作物杂志,2022, 第5期: 13–21 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.05.002

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

基于部分NCII交配设计的陆地棉产量和纤维品质性状遗传分析

冯常辉1(), 焦春海2, 张友昌1, 别墅1, 秦鸿德1, 王琼珊1, 张教海1, 王孝刚1, 夏松波1, 蓝家样1, 陈全求1()   

  1. 1湖北省农业科学院经济作物研究所/农业农村部长江中游棉花生物学与遗传育种重点实验室,430064,湖北武汉
    2湖北省农业科学院,430064,湖北武汉
  • 收稿日期:2021-05-06 修回日期:2021-09-29 出版日期:2022-10-15 发布日期:2022-10-19
  • 通讯作者: 陈全求,主要从事棉花育种研究,E-mail:cqq006@163.com
  • 作者简介:冯常辉,主要从事棉花育种和栽培研究,E-mail: fch158@163.com
  • 基金资助:
    湖北省农业科技创新中心创新团队项目(2019-620-000-001-01);国家重点研发计划(2016YFD0101408)

Genetic Analysis for Yield and Fiber Quality Traits in Upland Cotton Based on Partial NCII Mating Design

Feng Changhui1(), Jiao Chunhai2, Zhang Youchang1, Bie Shu1, Qin Hongde1, Wang Qiongshan1, Zhang Jiaohai1, Wang Xiaogang1, Xia Songbo1, Lan Jiayang1, Chen Quanqiu1()   

  1. 1Institute of Cash Crops, Hubei Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Cotton Biology and Breeding in the Middle Reaches of the Changjiang River, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuhan 430064, Hubei, China
    2Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, Hubei, China
  • Received:2021-05-06 Revised:2021-09-29 Online:2022-10-15 Published:2022-10-19

摘要:

以60份陆地棉品种(系)和由部分双因素交叉式遗传(North Carolina II,NCII)交配设计配制的180个F1组合为材料,分析产量和纤维品质性状的遗传效应和相关性。结果表明,皮棉产量、衣分、铃数和铃重的加性效应方差分量分别为0.25、0.62、0.20和0.14,显性效应方差分量分别为0.17、0.13、0.07和0.21;纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的加性效应方差分量分别为0.48、0.60和0.48,显性效应方差分量分别为0.05、0.02和0.06。各性状(除马克隆值外)的显性×环境互作效应均高于加性×环境互作。产量性状中,衣分与纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的相关性较强,相关系数分别为-0.35、-0.40和0.48。除铃重之外,陆地棉的产量性状呈现出以加性效应为主的遗传特点;纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的遗传以加性效应为主。部分NCII交配设计可用于同时对大量亲本进行评价。

关键词: 陆地棉, 产量, 纤维品质, 遗传效应, 部分NCII交配设计

Abstract:

The total of 60 upland cotton varieties (lines) and 180 F1 derived from partial NCII (North Carolina II) mating design were used to analyze the genetic effect and genetic correlation of yield and fiber quality traits. The variance components of additive effect of lint yield, lint percent, boll number and boll weight were 0.25, 0.62, 0.20 and 0.14, respectively, and the dominant effect variance components were 0.17, 0.13, 0.07 and 0.21, respectively; the variance components of additive effect of fiber upper half mean length, fiber strength and Micronaire were 0.48, 0.60 and 0.48, respectively, and the dominant effect variance components were 0.05, 0.02 and 0.06, respectively. The dominance × environment interaction effect of these traits (except Micronaire) were higher than additive × environment interaction effect. Among the yield traits, lint percent had strong correlation with mean length in upper half of the fiber, fiber strength and Micronaire, and the correlation coefficients were -0.35, -0.40 and 0.48, respectively. Yield traits except boll weight in upland cotton presented a common genetic characteristic that additive effect was the main genetic effect. The additive effect was mainly responsible for the inheritance of mean length in upper half of fiber, fiber strength and Micronaire. Partial NCII mating design can be used to evaluate a large number of parents at the same time.

