栽培棉种间二、三、四元杂种的研究 Ⅰ.杂种F_1的产生及其形态特性

本研究以棉属(Gossypium)的栽培种草棉(C.herbaceum L.)、亚洲棉(G.arboFeumL.)、陆地棉(G.hirsutum L.)和海岛棉(G.barbodense L.)为材料,通过种间杂交产生二元、三元和四元杂种F_1,首先进行同染色体组内的种间杂交,然后用0.2％秋水仙碱溶液处理(亚洲棉×草棉)F_1获得双二倍体,并进一步以该双二倍体与陆地棉或(陆地棉×海岛棉)F_1进行正反交,产生三元杂种F_1和四元杂种F_1。形态学研究表明,各二元、三元和四元杂种的F_1均生长旺盛,两个二元杂种F_1的叶片和花器或表现为明确的显隐性关系或超过双亲的平均值(如叶片的长度和宽度)。三元和四元杂种F_1在叶形和花器形态上表现了三个和四个棉种的一些性状。这表明把几个栽培棉种的某些性状组合于同一杂种是可能的。     

栽培棉种间二、三、四元杂种的研究 Ⅱ.杂种F_1减数分裂的染色体行为和花粉萌发率

以棉属(Gossypium)的四个栽培种的种间杂种F_1植株为材料,观察花粉母细胞减数分裂的染色体行为和测定花粉萌发率。结果表明:在中期Ⅰ,二元杂种(亚洲棉×草棉)F_1出现一个四体环;(陆地棉×海岛棉)F_1通常联会成26个二价体。三元杂种[(亚洲棉×草棉)F_1×陆地棉]F_1,[(亚洲棉×草棉)F_1双二倍体×陆地棉)F_1和四元杂种[(陆地棉×海岛棉)F_1×(亚洲棉×草棉)F_1双二倍体]F_1分别出现11.7个、8.8个和8.4个单价体以及1.2个,5.6个和5.7个三价体。在后期Ⅰ,两个二元杂种F_1的染色体分离较规则,而三元和四元杂种F_1极不规则。在四分体形成时期,两个二元杂种F_1的异常四分体频率为18.3～20.2％,三元和四元杂种F_1高达71.2～74.7％。各杂种F_1及其亲本花粉萌发率测定表明:(亚洲棉×草棉)F_1花粉的萌发率为54.3％,表现半不育;(陆地棉×海岛棉)F_1为85.7％,与其双亲基本一致;而三元和四元杂种F_1的花粉萌发率极低,仅为7.1～12.4％,表现高度的不育。     

三个棉花种间杂种F_1的细胞学研究

本研究分析了亚洲棉(Gossypium arboreum L.,2n=26,A2)×司笃克氏棉(G.stocksii Mast.in Hook..2n=26,E_1)、陆地棉(G.hirsutum L.,2n=52,(AD)1)×异常棉(G.anomalum Wawra.& Peyer.,2n;=26,B1)和陆地棉×雷蒙德氏棉(G.raimondii Ulbr.,2n=26,Ds)3个种间杂种F_1花粉母细胞减数分裂时的染色体行为;并观测了杂种F_1的花粉粒大小和生活力。结果表明,在种间杂种F_1花粉母细胞减数分裂的四分体形成时期,常出现一些多分孢子和微核.杂种F_1的花粉生活力和发芽率都显著地低于双亲。3个种间杂种F_1减数分裂中期Ⅰ所表现的染色体构型各不相同,亚洲棉×司笃克氏棉F_1为12.40 Ⅰ+5.50 Ⅱ+0.45 Ⅲ+0.32 Ⅳ,陆地棉×异常棉F_1为25.59Ⅰ+5.81Ⅱ+0.2 Ⅲ+0.27Ⅳ,陆地棉×雷蒙德氏棉F_1为12.44Ⅰ+12.17Ⅱ+0.37Ⅲ+0.27Ⅳ。根据各杂交组合染色体配对的表现,讨论了这些棉种间的亲缘关系和棉花种间杂种的利用问题。     

亚比棉×单节显性系Ⅱ杂种F_1的遗传分析

为了把来自澳洲的野生种比克氏棉(G.bickii)的优良性状导入栽培种,提高植棉的经济效益,山西农业大学棉花育种组将亚洲棉(C.arboreum)与比克氏棉杂交,得到双二倍体,然后用该双二倍体与栽培种陆地棉(C.hirsutum)的单显Ⅱ杂交,获得三种杂种。对杂种F1及其亲本进行了形态学和RAPD分析。形态学观察表明,(亚洲棉×比克氏棉)×单显Ⅱ杂种F1分别具有亚洲棉、比克氏棉和单显Ⅱ的形态特征,其中,趋向于比克氏棉的性状占22.22%,如叶片的色泽等;5.6%的性状趋向于亚洲棉,如花药颜色;16.7%的性状表现为超亲性状,如花瓣的颜色。RAPD结果表明,15个引物对参试材料共扩增出117条DNA带,其中,有85条多态性带,占72.6%;在杂种中均检测到了亲本带与杂种的特异带;利用SAS软件中的类平均法对试验材料进行聚类分析表明,所有的参试材料聚为2大类。形态学观察、RAPD分析结果一致,比克氏棉的性状已被导入到单显Ⅱ中,(亚洲棉×比克氏棉)×单显Ⅱ为真正的三种杂种。     

