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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*
[1] 喻树迅, 张雷, 冯文娟 . 棉花生产规模化, 机械化, 信息化, 智能化和社会服务化发展战略研究. 中国工程科学, 2016,18(1):137-148
doi: 10.15302/J-CESS-2016016
Yu S X, Zhang L, Feng W J . Study on strategy of large scale, mechanization, informationization, intelligence and social services for cotton production. Eng Sci, 2016,18(1):137-148 (in Chinese with English abstract)
doi: 10.15302/J-CESS-2016016
[2] 詹先进, 陈全求, 张胜昔, 蓝家样, 黄云, 符家平 . 当前湖北省早熟棉育种的相关问题与对策. 湖北农业科学, 2009,48:2685-2687
doi: 10.3969/j.issn.0439-8114.2009.11.020
Zhan X J, Chen Q Q, Zhang S X, Lan J Y, Huang Y, Fu J P . Problems and countermeasures on breeding technology of cotton earliness in Hubei province. Hubei Agric Sci, 2009,48:2685-2687 (in Chinese with English abstract)
doi: 10.3969/j.issn.0439-8114.2009.11.020
[3] 喻树迅, 宋美珍, 范术丽 . 我国短季棉遗传育种研究进展. 棉花学报, 2007,19:331-336
doi: 10.3969/j.issn.1002-7807.2007.05.002
Yu S X, Song M Z, Fan S L . Advances of genetics and breeding of short season cotton in China. Cotton Sci, 2007,19:331-336 (in Chinese with English abstract)
doi: 10.3969/j.issn.1002-7807.2007.05.002
[4] Zhang M, Zheng X L, Song S Q, Zeng Q W, Hou L, Li D M, Zhao J, Wei Y, Li X B, Luo M, Xiao Y H, Luo X Y, Zhang J F, Xiang C B, Pei Y . Spatiotemporal manipulation of auxin biosynthesis in cotton ovule epidermal cells enhances fiber yield and quality. Nat Biotechnol, 2011, 29:453-458
[5] 刘惠民, 焦明臻 . 从晋棉 11号特性探讨育种目标的改进. 山西农业科学, 1990, ( 11):7-9
Liu H M, Jiao M Z . Discussion on improvement of breeding target based on characteristics of Jinmian 11. Shanxi Agric Sci, 1990, ( 11):7-9 (in Chinese)
[6] Zeng Q W, Qin S, Song S Q, Zhang M, Xiao Y H, Luo M, Hou L, Pei Y . Molecular cloning and characterization of a cytokinin dehydrogenase gene from upland cotton (Gossypium hirsutum L.). Plant Mol Biol Rep, 2012,30:1-9
[7] Zhao J, Bai W Q, Zeng Q W, Song S Q, Zhang M, Li X B, Hou L, Xiao Y H, Luo M, Li D M, Luo X Y, Pei Y . Moderately enhancing cytokinin level by down-regulation ofGhCKX, expression in cotton concurrently increases fiber and seed yield. Mol Breed, 2015,35:60
[8] Meredith W R, Bridge R R . Breakup of linkage blocks in cotton,Gossypium hirsutum L. Crop Sci, 1971,11:695-698
[9] 刘存敬, 江振兴, 张建宏, 唐丽媛, 张素君, 田海燕, 李兴河, 师树新, 崔瑞敏, 张香云 . 转iaaM高衣分棉花种质IF1-1杂种优势分析及育种应用. 河北农业科学, 2016,20(3):70-74
Liu C J, Jiang Z X, Zhang J H, Tang L Y, Zhang S J, Tian H Y, Li X H, Shi S X, Cui R M, Zhang X Y . Heterosis analysis and application for the high percentage cotton germplasm IF1-1 with iaaM. Hebei Agric Sci, 2016,20(3):70-74 (in Chinese with English abstract)
[10] 刘宏伟, 李南南, 苗玉焕, 柳仕明, 聂以春, 朱龙付, 张献龙 . 利用FBP:iaaM改良华杂棉H318产量与纤维品质研究. 石河子大学学报(自然科学版), 2016,34:133-140
doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2016.02.001
Liu H W, Li N N, Miao Y H, Liu S M, Nie Y C, Zhu L F, Zhang X L . Study on yield and fiber quality improvement of ‘Huazamian H318’ with FBP:iaaM. J Shihezi Univ (Nat Sci Edn), 2016,34:133-140 (in Chinese with English abstract)
doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2016.02.001
[1] 单露英, 李俊, 李亮, 张丽, 王颢潜, 高佳琪, 吴刚, 武玉花, 张秀杰. 转基因玉米NK603基体标准物质研制[J]. 作物学报, 2022, 48(5): 1059-1070.
