效应和杂种优势值,采用Jackknife数值抽样技术,对每个生态区的区组进行重复抽样,计算各估算值的标准误,并用t-测验对参数进行显著性检验,所有的数据的运算和分析采用朱军提供的分析软件在IBM微机上完成。 2 结果与分析 2.1 抗虫杂交棉在三种生态环境下的产量和品质遗传影响分析 2.1.1 产量性状遗传主效应 表1列出了在3种生态环境下供试材料的产量性状(子棉产量、皮棉产量、铃数、衣分和铃重)各项遗传方差分量。子棉产量、皮棉产量、铃数、衣分和铃重的遗传主效应(VG)在遗传总效应(VG