亚比棉×陆地棉杂种F_1遗传分析

为了验证亚比棉×陆地棉杂种F1的真实性,从细胞学和RAPD技术方面对亚比棉×陆地棉杂种F1及其亲本进行了研究。细胞学研究表明,三种杂种(亚洲棉×比克氏棉)×陆地棉的核型公式为2n=4x=52=2M+44m(2SAT)+6sm(2SAT),相对长度变异范围为6.12%～2.56%,最长染色体与最短染色体之比为2.39∶1,臂比值在1.00～1.82之间,平均臂比为1.35,核型类别为1B。RAPD分析表明,亚比棉×陆地棉杂种F1共扩增出61条DNA带,其中具亚洲棉特异带的占总带数的3.3%,来自比克氏棉的带占9.8%,具陆地棉特异带的占13.1%,来自亚比棉的特异带占9.8%,杂种的特异带占14.8%。细胞学研究和RAPD分析的结果吻合,从而断定亚比棉×陆地棉杂种F1为真正的杂交种。     

棉属（Gossypium）野生种与栽培种杂交胚珠培养研究

以陆地棉（G.hirsutum）做母本,分别与瑟伯氏棉（G.thurberi）和克劳茨基棉（G. Klotzschianum）杂交,以陆地棉自交为对照,取杂交和自交授粉后二天的胚珠培养。研究结果表明,胚珠和纤维的生长在遗传型之间没有明显差异,而在培养基之间差异明显。遗传型和培养基类型对成胚率都有明显影响。适当提高培养基中铵态氮与硝态氮之比,能提高成胚率。通过杂种胚珠培养,获得一定频率的正常杂种胚,并培养成杂种植株。为克服种间杂交不亲和性提供了成功的试验技术,同时探讨了种间杂交不亲和性的生理生化机理。     

棉花[(亚×比)×(陆×褐)]种间杂种的研究

对 [(亚洲棉×比克氏棉 )× (陆地棉×黄褐棉 ) ]种间杂种的形态性状和细胞学进行了研究。结果表明 ,四元杂种F1的叶片性状主要受父本的影响 ,苞叶与萼片属中间类型 ,花部变异最大 ,既受父本的影响 ,也受母本的影响。四元杂种F1在减数分裂时 ,染色体配对极不正常 ,大多以单价体的形式存在 ,且分裂不同步 ,最终导致形成的四分孢子不正常或形成多分孢子 ,这是四元杂种F1不育的主要原因。     

棉花二倍体合成异源四倍体新种的研究

各国棉花育种工作都在开展野生二倍体棉种的利用问题。试验用二倍体亚洲棉G。arboreum 2n(2x)=26,染色体组A_2,与野生比克氏棉G. bickii, 2n(2x)=26,染色体组G杂交,获得异源二倍体杂种。因二者亲缘关系最远,杂种高度不育。对A_2×GF_1PMC减数分裂观察,M_2染色体大都不配对,二价体变幅1—6对,并出现三价体,染色体构型为1.64Ⅰ+4.0Ⅱ+0.4Ⅲ。平均交叉频率为1.07个。由于四分体发育不正常,形成畸形败育花粉,导致杂种F_1高度不育。对A_2×G F_1进行染色体加倍,合成异源四倍体,观察F_2PMC减数分裂时,染色体数为52条。MI,大都配对,交叉频率为1.83,大多数为环状二价体。染色体构型为:2.75Ⅰ+24.5Ⅱ+0.25Ⅲ。其中完全配对成26个二价体的细胞数占30％。后期Ⅰ,染色体平均分配,两级各有26条,形成正常的四分体,花粉生活力达89％杂种植株育性恢复,每株结铃平均为33个,每铃种子平均9.1粒,为人工合成异源四倍体新种质     

亚洲棉、比克氏棉与陆地棉种间杂种后代的胚胎学观察

以三元杂种〔(亚洲棉×比克氏棉 )×陆地棉〕和〔陆地棉× (亚洲棉×比克氏棉 )〕为母本 ,以陆地棉为轮回亲本进行回交 ,陆地棉花粉在三元杂种柱头上能顺利萌发 ,花粉管在花柱组织中生长并进入了胚珠到达胚囊 ,只是比陆地棉自交生长缓慢 ,受精百分率低 ,精核能进入卵核 ,但胚乳游离核分裂不正常 ,导致胚及胚乳解体 ,最后发生败育     