Key words: Upland cotton, Yield, Fiber quality, Genetic effect, Partial NCII mating design

表1

亲本名称及其来源

父本Male parent 母本Female parent
编号Code 名称Name 来源Origin 编号Code 名称Name 来源Origin
1 ZD2040 中国湖北 31 陆/涩 中国湖北
2 新抗1 中国湖北 32 M0518● 中国湖北
3 X1808 美国 33 苏棉12号● 中国江苏
4 D5F● 中国湖北 34 JA532 中国新疆
5 鲁棉研28 中国山东 35 鄂荆92 中国湖北
6 鄂棉9号 中国湖北 36 SJB006-2 中国湖北
7 德州早熟 中国山东 37 陆/异 中国湖北
8 宜棉3号 中国湖北 38 D5M● 中国湖北
9 美G-82 美国 39 冀丰197 中国河北
10 KB02父本● 中国湖北 40 苏优6108 中国江苏
11 中棉所45 中国河南 41 TM-1 美国
12 中棉所12 中国河南 42 新陆中20 中国新疆
13 新陆早15 中国新疆 43 奥棉618 中国北京
14 U37-8 中国湖北 44 1027母本● 中国湖北
15 美棉1 美国 45 JA542 中国湖北
16 DYM1 中国湖北 46 S6043 中国湖北
17 鄂抗棉13 中国湖北 47 鲁棉1号 中国山东
18 鲁棉3号 中国山东 48 8933 中国湖北
19 中棉所36 中国河南 49 SD2 非洲
20 A1735 中国江苏 50 E48M● 中国湖北
21 美棉2 美国 51 新陆中33 中国新疆
22 荆317● 中国湖北 52 MBC31776 中国河南
23 苏研65017 中国江苏 53 洞庭1号 中国湖南
24 新陆中10号 中国新疆 54 M110989 中国河南
25 SJB226 中国江苏 55 古巴棉 古巴
26 泗阳493 中国江苏 56 荆3372● 中国湖北
27 SD1 非洲 57 鲁棉研29 中国山东
28 F0518● 中国湖北 58 JA501 中国湖北
29 华惠15 中国湖北 59 岱字棉15 美国
30 泗抗1号● 中国江苏 60 鲁棉398 中国山东

表2

部分NCII交配设计的交配方式

母本
Female parent
父本Male parent
1 2 3 ... 28 29 30
31 ×
32 × ×
33 × × ×
34 × × ×
35 × × ×
36 × × ×
37 × ×
38 ×
×
× ×
60 × × ×
31 × × ×
32 × × ×
33 × × ×
34 × ×
35 ×

表3

部分NCII群体的产量和纤维品质性状描述性统计分析

性状
Trait
最小值
Minimum
最大值
Maximum
平均值
Mean
标准误
Standard error
标准差
Standard variance
偏度
Kurtosis
标准误
Standard error
峰度
Skewness
标准误
Standard error
皮棉产量Lint yield (kg/hm2) 164.21 3051.49 1625.61 0.82 37.71 0.07 0.05 0.52 0.11
铃数Boll number (×104/hm2) 18.66 118.78 78.47 0.28 12.86 -0.11 0.05 0.57 0.11
铃重Boll weight (g) 2.94 7.58 5.21 0.01 0.58 0.36 0.05 0.46 0.11
衣分Lint percent (%) 24.48 48.72 39.54 0.08 3.60 -0.57 0.05 0.27 0.11
上半部平均长度
Mean length of upper half (mm)
24.00 33.60 28.37 0.03 1.40 0.22 0.05 -0.13 0.11
断裂比强度Strength (cN/tex) 23.10 38.70 30.65 0.05 2.41 0.30 0.05 0.38 0.11
马克隆值Micronaire 3.50 6.60 5.20 0.01 0.49 -0.13 0.05 -0.34 0.11

