转FBP7::iaaM基因陆地棉种质冀资139纤维品质性状杂种优势分析

doi:10.11983/CBB20191

植物学报 ›› 2021, Vol. 56 ›› Issue (2): 166-174.DOI: 10.11983/CBB20191

转FBP7::iaaM基因陆地棉种质冀资139纤维品质性状杂种优势分析

郭宝生, 刘素恩, 赵存鹏, 王兆晓, 王凯辉, 李丹, 刘旭, 杜海英, 耿军义()

河北省农林科学院棉花研究所/农业农村部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室/国家棉花改良中心河北分中心, 石家庄 050051

收稿日期:2020-11-26 接受日期:2021-03-01 出版日期:2021-03-01 发布日期:2021-03-17
通讯作者: 耿军义
作者简介:^*E-mail: gengjunyi66@126.com
基金资助:
转基因生物新品种培育科技重大专项(2016ZX08005-005);河北省重点研发计划(20326316D);河北省农林科学院创新工程(2019-03-07)

Heterosis Analysis of the Fiber Quality in Gossypium hirsutum Germplasm Jizi139 with FBP7::iaaM

Baosheng Guo, Su’en Liu, Cunpeng Zhao, Zhaoxiao Wang, Kaihui Wang, Dan Li, Xu Liu, Haiying Du, Junyi Geng()

Institute of Cotton, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Hebei Branch of National Cotton Improvement Center, Shijiazhuang 050051, China

Received:2020-11-26 Accepted:2021-03-01 Online:2021-03-01 Published:2021-03-17
Contact: Junyi Geng

摘要/Abstract

摘要： 提高棉花(Gossypium hirsutum)产量兼顾改良纤维品质是棉花育种的重要目标, 而优良种质创新是品种改良的基础。FBP7::iaaM基因能够调控棉花胚珠表皮细胞IAA的含量, 进而促进棉纤维发育的起始。利用含有FBP7::iaaM基因的种质IF1-1, 通过常规杂交育种手段实现了目的基因向骨干亲本的转移, 培育了优良陆地棉种质冀资139, 并用4个不同类型的陆地棉品系对冀资139纤维品质性状进行了杂种优势分析。结果表明, FBP7::iaaM基因及其调控的优良性状可以在骨干育种亲本中传递, 具有较高的育种价值; 转FBP7::iaaM基因的冀资139具有综合性状优良、优质和高衣分等特点; 纤维长度、比强度及马克隆值的遗传主要由基因加性效应控制, 这为其作为骨干亲本的应用提供了理论依据。

关键词: 陆地棉, 纤维品质, FBP7::iaaM, 杂种优势

Abstract: The improvement of cotton yield and fiber quality has become an important goal of cotton breeding, and the innovation of elite germplasm is the basis of variety improvement. The FBP7::iaaM could promote the cotton fiber initiation by regulating the content of IAA in ovule epidermis. Using the transgenic line of IF1-1 (FBP7::iaaM) as the parent, we have transferred the target gene to backbone parents and developed an excellent upland cotton germplasm Jizi139 by conventional cross breeding, and analyzed the heterosis of fiber quality traits of Jizi139 by crossing with four different types of upland cotton lines. Our results showed that FBP7::iaaM gene and the fine traits regulated by FBP7::iaaM can be transferred to breeding backbone parents with high breeding value. Jizi139 with FBP7::iaaM showed high lint percentage, high fiber quality and excellent comprehensive characteristics. Also, it was found that additive effect was the genetic basis of the fiber length, fiber strength and micronaire, which provided a theoretical basis for the selection and application of parents.

Key words: upland cotton, fiber quality, FBP7::iaaM, heterosis

郭宝生, 刘素恩, 赵存鹏, 王兆晓, 王凯辉, 李丹, 刘旭, 杜海英, 耿军义. 转FBP7::iaaM基因陆地棉种质冀资139纤维品质性状杂种优势分析. 植物学报, 2021, 56(2): 166-174.

