一种短季棉早熟不早衰性状的生化标记辅助育种技术，其特征在于：确定早熟不早衰品种的生化物质的相对选择标准： （１）选择范围：在亲本选配方面，选择早熟不早衰品种做亲本；在杂种后代鉴定方面，ＰＯＤ酶活的选择应在品系的早代进行，ＣＡＴ酶活、ＳＯＤ酶活、ＭＤＡ含量的选择应在品系的高代进行。 （２）选择酶活量：早熟不早衰品种的ＣＡＴ酶活和ＰＯＤ酶活较早衰品种高３０～５０％，ＳＯＤ酶活较早衰品种高５～８％，ＭＤＡ含量较早衰品种低６～１０％ＣＡＴ。根据该标准来选择早熟不早衰的亲本和后代材料。 （３）选择时间：在棉株生长发育期对ＣＡＴ酶活、ＰＯＤ酶活、ＳＯＤ酶活选择应在８月２４日以后进行，对ＭＤＡ含量的选择应在８月３日－１７日。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业科技领域的农作物育种方法，用于在杂交后代群体中选择早熟不早衰、青枝绿叶吐白絮的短季棉新品种。
技术介绍
短季棉品种的选育成功，为解决我国棉区长期以来粮棉争地、争季的矛盾，提高棉田的经济和生态效益开辟了广阔的前景，由于短季棉可以避开棉花苗期的低温和病虫害，省工、省投资，经济效益显著，深受棉农的欢迎。在短季棉育种过程中存在的主要问题是协调好早熟和早衰的关系，早熟性是实现麦(油、菜)棉两熟的关键，但是早熟棉花品种往往伴随着早衰，早衰严重影响了棉花的铃重、衣分和纤维品质，给产量带来严重的损失，生产急需要选育早熟不早衰熟、优质、丰产的棉花新品种。传统的短季棉育种对早熟不早衰性状的选择是在不甚明了基因背景的条件下，通过杂交和各种育种技术，根据分离群体的形态表现和育种者的经验等对表现型选择，从而实现对早熟不早衰性状的改良。由于环境效应较易掩盖基因效应，因而育种者对早熟不早衰性状的选择是比较耗时和费力的。因此，迫切需要建立一个提高选择短季棉早衰不早衰性状效率和精确度的方法。1941年，美国遗传学G.W.BeaDle和生化学家E.L.Tatum通过研究红色面包霉的生化突变型，对一系列营养缺陷型进行遗传分析，提出了“一个基因一个酶，，的假说，创立了生化遗传学。1959年C.L.Markert和F.Moller根据对几种动物乳糖脱氢酶的多种形式的研究，提出了用同工酶(isozyme)一词来描述具有同一底物专一性的为同分子形式的酶，并证实了同工酶具有组织、发育及物种的特异性。因此可以作为一种遗传标记加以利用，并可以将编码酶的基因通过遗传分析定位在染色体上，又叫生化标记或蛋白质标记。蛋白质是基因表达的产物，与形态性状、细胞学特征相比，数量上更丰富，受环境影响更小，能较好的反应遗传多态性，因此蛋白质标记是一种较好的遗传标记，已被广泛应用于物种起源和进化研究、种质鉴定、分类和抗病性筛选等领域。通过对不同类型的短季棉品种进行分析发现，与短季棉早熟不早衰有关的生化物质主要有抗氧化系统酶(SOD、POD、CAT)、氧化产物之一丙二醛含量和激素(IAA、ABA)含量。对不同品种这些生化物质在棉株生长发育时期的变化及遗传特性进行分析表明，短季棉在发育进程中，超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)含量与早熟不早衰密切相关，并且受环境条件影响小，因此，将这4种生化物质确定为短季棉早熟不早衰的生化遗传标记。根据这四种生化遗传标记与短季棉发育进程的关系，SOD和POD酶适于棉花发育的花铃期进行选择，CTA酶和MDA含量适于棉花发育的吐絮期进行选择。选择大面积推广的短季棉品种早熟早衰类型、早熟不早衰类型、晚熟类型三种，进行早熟不早衰的生化物质的变化规律研究。结果表明SOD酶活性为了探讨三种类型的衰老特性与SOD酶之间关系，我们研究了叶片在暗处理过程中SOD酶的变化。结果表明衰老与SOD酶活性存在负相关。暗处理分0、5、11天。暗处理0、5天SOD酶的活性大小依次为晚熟类型、早熟不早衰类型、早衰类型，分别为177.3、149.7和144.2 unit/gFW，早熟不早衰类型的品种明显优于早衰类型品种和晚熟类型品种，暗处理11天早熟不早衰类型和晚熟类型品种的SOD酶活性最高，早熟早衰类型最低。