表4

部分NCII群体中目标性状方差分析

变异来源
Source of variation
自由度
df
皮棉产量
Lint yield
(kg/hm2)
铃数
Boll number
(×104/hm2)
铃重
Boll
weight (g)
衣分
Lint
percent (%)
上半部平均长度
Mean length of
upper half (mm)
断裂比强度
Strength
(cN/tex)
马克隆
Micronaire
基因型Genotype 239 12.63** 7.02** 10.10** 52.30** 26.48** 54.28** 20.93**
环境Environment 2 543.44** 3.20* 1924.51** 3647.36** 2816.13** 1373.88** 2304.86**
基因型×环境Genotype×environment 468 2.42** 2.14** 2.59** 2.97** 3.91** 6.71** 2.64**
区组Block 2 2.44 0.29 1.16 7.64** 9.97** 6.37** 11.05**
误差Error 1416

表5

目标性状的方差分量比例

方差分量比例
Proportions of variance components
皮棉产量
Lint yield
铃数
Boll number
铃重
Boll weight
衣分
Lint percent
上半部平均长度
Mean length of upper half
断裂比强度
Strength
马克隆值
Micronaire
VA/VP 0.25** 0.20** 0.14** 0.62** 0.48** 0.60** 0.48**
VD/VP 0.17** 0.07* 0.21** 0.13** 0.05** 0.02 0.06**
VAE/VP 0.05** 0.08** 0.05** 0.03** 0.05** 0.03** 0.08**
VDE/VP 0.15** 0.14** 0.17** 0.07** 0.18** 0.22** 0.08**
Ve/VP 0.38** 0.51** 0.43** 0.15* 0.24** 0.13* 0.30**

表6

亲本产量及构成性状的加性效应估算值

亲本
Parents
皮棉产量
Lint yield
(kg/hm2)
铃数
Boll number
(×104/hm2)
铃重
Boll weight
(g)
衣分
Lint percent
(%)
亲本
Parents
皮棉产量
Lint yield
(g/hm2)
铃数
Boll number
(×104/hm2)
铃重
Boll weight
(g)
衣分
Lint percent
(%)
1 -9.53 -0.22 -0.23 -0.20 31 3.83 0.90 -0.13 2.29
2 -12.22 -3.44 -0.10 -0.62 32● -1.41 -0.02 0.03 -0.49
3 -1.06 -4.16 0.21 0.14 33●○ 11.64 1.54 -0.03 2.58
4● 8.58 3.91 -0.04 0.67 34 -14.99 -7.37 0.11 -1.04
5 4.03 -2.75 0.08 2.00 35 -17.05 -7.35 0.15 -2.24
6 -7.51 3.32 -0.18 -2.14 36 -6.01 -3.98 0.08 0.00
7 3.43 2.74 -0.13 0.74 37 7.97 3.74 -0.03 0.31
8○ 19.85 3.89 0.14 1.62 38●○ 13.62 3.18 -0.03 2.24
9 -16.40 -4.66 0.14 -3.10 39 7.61 4.35 0.00 -0.19
10● -6.90 -0.49 -0.12 -0.68 40 4.28 3.92 -0.07 -0.02
11 -4.04 1.92 -0.10 -1.21 41 0.73 1.43 0.16 -1.96
12 2.93 2.87 -0.09 0.07 42 -3.48 -2.44 0.01 0.47
13 -13.35 -2.27 -0.26 -0.13 43 0.97 -0.02 0.09 -0.48
14 4.00 2.21 -0.03 0.17 44● 6.96 1.78 -0.08 1.90
15 4.47 -0.23 0.02 1.23 45 5.71 0.59 -0.03 1.70
16 -1.24 1.74 0.01 -1.72 46 4.14 -0.24 0.12 0.32
17 5.85 0.89 0.07 0.65 47 -7.11 -0.43 -0.11 -0.67
18 -8.53 0.41 0.06 -2.61 48 -0.55 -2.91 0.09 0.76
19 -23.56 -6.24 -0.13 -2.38 49 -25.59 -8.21 0.06 -3.65
20 6.23 -0.29 0.16 0.48 50● 4.94 0.09 0.06 0.84
21 -13.08 -3.60 -0.01 -1.97 51 -2.92 -1.00 -0.01 0.10
22● 2.33 -1.71 0.04 1.25 52 -5.27 -2.15 0.08 -0.84
23○ 15.33 4.45 -0.01 1.64 53 -5.71 -0.55 -0.10 -0.24
24 -14.15 -2.37 -0.11 -1.66 54 -1.20 1.86 0.03 -1.35
25 -8.14 3.51 -0.19 -2.28 55 1.77 -0.52 0.11 0.01
26 -0.24 -2.22 0.01 0.84 56●○ 9.02 0.30 0.14 1.18
27 -37.19 -14.18 -0.17 -2.70 57 8.05 6.42 -0.12 0.29
28● 6.78 0.20 -0.01 1.72 58○ 23.65 2.28 0.28 2.73
29○ 20.91 7.58 -0.05 1.64 59○ 11.11 2.34 0.08 1.21
30●○ 15.18 5.44 -0.04 1.40 60○ 22.53 6.27 0.12 1.37