Baosheng Guo, Su’en Liu, Cunpeng Zhao, Zhaoxiao Wang, Kaihui Wang, Dan Li, Xu Liu, Haiying Du, Junyi Geng. Heterosis Analysis of the Fiber Quality in Gossypium hirsutum Germplasm Jizi139 with FBP7::iaaM. Chinese Bulletin of Botany, 2021, 56(2): 166-174.

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图/表 7

参考文献 28

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No.	Lines	Source and characteristics	Fiber length (mm)	Fiber strength (cN/tex)	Micronaire	Uniformity (%)	Elongation (%)
1	Jimian958	(Jimian10×(HBT offspring×GK 12))×Jimian22	29.1	32.0	4.6	84.2	6.7
2	IF1-1	iaaMtransgenic germplasm of Jimian14 as receptor	30.1	30.3	4.3	84.2	6.5
P₁	Line946	Upland cotton variety	26.3	24.7	6.0	82.3	7.0
P₂	05-198	Upland cotton variety	27.8	26.6	6.3	83.3	6.5
P₃	Line2658	Jimian20×Ji1316	29.6	27.2	5.5	84.6	6.6
P₄	Line646	Line571×Line7886, early mature	30.6	30.8	5.5	86.2	6.4
P₅	Jizi139	Jimian958×IF1-1	32.2	31.1	4.2	82.4	6.3

No.	Lines	Source and characteristics	Fiber length (mm)	Fiber strength (cN/tex)	Micronaire	Uniformity (%)	Elongation (%)
1	Jimian958	(Jimian10×(HBT offspring×GK 12))×Jimian22	29.1	32.0	4.6	84.2	6.7
2	IF1-1	iaaMtransgenic germplasm of Jimian14 as receptor	30.1	30.3	4.3	84.2	6.5
P₁	Line946	Upland cotton variety	26.3	24.7	6.0	82.3	7.0
P₂	05-198	Upland cotton variety	27.8	26.6	6.3	83.3	6.5
P₃	Line2658	Jimian20×Ji1316	29.6	27.2	5.5	84.6	6.6
P₄	Line646	Line571×Line7886, early mature	30.6	30.8	5.5	86.2	6.4
P₅	Jizi139	Jimian958×IF1-1	32.2	31.1	4.2	82.4	6.3

Crosses	Fiber length (mm)	Fiber strength (cN/tex)	Micronaire	Uniformity (%)	Elongation (%)
P₁×P₅	29.27±0.34	28.23±0.19	5.17±0.09	84.27±0.74	6.67±0.05
P₅×P₁	28.9	28.6	5.2	84.6	6.7
t-value	1.885	1.831	0.577	0.772	1.039
P₂×P₅	30.00±0.38	28.50±0.26	5.40±0.00	86.36±0.31	6.77±0.06
P₅×P₂	29.4	29.1	5.4	83.3	6.7
t-value	1.998	2.078	0	4.076*	2.020
P₃×P₅	31.47±0.83	30.27±0.40	5.03±0.15	83.60±0.56	6.80±0.10
P₅×P₃	30.9	29.6	4.8	85.1	6.7
t-value	1.189	1.901	1.655	1.665	1.732
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P₅×P₄	31.5	30.7	4.9	84.2	6.8
t-value	0.269	2.100	1.019	0.389	0.866