测定大田真叶SOD酶活性，早熟不早衰类型品种的SOD酶活性前、中、后期均高于早熟早衰类型品种，说明早熟不早衰类型品种SOD酶活性强且稳定，而早衰类型品种SOD酶活性低且不稳定，晚熟类型品种前期SOD酶活性居首位，后期次于其他类型品种。POD酶活、CAT酶活早熟不早衰类型品种、晚熟类型品种在棉株生长的前、中、后期均高于早熟早衰类型品种。总之，早熟不早衰类型品种叶绿素、蛋白质降解慢，SOD、POD、CAT酶活性强，说明该品种抗氧化系统保护酶能及时清除自由基，保护细胞器、核酸、蛋白质等物质免受伤害，使棉株本身能充分发挥其潜能，充分利用光、温和水，使棉株在有限的生长发育期内既早熟而又不过早衰老。
技术实现思路
本专利技术的目的是筛选一个或几个与短季棉早衰不早衰性状密切相关且受环境影响较小的生化标记，将这些标记用于短季棉早衰不早衰性状的育种过程中，可以加快短季棉新品种的选育进程，选育出早熟不早衰熟、优质、丰产的棉花新品种。确定早熟不早衰品种的生化物质的相对选择标准，(1)选择范围在亲本选配方面，选择早熟不早衰品种作亲本；在杂种后代鉴定方面，因此，POD酶活的选择应在品系的早代进行，CAT酶活、SOD酶活、MDA含量的选择应在品系的高代进行。(2)选择酶活量早熟不早衰品种的CAT酶活和POD酶活较早衰品种高30～50％，SOD酶活较早衰品种高5～8％，MDA含量较早衰品种低6～10％。根据该标准来选择早熟不早衰的亲本和后代材料。(3)选择时间在棉株生长发育时期对CAT酶活、POD酶活、SOD酶活选择应有8月24日以后进行，对MDA含量的选择可在8月3日-17日。通过生化标记育种技术选育了中棉所16、24、27和36等短季棉新品种。这些品种生育期仅为110天左右，霜前花率90％以上；棉株体内延缓衰老生化物质的活性高，在全生育期进程中，该系列品种的抗氧化系统酶(POD、SOD和CAT)活性始终高于早衰棉花品种，而导致早衰的氧化产物丙二醛(MDA)含量比早衰品种低，从而延长叶绿素的功能，提高光合作用效率；表现丰产性突出，全国夏棉品种区试霜前皮棉产量较对照中棉所16增产14.6％～24.7％；纤维品质综合指标优良，比强度较对照提高1.4～2.8cN/tex，达到33.1cN/tex以上，可纺60支精梳棉纱；抗逆性强，该系列品种均达到高抗枯萎病、抗黄萎病水平，并兼抗根腐病、叶斑病和抗棉蚜等多抗特性。具体实施例方式在棉株体内的生化物质的最佳选择时期由浙江大学朱军教授的加性-显性-母体效应模型(ADM)分析计算，在8月3日-9月3日这个花铃期时间段内，不同酶的酶活表达量不同，根据该酶在某一期表达量较大，且能稳定遗传给后代，来确定该酶的最佳选择时期。CAT酶活母体效应在这个时间内都很明显(遗传方差比率为4.13％～42.63％)，达极显著水平，并随着棉株的生长发育，显性效应逐渐增加，至8月24日以后最大(遗传方差比率为61.73％)，达极显著水平，而加性效应较小，至9月3日才测到加性效应(遗传方差比率为27.41％)。POD酶活在8月3日～8月17日这个时间段内以显性效应为主(遗传方差比率为62.81％～72.70％)，达极显著水平，8月17日以后即棉株生长后期(9月3日)以母体效应为主(遗传方差比率为16.81％～45.44％)，在8月24日以后加性效应才检测出来(遗传方差比率为43.03％～27.30％)。SOD酶活在这个时间段内以母体效应主，母体效应随着棉株的衰老越来越明显(遗传方差比率为16.82％～40.13％)，达极显著水平；显性效应在8月17日达最大，为64.82％，以后逐渐降低，至9月3日，SOD酶活显性效应又较明显；随着棉株的衰老，SOD酶活加性效应至9月3日才检测到，为18.51％，达显著水平。丙二醛(MDA)含量的遗传变化，表明MDA含量在这个时间内以母体效应为主(遗传方差比率为19.31～46.87本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：喻树迅，宋美珍，范术丽，原日红，黄祯茂，
申请(专利权)人：中国农科院棉花研究所，
类型：发明
国别省市：
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