表7

亲本纤维品质性状的加性效应估计值

亲本
Parents
上半部平均长度
Mean length of upper half (mm)
断裂比强度
Strength (cN/tex)
马克隆值
Micronaire
亲本
Parents
上半部平均长度
Mean length of upper half (mm)
断裂比强度
Strength (cN/tex)
马克隆值
Micronaire
1 0.27 0.91 -0.22 31 -1.19 -2.14 0.18
2 -0.03 -0.28 -0.10 32 -0.43 -0.58 0.10
3 -0.13 0.37 -0.04 33 -0.82 -1.89 0.17
4 0.01 -0.05 -0.05 34 1.42 3.93 -0.39
5 -0.60 -1.60 0.09 35 0.29 0.89 -0.08
6 0.81 2.01 -0.47 36 0.97 2.01 -0.18
7 0.27 -0.08 0.01 37 -0.03 0.69 -0.07
8 -0.33 -0.64 0.07 38 -0.14 -0.14 0.07
9 0.46 0.25 -0.30 39 -0.27 -0.29 0.19
10 0.62 -0.06 -0.03 40 -0.37 -0.60 -0.06
11 0.44 0.60 0.00 41 -0.33 -0.54 0.19
12 -0.27 -0.87 0.09 42 -0.17 -0.47 -0.01
13 0.00 0.40 0.08 43 -0.26 -1.38 0.11
14 0.41 0.13 -0.04 44 -0.01 0.09 0.10
15 0.61 0.87 0.14 45 0.03 -0.81 0.06
16 -0.03 -0.15 -0.19 46 0.81 0.97 -0.24
17 0.13 0.00 -0.20 47 -0.73 -1.66 0.19
18 0.28 -0.37 -0.18 48 -0.46 -0.35 0.05
19 -0.04 0.19 -0.32 49 0.99 3.32 -0.12
20 -0.07 -0.81 0.02 50 0.14 -0.19 -0.04
21 0.37 0.60 -0.12 51 0.00 0.72 0.22
22 -0.14 -0.70 -0.10 52 1.28 2.06 -0.12
23 -0.39 0.54 0.29 53 -0.69 -0.50 0.08
24 0.14 1.30 -0.30 54 -0.40 -0.81 0.27
25 0.02 0.23 -0.01 55 -0.32 -0.37 0.16
26 -0.36 0.01 -0.20 56 0.23 0.19 0.08
27 0.25 1.10 0.15 57 0.22 0.13 0.17
28 -0.48 -1.33 0.36 58 -0.59 -1.43 0.23
29 -0.51 -1.25 -0.13 59 -0.12 -0.76 0.17
30 0.25 0.25 0.03 60 -0.97 -1.67 0.22

表8

目标性状间的基因型相关系数(r)估计

性状
Trait
皮棉产量
Lint yield
铃数
Boll number
铃重
Boll weight
衣分
Lint percent
上半部平均长度
Mean length of upper half
断裂比强度
Strength
马克隆值Micronaire 0.40** 0.26** 0.18** 0.48** -0.46** -0.45**
断裂比强度Strength -0.30** -0.26** 0.06** -0.40** 0.81**
上半部平均长度Mean length of upper half -0.21** -0.18* 0.11** -0.35**
衣分Lint percent 0.73** 0.45** 0.22**
铃重Boll weight 0.49** 0.10*
铃数Boll number 0.83**
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