[2] 王渭霞, 赖凤香, 胡海燕, 何佳春, 魏琪, 万品俊, 傅强. 超低温11年保存期对转基因作物基体标准样品核酸检测的影响[J]. 作物学报, 2022, 48(1): 238-248.
[3] 李杰华, 端群, 史明涛, 吴潞梅, 柳寒, 林拥军, 吴高兵, 范楚川, 周永明. 新型抗广谱性除草剂草甘膦转基因油菜的创制及其鉴定[J]. 作物学报, 2021, 47(5): 789-798.
[4] 李京琳, 李佳林, 李新鹏, 安保光, 曾翔, 吴永忠, 黄培劲, 龙湍. 水稻ptc1隐性核不育系的创制及其配合力分析[J]. 作物学报, 2021, 47(11): 2173-2183.
[5] 杨琴莉, 杨多凤, 丁林云, 赵汀, 张军, 梅欢, 黄楚珺, 高阳, 叶莉, 高梦涛, 严孙艺, 张天真, 胡艳. 棉花花器官突变体的鉴定及候选基因的克隆[J]. 作物学报, 2021, 47(10): 1854-1862.
[6] 陈淼, 谢赛, 王超智, 李焱龙, 张献龙, 闵玲. 棉花GhPIF4调控高温下花药败育机制初探[J]. 作物学报, 2020, 46(9): 1368-1379.
[7] 李俊,李亮,李夏莹,宋贵文,沈平,张丽,翟杉杉,柳方方,吴刚,张秀杰,武玉花. 转基因玉米MIR604基体标准物质研制[J]. 作物学报, 2020, 46(4): 473-483.
[8] 衡友强,游西龙,王艳. 费尔干猪毛菜病程相关蛋白SfPR1a基因的异源表达增强了烟草对干旱、盐及叶斑病的抗性[J]. 作物学报, 2020, 46(4): 503-512.
[9] 陈杉彬, 孙思凡, 聂楠, 杜冰, 何绍贞, 刘庆昌, 翟红. 甘薯IbCAF1基因的克隆及耐盐性、抗旱性鉴定[J]. 作物学报, 2020, 46(12): 1862-1869.
[10] 马硕, 焦悦, 杨江涛, 王旭静, 王志兴. 基因组测序技术解析耐除草剂转基因水稻G2-7的分子特征[J]. 作物学报, 2020, 46(11): 1703-1710.
[11] 张双双,王立伟,姚楠,郭光艳,夏玉凤,秘彩莉. 水稻OsUBA基因的表达及其在促进种子萌发和开花中的功能[J]. 作物学报, 2019, 45(9): 1327-1337.
[12] 周向阳,赵亮,狄佳春,陈旭升. 2个抗虫棉的外源Bt基因分子鉴定及其染色体定位[J]. 作物学报, 2019, 45(9): 1440-1445.
[13] 王玉奎,张贺翠,白晓璟,廉小平,施松梅,刘倩莹,左同鸿,朱利泉. 甘蓝BoPINs家族基因的特征和表达分析[J]. 作物学报, 2019, 45(8): 1270-1278.
[14] 潘丽娟,陈娜,陈明娜,王通,王冕,陈静,杨珍,万勇善,禹山林,迟晓元,刘风珍. 花生AhPEPC1基因抑制表达的转基因后代转录组分析[J]. 作物学报, 2019, 45(7): 993-1001.
[15] 张小芳,董秋平,乔潇,乔亚科,王冰冰,张锴,李桂兰. 基于Cre/loxP系统的无筛选标记转耐低磷转录因子GmPTF1大豆种质创制与分析[J]. 作物学报, 2019, 45(5): 683-692.
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