【摘 要】
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棉花是重要的经济作物。提高纤维产量与品质一直是棉花育种工作的重要内容,如何在提高产量的同时改良纤维品质成为棉花育种工作的主要难题之一。由西南大学裴炎课题组培育的IF1-1是通过转基因技术将细菌的生长素合成酶基因iaaM转入棉花体内获得的转基因新材料,该材料的主要特点是棉株体内生长素的主要形式吲哚-3-乙酸（IAA）的含量高,且衣分高、马克隆值低、纤维细。本研究的目的是通过回交转育技术,在光温可控的
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棉花是重要的经济作物。提高纤维产量与品质一直是棉花育种工作的重要内容,如何在提高产量的同时改良纤维品质成为棉花育种工作的主要难题之一。由西南大学裴炎课题组培育的IF1-1是通过转基因技术将细菌的生长素合成酶基因iaaM转入棉花体内获得的转基因新材料,该材料的主要特点是棉株体内生长素的主要形式吲哚-3-乙酸（IAA）的含量高,且衣分高、马克隆值低、纤维细。本研究的目的是通过回交转育技术,在光温可控的人工气候室中进行快速回交转育,每个回交世代均对标记基因GUS进行染色检测和目的基因iaaM的PCR检测,将iaaM导入7个优良品种（系）,结合分子鉴定、细胞学观察和表型评价,创制带有iaaM且衣分和马克隆值得到改良的棉花新种质。主要研究结果如下:1.经GUS染色和PCR鉴定,获得7个组合的BC4代材料。对BC4代进行表型分析,结果表明iaaM对回交材料的衣分和马克隆值有明显影响,对其他纤维品质指标未造成不利影响。其中,有6个BC4材料的衣分变幅为34.74%～43.96%,与对应轮回亲本相比有所提高,提高了 0.33%～3.54%,其中3个材料的衣分提高了 2%以上。与相应轮回亲本的马克隆值相比,有6个材料的马克隆值降低了 0.07～1.77,其中2个材料的马克隆值属于A级,2个材料属于B级。2.对7个组合的BC4代材料开花当天胚珠中的基因表达水平、IAA含量、纤维细胞突起的进行观察和分析,结果表明:不同遗传背景对iaaM基因表达有显著影响,4个材料的iaaM基因的相对表达量极显著高于对照IF1-1,3个材料的iaaM的表达量极显著低于对照IF1-1;IAA含量分析结果显示,与轮回亲本相比,2个新材料的IAA含量极显著高于其轮回亲本,2个材料与轮回亲本差异不显著,3个材料的IAA含量极显著低于其轮回亲本;对纤维细胞突起密度分析结果显示,与轮回亲本相比,4个新材料的纤维细胞突起密度显著增加;1个新材料的纤维细胞突起密度显著降低。总地来看,纤维细胞突起密度随着植株内IAA含量上升而提高。3.分析7个回交组合的BC3、BC4世代的产量和纤维品质性状,以及开花当天胚珠中的基因表达水平、IAA含量后发现:相同轮回亲本的不同回交世代,其衣分和马克隆值也存在差异,其中4个轮回亲本的BC3世代较BC4世代衣分高、马克隆值低;对回交后代其他纤维品质指标分析发现,iaaM转入后未对其他纤维品质指标造成不利影响;相同轮回亲本不同回交世代间iaaM的表达受遗传背景的影响存在差异,IAA含量分析结果显示,回交后代植株中IAA含量不仅与iaaM表达量有关,还与其相应轮回亲本的内源生长素合成有关。综上,本研究创制了 7份转iaaM棉花新种质,其中5份新种质的衣分和马克隆值均得到显著改良;发现iaaM的表达水平在不同遗传背景中存在较大差异;明确了iaaM在不同回交转育世代BC3、BC4对衣分和马克隆值的影响。研究结果为棉花高产优质育种提供了新种质,也为iaaM的育种利用提供了理论依据。
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