陆地棉遗传标准系TM-1的特性及其耐冷性

[目的]通过系统调查TM-1农艺性状及纤维品质,研究芽期和苗期的耐冷性,以及对其在低温胁迫条件下的耐冷相关基因进行实时荧光定量分析,深入挖掘其耐冷机理,为该种质利用提供理论依据.[方法]在田间,以中棉所35为对照,以人工调查方式对TM-1进行表型鉴定,依据国际校准棉花标准(HVICC)测定纤维品质,同时采用卡那霉素筛选和分子鉴定进行Bt检测.以抗冷品种豫2067和冷敏感品种衡棉3号为对照,对TM-1芽期和子叶期进行耐冷性鉴定,4℃低温处理,然后正常条件下恢复生长7 d,调查芽期相对子叶平展率及子叶期植株受胁迫后的冷害级别,计算冷害指数和耐冷指数;使用便携式叶绿素仪进行叶片活体测定,以SPAD值代表相对叶绿素含量;在三叶期进行4℃C低温处理24 h,利用实时荧光定量方法进行耐冷相关基因在叶片中的表达测定.[结果]表型鉴定结果显示,TM-1叶片较大,颜色深绿,生育期较长,约135d,霜前籽棉产量为2 791.50 kg·hm-2,株高94.60 cm,霜前籽棉产量、株高、单株果枝数和单株结铃数均高于中棉所35,其他农艺性状与中棉所35接近,纤维品质中等水平.卡那霉素和试纸检测结果表明TM-1与中棉所35均不含Bt.芽期耐冷性鉴定结果表明,与对照处理相比,TM-1叶片的相对叶绿素含量极显著下降,株高极显著降低,低温胁迫极显著抑制了棉花下胚轴的伸长,并且抑制了叶片叶绿素的合成;低温处理后,TM-1的主根受到了伤害,恢复生长后侧根却比较发达,侧根生长优于对照.TM-1芽期耐冷级别达到高抗冷.苗期抗冷性鉴定结果表明,与对照相比,TM-1的相对叶绿素含量显著下降,株高极显著降低.TM-1子叶期耐冷指数为85.32％,显著高于抗冷材料豫2067,耐冷级别达到抗冷.TM-1三叶期受低温胁迫24 h后,在叶片中,有9个耐冷相关基因上调表达,上调表达倍数显著或极显著高于衡棉3号;其中,脱水素基因在叶片中上调表达,表达倍数与其在豫2067叶片中的表达倍数相近,是衡棉3号叶片中表达倍数的4.69倍,LEA3在TM-1叶片中的上调表达倍数显著高于豫2067和衡棉3号.总之,TM-1属于中晚熟品系,纤维品质中等,不含Bt;芽期和子叶期均比较抗冷,属于比较抗冷的类型;与耐冷相关的基因在TM-1的叶片中受低温诱导表达,拥有特别的表达模式.[结论]TM-1具有稳定的农艺性状,纤维品质达中等水平,不含Bt,可用作转外源基因的良好受体;因为其良好的耐冷特性,TM-1可以作为棉花耐冷性育种改良的重要亲本来源和基因克隆的基因源.