用CSILs系进行棉花衣分和品质性状QTL定位及衣分形成的研究

摘要

棉花是世界上最重要的纺织原料之一。高产是棉花育种的主要目标之一，产量性状的遗传规律对指导棉花育种具有重要意义。衣分是棉纤维产量三要素之一。衣分的形成与胚珠表皮细胞的伸长启动、纤维伸长、次生壁加厚密切相关。深入研究棉花衣分的形成机理和QTL定位具有重要的意义。
　　 本文以高衣分染色体片段导入系IL-08-7×TM-1F2为作图群体，对衣分和纤维品质性状进行了QTL定位；以3个高衣分染色体片段导入系和3个低衣分染色体片段导入系及背景亲本TM-1、供体亲本海7124为材料研究了纤维初始发育时期纤维突起密度、伸长密度及生理生化指标与衣分的关系。主要结果如下：
　　 1.IL-08-7导入片段上衣分和纤维品质性状QTL定位
　　 利用CSIL+F2的作图策略，在IL-08-7携带的导入片段(属于D1染色体)上检测到3个衣分和品质性状QTL。其中1个影响纤维长度的QTL(q-LEN-D1)，加性效应为0.5677，解释的表型变异率为7.27％；1个影响纤维比强度的QTL(q-STR-D1)，加性效应为0.6800,解释的表型变异率为2.75％；1个影响衣分的互作QTL位点，加性效应为1.1936，解释的表型变异率为1.75％。
　　 2.纤维初始发育时期纤维突起密度、伸长密度与衣分的关系
　　 纤维突起启动的早晚与基因型和品质关系密切，而纤维开始伸长的早晚与衣分关系密切。胚珠的扫描电镜观察表明，开花当天、花后1d和开花后2d，6个CSILs、TM-1和海7124都表现为脊突处纤维最长且密度最大，合点端和胚珠中部次之，珠孔附近纤维最短且数目最少；而且花后2d的纤维伸长密度均低于开花后1d的纤维突起密度，表明随着胚珠的发育，胚珠表面的纤维细胞在不断的“膨大”。相关性分析与灰色关联度分析结表明开花后1d纤维突起密度与衣分、衣指显著正相关，与籽指显著负相关；开花后2d纤维伸长密度与衣分、衣指极显著正相关；与籽指极显著负相关。高衣分导入系(IL-08-7、IL-10-1)纤维较早的开始伸长利于形成较高的纤维突起密度、伸长密度和单粒种子纤维根数，利于提高衣分；而低衣分导入系(IL-06-1、IL-24-4、IL-16-2-1)较晚的开始纤维伸长，影响纤维突起密度、伸长密度和单粒种子纤维根数，导致衣分的降低。
　　 3.纤维初始发育时期部分生理生化指标与衣分的关系
　　 开花前1d到开花后2d为胚珠表皮细胞突起的关键时期，开花后3d到开花后15天为初生细胞壁合成和纤维快速伸长的重要时期。在开花前1d到开花后2d高衣分导入系IL-08-7可溶性蛋白质含量低于背景亲本TM－1，低衣分导入系IL－16-2－1高于TM－1，这与胚珠表皮细胞突起的时间相吻合，说明低水平的可溶性蛋白质含量可能有利于胚珠表皮细胞的突起，导致纤维根数增加和衣分的提高。在开花前1d到开花后2d高衣分导入系IL-08-7POD活性低于TM－1，低衣分导入系IL－6-2－1高于TM－1，说明高水平的可溶性POD可能影响胚珠表皮细胞突起和纤维伸长的起始，最终导致衣分的降低。在开花后1d和开花后3d高衣分导入系IL-08-7IAA氧化酶活性低于TM－1，低衣分导入系IL－16-2－1高于TM－1，这一时期为胚珠表皮细胞突起、初生壁开始合成和纤维开始伸长的重要时期，说明衣分的降低可能是在胚珠表皮细胞突起、初生壁合成以及纤维开始伸长的时期高水平的IAA氧化酶活性导致纤维分化为短绒(fuzz)，不利于纤维分化为长绒(lint)的结果。
　　 4.不同衣分CSILs系衣分性状的通径分析
　　 纤维突起密度、伸长密度和衣分构成性状对衣分的直接通径系数依次为：纤维总质量>单位长度纤维质量>纤维平均长度>纤维突起密度>纤维伸长密度>纤维根数。对衣分直接正效应较大的为纤维总质量、单位长度纤维质量和纤维平均长度，说明纤维总质量、单位长度纤维质量和纤维平均长度在构成衣分中起着重要的作用，较大的纤维总质量、较大的单位长度纤维质量和较长的纤维平均长度利于高衣分的形成，这与相关性分析和灰色关联度分析的结果基本一致。