摘要
为深入研究陆海杂交棉纤维长度和营养生长杂种优势遗传规律，本研究利用国内棉区主栽的12份陆地棉品种和5份海岛棉品种配制了53个陆海杂交组合，在三亚和临安种植进行亲本和F1代纤维品质测定，并分析其杂种优势。然后，选取一个纤维长度显著超亲优势的杂交组合T027（鲁原343×阿长599）为材料，对棉纤维发育和苗期营养生长相关性状进行测定分析，在此基础上以不同发育时期的胚珠、纤维和叶片为材料，进行转录组学分析和相关富集通路的初步验证，具体结果如下： 纤维品质数据表明，纤维长度在所有的杂交组合中均呈现显著或极显著的中亲优势，部分杂交组合具有较强的超亲优势；除了杂交组合T003、T009和T039外，纤维强度也具有显著或极显著的中亲优势；60%以上杂交组合的马克隆值具有显著的负向中亲优势；50%以上杂交种的整齐度具有显著或极显著的正向中亲优势，只有40%组合的伸长率具有显著或极显著的正向中亲优势。对于挑选出纤维品质在4A级以上的11个杂交种重复种植于浙江临安，其纤维长度和强度较三亚都略有下降，但仍保持在4A级以上，且均呈现出显著或极显著的中亲优势；组合T027仍然保持最为显著的杂种优势。 对超亲优势最为显著组合T027进行未成熟纤维长度测定后发现，开花后10天（days post anthesis,DPA）内是纤维长度杂种优势差异最为显著的时期，在开花后15天到20天后杂种优势趋于平缓。对0DPA和5DPA的胚珠、10DPA和15DPA的未成熟纤维进行转录组和miRNA测序发现，10DPA是差异基因表达数目最多的时期，F1中来自陆地棉的差异表达基因明显多于来自海岛棉的差异基因，且主要富集在植物激素信号转导中的生长素信号响应通路。对差异表达miRNA的靶基因进行富集，发现也主要富集在生长素相关通路上，其中Ghr-miR393b负调控靶基因ARF18，进而调控生长素输出信号，可能是造成杂种优势的原因之一。 生长素（IAA）含量测定发现无论是在亲本还是正反交F1中生长素的含量都随时间推移呈下降趋势，但陆海杂交棉正反交所有时期的生长素含量都高于陆地棉和海岛棉亲本。胚珠离体培养的结果显示以海岛棉为母本的F1代纤维起始要早于以陆地棉为母本的F1代；添加生长素输出抑制剂后正反交F1代纤维长势优于对照条件，进一步验证了可能是由于生长素含量变化导致杂种优势产生。 对苗期农艺性状研究发现，播种后15天（一叶期）是陆海杂交棉F1正反交生物量杂种优势最为显著的时期，在播种23天后杂种优势趋于平缓。对子叶期、一叶期和三叶期的倒一叶进行转录组测序，分析可知差异基因主要富集在光合作用、细胞组分和叶绿体等通路，同时也富集在细胞质部分，结合表型数据，认为母系效应在营养生长杂种优势表现中也起到了一定的作用。 本研究获得了大量的杂交种和亲本的田间试验数据以及苗期、胚珠、未成熟纤维的转录组数据和miRNA数据，从转录水平揭示陆海杂交种及其亲本基因表达的差异，为探讨其纤维长度和营养生长杂种优势产生的分子机理提供了有价值的理论基础。
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