Crosses	Fiber length (mm)	Fiber strength (cN/tex)	Micronaire	Uniformity (%)	Elongation (%)
P₁×P₅	29.27±0.34	28.23±0.19	5.17±0.09	84.27±0.74	6.67±0.05
P₅×P₁	28.9	28.6	5.2	84.6	6.7
t-value	1.885	1.831	0.577	0.772	1.039
P₂×P₅	30.00±0.38	28.50±0.26	5.40±0.00	86.36±0.31	6.77±0.06
P₅×P₂	29.4	29.1	5.4	83.3	6.7
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P₃×P₅	31.47±0.83	30.27±0.40	5.03±0.15	83.60±0.56	6.80±0.10
P₅×P₃	30.9	29.6	4.8	85.1	6.7
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P₄×P₅	31.57±0.45	29.73±0.40	5.00±0.17	84.40±0.89	6.77±0.06
P₅×P₄	31.5	30.7	4.9	84.2	6.8
t-value	0.269	2.100	1.019	0.389	0.866

Crossing	Fiber length (mm)	Fiber strength (cN/tex)	Micronaire	Uniformity (%)	Elongation (%)
P₁×P₅	29.27±0.34	28.23±0.19	5.17±0.09	84.27±0.74	6.67±0.05
P₁	26.3	24.7	6.0	82.3	7.0
P₅	32.2	31.1	4.2	82.4	6.3
MP heterosis (%)	0.02	0.30	0.34	0.58	0.08
Over-parent heterosis (%)	-9.10	-9.23	-19.76	2.27	-4.71
P₂×P₅	30.0±0.38	28.5±0.26	5.4±0.00	86.36±0.31	6.77±0.06
P₂	27.8	26.6	6.3	83.3	6.5
P₅	32.2	31.1	4.2	82.4	6.3
MP heterosis (%)	0.00	-0.30	0.71	1.06	1.45
Over-parent heterosis (%)	-6.83	-8.36	-21.43	3.71	4.29
P₃×P₅	31.47±0.83	30.27±0.40	5.03±0.15	83.60±0.56	6.80±0.10
P₃	29.6	27.2	5.5	84.6	6.6
P₅	32.2	31.1	4.2	82.4	6.3
MP heterosis (%)	0.46	0.96	0.93	0.03	1.36
Over-parent heterosis (%)	-2.27	-2.67	-11.19	-1.21	3.17
P₄×P₅	31.57±0.45	29.73±0.40	5.00±0.17	84.40±0.89	6.77±0.06
P₄	30.6	30.8	5.5	86.2	6.4
P₅	32.2	31.1	4.2	82.4	6.3
MP heterosis (%)	0.14	-0.99	0.77	0.03	1.65
Over-parent heterosis (%)	-1.96	-4.41	-11.90	-2.18	5.87

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Crossing	Fiber lint (%)	Bell weight (g)	Seed index (g)	Fusarium wilt index	Verticillium wilt index
P₁×P₅	41.5	5.8	10.9	4.3	29.0
P₁	38.6	5.1	11.3	2.3	29.5
P₅	42.8	5.6	11.6	4.6	28.7
MP heterosis (%)	1.97	8.41	-4.80	24.64	1.03
Over-parent heterosis (%)	-3.04	3.57	-6.03	-6.52	-0.34
P₂×P₅	40.2	6.2	10.9	4.7	29.5
P₂	37.1	6.3	11.1	2.1	30.6
P₅	42.8	5.6	11.6	4.6	28.7
MP heterosis (%)	0.63	4.20	-3.96	40.30	4.61
Over-parent heterosis (%)	-6.07	-1.59	-6.03	2.17	-1.21
P₃×P₅	42.2	6.1	10.4	10.3	24.3
P₃	41.2	5.9	10.1	8.0	23.8
P₅	42.8	5.6	11.6	4.6	28.7
MP heterosis (%)	0.48	6.09	-4.15	63.49	-7.43
Over-parent heterosis (%)	-1.40	3.39	-10.34	28.75	-15.33
P₄×P₅	40.2	6.2	10.7	4.0	26.3
P₄	39.4	5.6	10.9	3.8	21.3
P₅	42.8	5.6	11.6	4.6	28.7
MP heterosis (%)	-2.19	10.71	-4.89	-4.76	5.20
Over-parent heterosis (%)	-6.07	10.71	-7.76	-13.04	-8.36

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