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作物学报 ›› 2018, Vol. 44 ›› Issue (8): 1152-1158.doi: 10.3724/SP.J.1006.2018.01152

• 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学 • 上一篇    下一篇

利用FBP7::iaaM转基因材料同步改良短季棉品种晋棉11纤维产量
和品质

丁晓艳(),赵娟,钱山山,阎星颖,裴炎()   

  1. 西南大学生物技术中心, 重庆 400716
  • 收稿日期:2017-10-20 接受日期:2018-06-12 出版日期:2018-08-10 网络出版日期:2018-06-19
  • 通讯作者: 裴炎
  • 基金资助:
    国家育种重大专项(2016YFD0100505);国家转基因生物新品种培育科技重大专项(2016ZX08005-003-004);国家自然科学基金项目(31130039)

Improving Fiber Yield and Quality in the Short Season Cotton Variety Jinmian 11 by Introducing FBP7::iaaM

Xiao-Yan DING(),Juan ZHAO,Shan-Shan QIAN,Xing-Ying YAN,Yan PEI()   

  1. Biotechnology Research Center, Southwest University, Chongqing, 400716, China
  • Received:2017-10-20 Accepted:2018-06-12 Published:2018-08-10 Published online:2018-06-19
  • Contact: Yan PEI
  • Supported by:
    National Major Project of Breeding(2016YFD0100505);the National Major Project for Developing New GM Crops(2016ZX08005-003-004);the National Natural Science Foundation of China(31130039)

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摘要：

棉花在我国国民经济中具有举足轻重的地位。短季棉品种有利于提高土地利用率, 对于人多地少的中国来说, 发展短季棉对棉花的可持续发展具有重要意义。因此, 提高短季棉品种的产量和品质成为当前棉花育种的重要课题。前期工作中我们通过时空精确调控iaaM基因, 适当增加生长素在棉花胚珠种皮中的水平, 获得了纤维产量和细度同步改良的转基因棉花材料IF1-1 (FBP7::iaaM)。本文通过回交育种, 将FBP7::iaaM基因导入低衣分、高马克隆值的短季棉品种晋棉11, 获得了衣分提高、马克隆值降低、同时保留早熟特点的回交后代JBC4。连续2年的田间试验表明, JBC4的衣分比回交亲本提高了12.8%, 小区纤维产量增加56.3%, 马克隆值降低10.7%。说明该转基因性状能在杂交和回交过程中稳定遗传, 可用于棉花产量和马克隆值的定向改良。

关键词: 生长素, 转基因, 短季棉, 回交, 衣分, 马克隆值

Abstract:

Short season cotton is of particular importance for sustainable development of cotton production in China where has a huge population and limited arable land resources. Usually, early maturity is associated with lower yield and poor quality. We previously developed a novel transgenic cotton material with improved fiber yield and quality by spatiotemporal manipulation of auxin biosynthesis in cotton ovule epidermal cells. In this study, we introduced FBP7::iaaM into a short season cotton variety Jinmian 11, which has low lint percentage and high macronaire value, through backcross breeding. A consecutive two-year field experiment indicated that the transgenic-homozygous backcrossed progeny (JBC4) exhibited a significant improvement in fiber yield and fiber fineness. Compared with Jinmian 11, lint percentage and lint yield of JBC4 increased by 12.8% and 56.3%, respectively, and meanwhile, the micronaire value decreased by 10.7%. Our data demonstrate a significant potential of the FBP7::iaaM transgenic in the yield and quality improvement for short season cotton.

Key words: auxin, transgene, short season cotton, backcrosse, lint, macronaire

图1

回交后代iaaM基因PCR扩增部分筛选图 M: marker 2000; J11: 晋棉11; FM: FBP7::iaaM; 其余泳道为回交后代植株JBC4。"

表1

回交4代转基因阳性植株自交后代的GUS分离比例"

GUS染色
GUS staining		 GUS染色实际株数
Actual number		 理论株数
Theoretical number		 χ2
阳性株数 Positive plant number 129 125.25 0.08
阴性株数 Negative plant number 38 41.75 0.25
总数 Total 167 167.00 0.33

图2

晋棉11与JBC4株高比较"

图3

晋棉11与JBC4田间表型比较"

图4

晋棉11与JBC4的iaaM基因转录水平、IAA含量、胚珠表面突起和成熟纤维数量比较 A: iaaM相对表达量; B: 开花当天胚珠中IAA激素含量; C: 开花当天胚珠表面纤维细胞突起数量; D: 棉花单粒种子成熟纤维数目。J11: 晋棉11; JBC4: 晋棉11与FBP7::iaaM回交4代纯合后代。采用Student's t- test检验分析数据; *和**分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。"

表2

2014-2015年晋棉11和回交后代JBC4纤维品质以及产量比较"

年份
Year		 株系
Line		 马克隆值
Macronaire		 衣分
Lint percentage (%)		 子棉产量
Seed cotton yield (kg plot-1)		 皮棉产量
Lint cotton yield (kg plot-1)
2014 J11 5.28 31.39 3.72 1.17
JBC4 4.61* 39.36** 4.85** 1.90**
2015 J11 5.40 31.15 9.01 2.81
JBC4 4.93** 37.11 ** 11.38* 4.22**

表3

2014-2015年晋棉11和回交后代JBC4产量因子比较"

年份
Year		 株系
Line		 单铃重
Boll weight
(g)		 单株结铃数
Number of bolls
per plant		 每铃种子数
Seed number
per boll		 衣指
Lint index
(g)		 子指
Seed index
(g)
2014 J11 3.69 16.80 24.42 4.74 10.36
JBC4 3.99 19.60 26.85 6.01** 9.33**
2015 J11 4.59 32.73 25.79 5.55 12.25
JBC4 5.58* 36.33 33.62** 6.17* 10.45**

表4

2015年珂字100和回交后代KBC4纤维品质以及产量比较"

株系
Line		 马克隆值
Macronaire		 衣分
Lint percentage (%)		 子棉产量
Seed cotton yield (kg plot-1)		 皮棉产量
Lint cotton yield (kg plot-1)
K100 4.93 32.50 9.99 3.25
KBC4 4.63* 34.95** 12.08* 4.24**

表5

2015年珂字100和回交后代KBC4产量因子比较"

株系
Line		 单铃重
Boll weight
(g)		 单株结铃数
Number of bolls
per plant		 每铃种子数
Seed number
per boll		 衣指
Lint index
(g)		 子指
Seed index
(g)
K100 4.43 37.60 23.9 6.03 12.52
KBC4 5.30* 38.13 28.7** 6.44 11.99*
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