短季棉早熟不早衰生化机制及遗传研究
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摘要
本研究选用10个短季棉纯系(5个早熟不早衰、5个早衰)，采用部分双列杂交设计，利用加性-显性-上位性(ADAA)模型和加性-显性*胞质母体效应(ADM)模型对初花期和花铃期植株的抗氧化酶系统(CAT、SOD、POD等)的酶活、比活和IAA含量、ABA含量、MDA含量等进行遗传分析，主要研究结果如下：
(1)5对正、反交F_2分离群体的CAT酶活、POD酶活、SOD酶活、MDA含量、叶绿素含量的次数分布均为正态分布，表明这些生化性状为典型的多个微效基因控制的数量性状。
(2)早熟不早衰亲本的抗氧化系统保护酶CAT酶活、SOD酶活、POD酶活性都高于早衰亲本，其MDA含量低于早衰亲本，且遗传力较高。
(3)短季棉CAT酶活、SOD比活、ABA含量存在着显著母体效应，其次为显性效应核遗传；CAT比活、POD比活、SOD酶活、可溶性蛋白含量、IAA含量和MDA含量等也存在一定的细胞质遗传效应，但以显性效应核遗传为主；POD酶活、ABA含量以加性效应核遗传为主，但同时也存在显著细胞质遗传效应。从而可明确棉株体内的生化性状同时受细胞核和细胞质两套遗传体系控制的遗传特点。
(4)根据生化分析和早熟性调查结果，提出了将短季棉株体内的POD酶活、ABA含量可作为早熟不早衰品种的早代选择标准。
(5)对早熟不早衰短季棉品种的产量及产量性状、纤维品质性状和早熟性状进行了遗传相关分析，初步明确了短季棉早熟不早衰品种的主要农艺性状的遗传特点和它们之间的遗传相关关系，根据这些遗传关系，可对短季棉各种性状进行预测，从而对目标性状进行早代选择。
以上研究结果对短季棉育种有一定的参考价值，其中生化性状的遗传及生化性状与农艺性状间的遗传关系在国内外未见报道。
A partial-diallel genetic design consisting 10 pure lines and their 5 positive cross FI and 5 negative cross FI, and 10 F2 populations were grown at the same field in Chinese Cotton Research Institute in 2001 and 2002. The experimental design was a randomized complete-block with three replications. The objectives of this study were (i) to illustrate the biochemical genetic mechanism in the earliness-but-not-decrepitude varieties (ii) to understand the inheritance of earliness and the main economic characters of the short season upland cotton.
The results showed that anti-oxidant enzymes (such as CAT, POD, and SOD) activity, MDA, IAA and ABA contents etc. biochemical traits had an authoritative normal distribution, so they were typically quantitative character.
The cytoplasmic and maternal effects plays an important role on anti-oxidant enzymes activity and its relative activity, MDA, IAA and ABA contents, and chlorophyll a, b, a+b, and a/b when analysis by ADM model; With the ADAA model, the additive X additive epistasis effects were also detected on the same biochemical index, such as SOD activity, MDA contents, CAT and POD activity etc. The dominant and additive effects were the most important genetic effects on lint yield, lint percentage, lint index and some earliness traits, such as the plant growing period(PGP), Date of first square(DFS), Date of first flower(DFF), Date of first open boll(DFOB) and Boll maturation period(BMP).The dominant X environment effects was discovered on the lint percentage before frost.
(1)5对正、反交F_2分离群体的CAT酶活、POD酶活、SOD酶活、MDA含量、叶绿素含量的次数分布均为正态分布，表明这些生化性状为典型的多个微效基因控制的数量性状。
(2)早熟不早衰亲本的抗氧化系统保护酶CAT酶活、SOD酶活、POD酶活性都高于早衰亲本，其MDA含量低于早衰亲本，且遗传力较高。
(3)短季棉CAT酶活、SOD比活、ABA含量存在着显著母体效应，其次为显性效应核遗传；CAT比活、POD比活、SOD酶活、可溶性蛋白含量、IAA含量和MDA含量等也存在一定的细胞质遗传效应，但以显性效应核遗传为主；POD酶活、ABA含量以加性效应核遗传为主，但同时也存在显著细胞质遗传效应。从而可明确棉株体内的生化性状同时受细胞核和细胞质两套遗传体系控制的遗传特点。
(4)根据生化分析和早熟性调查结果，提出了将短季棉株体内的POD酶活、ABA含量可作为早熟不早衰品种的早代选择标准。
(5)对早熟不早衰短季棉品种的产量及产量性状、纤维品质性状和早熟性状进行了遗传相关分析，初步明确了短季棉早熟不早衰品种的主要农艺性状的遗传特点和它们之间的遗传相关关系，根据这些遗传关系，可对短季棉各种性状进行预测，从而对目标性状进行早代选择。
以上研究结果对短季棉育种有一定的参考价值，其中生化性状的遗传及生化性状与农艺性状间的遗传关系在国内外未见报道。
A partial-diallel genetic design consisting 10 pure lines and their 5 positive cross FI and 5 negative cross FI, and 10 F2 populations were grown at the same field in Chinese Cotton Research Institute in 2001 and 2002. The experimental design was a randomized complete-block with three replications. The objectives of this study were (i) to illustrate the biochemical genetic mechanism in the earliness-but-not-decrepitude varieties (ii) to understand the inheritance of earliness and the main economic characters of the short season upland cotton.
The results showed that anti-oxidant enzymes (such as CAT, POD, and SOD) activity, MDA, IAA and ABA contents etc. biochemical traits had an authoritative normal distribution, so they were typically quantitative character.
The cytoplasmic and maternal effects plays an important role on anti-oxidant enzymes activity and its relative activity, MDA, IAA and ABA contents, and chlorophyll a, b, a+b, and a/b when analysis by ADM model; With the ADAA model, the additive X additive epistasis effects were also detected on the same biochemical index, such as SOD activity, MDA contents, CAT and POD activity etc. The dominant and additive effects were the most important genetic effects on lint yield, lint percentage, lint index and some earliness traits, such as the plant growing period(PGP), Date of first square(DFS), Date of first flower(DFF), Date of first open boll(DFOB) and Boll maturation period(BMP).The dominant X environment effects was discovered on the lint percentage before frost.
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