我国棉花株型性状遗传育种研究进展.docx

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我国棉花株型性状遗传育种研究进展

目录

1株型性状的遗传

1.1棉花株型性状的经典遗传研究

1.2棉花株型性状的主基因-多基因遗传

2株型性状的QTL定位

正文

摘要：

株型育种对提高棉花产量和纤维品质意义重大，是作物遗传育种的重要组成部分，因此株型遗传育种一直受育种者的关注。

棉花是重要的纤维和油料作物，棉花株型育种研究已经引起重视，尚待进一步深入。

本文综述棉花株型遗传育种在我国的研究进展，介绍株型性状研究的理论发展过程以及棉花株型性状遗传的主要研究内容，并对棉花株型的育种措施进行展望，旨在为棉花株型性状遗传育种研究提供参考

关键字：

棉花;株型性状;遗传育种;QTL定位;连锁分析;育种措施

中图分类号：

S562.032文献标志码：

A文章编号：

1002-1302

（2019）05-0016-03

收稿日期：

2017-10-13

基金项目：

国家自然科学基金面上项目（编号：

31671743）;河南省教育厅高等学校重点科研项目（编号：

16A210022）

作者简介：

付远志（1978—）,女，河南商丘人，硕士，讲师，从事棉花遗传育种研究。

Tel:

（0373）3040337;

株型是作物的形态特征及空间排列方式，是作物为适应所处环境而表现的形态结构。

株型会影响物质的生物量，其中叶系的形态和数量等是决定物质生长差异的重要因素，当叶面积指数较大时，直立叶片在均匀受光方面具有明显的优越性［1-2］0Donald首先定义了理想株型，即利于植物光合作用和生长发育，促使籽粒产量提高的各性状所组成的理想化株型，能最大限度地提高群体光能利用率，增加生物学产量，提高经济系数;并提出最小竞争理论，即在农作物中个体最小竞争强度的理想株型，不仅能够充分利用自己有限的环境，而且不侵占邻株的环境［3］。

Peng等发现，作物的光能利用率在很大程度上受叶片的空间分布影响［4-5］oYang等指出，株型是重要的、综合的农艺性状，与作物生产密切相关，包括个体和群体2个水平［6-7］o在特定的自然条件下，植株个体发育与群体结构相协调，合理的个体株型与群体结构是植株获得较高生物学产量的重要前提。

杨守仁综合水稻超高产育种的理论和方法认为，只有使理想株型与优势利用相结合，才能培育出超高产的品种［8］。

因此，株型是重要的农艺性状，决定着植物的收获指数、产量潜力及其对栽培环境的适应能力［9-10］o目前株型研究在小麦、水稻、玉米、油菜、马铃薯上特别是在禾谷类作物上已有较多报道U1-15］,而在棉花上的研究报道较少，综述总结更少。

笔者所在单位从事多年棉花育种研究，并深入研究了棉花株型性状遗传，在此基础上，本文对棉花株型性状遗传育种进行总结。

1株型性状的遗传

棉花株型是根据果枝和叶枝的分布情况以及果枝的长短而形成的,为综合性状，包括株高、果枝长度、主茎节间长度、果枝节间长度、总果节数、总果枝数、有效果枝数和果枝夹角等多个株型构成因素，这些性状均属于复杂的数量性状，受基因型和环境的共同控制，利用传统的育种方法改良株型的难度较大，株型性状与其他性状如产量、品质、早熟等存在相关关系，株型育种是改善棉花产量和纤维品质的有效途径［16］,株型性状的遗传解析是棉花理想株型育种的理论基础。

20世纪70年代，人们对数量遗传有了更深一步研究，从经典的多基因遗传研究，转变为以主基因+多基因混合的遗传模式研究;20世纪80年代，随着分子标记技术的发展，遗传连锁图谱的数量性状基因座（quantitativetraitlocus,简称QTL）定位成为研究数量性状的重要手段。

随着数量遗传学的发展，棉花株型性状的遗传研究内容主要包括以下几个方面。

1.1棉花株型性状的经典遗传研究

株型性状遗传规律解析是通过株型育种实现棉花高产的理论依据［17］o遗传力与棉花育种选择效率紧密相关，是研究数量性状遗传规律的主要遗传参数之一。

牛永章研究了特早熟陆地棉的株型、产量和品质性状，结果发现，各调查性状广义遗传力的大小顺序为生育期〉衣分率〉果枝节间长度〉植株高度〉纤维长度〉籽指〉主茎节间长度〉叶片宽度〉铃质量〉果枝始节位〉果枝成铃数〉单株籽棉产量〉单株总铃数［18］o在株型性状研究中，较少学者利用加性-显性或加性-显性-上位性模型对其进行深入研究，其中Wang等研究认为，加性效应和互作效应作为棉花重组自交系株型性状的遗传基础非常重要U9］

1.2棉花株型性状的主基因-多基因遗传

盖钧镒认为，主基因-多基因混合遗传模型是数量性状研究的常见模式，并发展了一套迄今为止最为完整的主基因-多基因混合遗传模型分离分析方法体系［20］。

李成奇等对陆地棉百棉1号的主要株型性状进行了主基因-多基因混合遗传分析，结果表明，株高和株高/果枝长度的最适模型为1对负向完全显性主基因+加性-显性多基因模型，果枝长度和果枝夹角的最适模型为加性-显性-上位性多基因模型，主茎节间长度和总果节数的最适模型为1对加性主基因+加性-显性多基因模型，果枝节间长度的最适模型为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型，总果枝数和有效果枝数的最适模型为2对加性-显性-上位性主基因遗传模型;除果枝长度和果枝夹角外，其他性状均检测到主基因［17］。

李成奇等应用主基因-多基因混合遗传模型，对由短季棉百棉2号和TM-1形成的Pl、P2、Fl、Bl、B2、F2群体进行棉花株型性状遗传研究，结果表明，总果枝数、株高、主茎节间长度和总果节数以主基因遗传为主;果枝夹角以多基因遗传为主;有效果枝数属于主基因遗传;果枝节间长度属于多基因遗传;果枝长度、高度/果枝长度以主基因遗传和多基因遗传并重[21]

2株型性状的QTL定位

棉花株型性状属多基因控制的数量性状，遗传背景复杂，易受环境影响，利用传统方法难以在短期内同步聚合优良性状，随着生物技术的发展，分子标记和遗传作图技术成为突破此育种瓶颈的有效方法。

分子标记辅助选择可以在育种早期于分子水平直接分析个体的遗传组成，对基因型进行直接选择，不受环境影响，且不干扰植株正常生长发育，从而大大缩短育种进程，提高育种效率。

连锁分析和关联分析在QTL定位的精度与广度、信息量和统计分析等方面具有互补性，目前分子标记技术是解析植物数量性状基因的重要方法[22]