棉属异源四倍体杂种性状研究

采用人工合成亚比棉(A2G1)的双二倍体为母本,以[AD]复合染色体组的[陆地棉(AD)1×黄褐棉(AD)4]为父本.杂交后获得棉属A、D、G三染色体组的1个四元杂交种A2G1×[(AD)1×(AD)4],并对其F1植株形态特征、花粉粒生活力及色素腺体的分布进行观察研究,其F1植株具有两亲本的一些形态特征,如叶片、花器等;也有超亲本性状出现如腺体、叶片6裂等。但该四元杂种花粉高度不育,目前正在进行染色体加倍技术及回交,以便克服四元杂交种不育的困难。     

利用杂种优势生产鹅肥肝

本文用狮头鹅一代杂种和湖南溆浦灰鹅、白鹅作父本与吉林省本地鹅杂交筛选肥肝鹅的最优杂交组合。4个杂交组合试验结果表明:(狮头鹅一代杂种)F_1×(狮头鹅一代杂种)F_2,溆浦灰鹅×本地鹅的2个杂交组合,肥肝水平显著高于对照组(本地×本地)(P<0.01);F_1×F_1组合显著高于溆浦白鹅×本地;(P<0.05);F_1×本地与本地×本地间差异不显著。     

棉花三种杂种色素腺体密度空间分布的研究

利用(亚洲棉×比克氏棉) 异源四倍体和陆地棉、海岛棉有色素腺体品种以及由(亚洲棉×比克氏棉)异源四倍体为母本, 以陆地棉和海岛棉有色素腺体品种为父本, 组配成的杂交后代群体, 对植株上十一个部位色素腺体密度在群体内的分布进行了初步分析。正态检验表明: 分离群体色素腺体密度的分布为平阔曲线。多项式回归分析结果表明: 色素腺体密度在杂种群体中变化范围较为广泛, 因而对杂种进行选择, 可望得到理想植株。多元回归曲线上各值的出现, 为在实践中研究色素腺体密度空间分布提供了科学依据。     

棉属(Gossypium)种间杂种一代雌配子体发育过程

对亚洲棉×异常棉、亚洲棉×司笃氏棉、亚洲棉×三裂棉等的杂种一代雌配子体发育研究表明,种间杂种一代雌配子体发育过程中发生退化及产生异常胚囊是导致雌性高度或完全不育的原因,不育的程度同双亲的亲缘关系的远近有关,即双亲的亲缘关系越远,雌性不 育的程度越大。     

棉花四元杂种[(亚×比)×(陆×夏)]F_1的性状遗传及细胞学研究

对棉属A ,D ,G 3个染色体组合成的四元杂种 [(亚×比 )× (陆×夏 ) ]F1的植物形态性状和花粉母细胞减数分裂染色体行为进行了观察。结果表明 ,杂种F1变化最大的是花器 ,遗传了比克氏棉的红花基部有紫红大斑的性状 ;减数分裂染色体的构型为 2n =52 =35.62Ⅰ +6.13Ⅱ +0 .38Ⅲ+0 .12Ⅳ ,并且染色体在后期Ⅰ向两极分开的时候 ,出现了染色体“桥’     

(亚洲棉×司笃克氏棉)不同倍性杂种一代的育性和花粉母细胞减数分裂行为的研究

亚洲棉与司笃克氏棉杂交,获得了125粒杂种种子,用0.05%秋水仙素水溶液处理,获得7株加倍的四倍体F_1植株。1984-1987年的研究结果表明,二倍体F_1花粉母细胞减数分裂不正常,中期Ⅰ染色体构型是20.53Ⅰ+2.45Ⅱ+0.19Ⅲ,二价体交叉频率为1.07;后期Ⅰ和后期Ⅱ染色体分向两级不均衡,产生各种类型的异常四分孢子,由此发育的花粉无生活力,用亚洲棉回交或自然授粉均未结铃。四倍体F_1减数分裂较正常,中期Ⅰ染色体构型为0.1Ⅰ+25.9Ⅱ,二价体交叉频率为1.96,后期Ⅰ和后期Ⅱ染色体走向两极较均衡,产生的花粉部分可育,授陆地棉花粉或自然授粉能结少数种子。     

海岛棉与瑟伯氏棉、辣根棉、裂片棉、松散棉的杂种F_1细胞学研究

本文报道了海岛棉(Gossypium barbadense,(AD)_2)、与瑟伯氏棉(C.thurberi,D_1)、辣根棉(G.armourianum,D_(2-1))、裂片棉(C.lobatum,D_7)和松散棉(C.laxum,D_8)等4个D染色体组的杂种三倍体F_1主要形态遗传变异及其花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对的研究结果。这4个种间杂种F_1,有的表型象海岛棉,有的象野生二倍体棉,有的表现为中间型。每细胞染色体平均构型依次为:12.83Ⅱ+13.27Ⅰ+0.024Ⅲ;12.10Ⅱ+14.84Ⅰ;12.44Ⅱ+14.24Ⅰ+0.02Ⅲ和12.70Ⅱ+13.40Ⅰ+0.025Ⅲ+0.033Ⅳ;完全配对成13Ⅱ和13Ⅰ的细胞,其比例分别为60.3％、19.9％、42.2％和45.9％。这表明:在这4个D染色体组棉种中,以瑟伯氏棉与海岛棉的关系最为密切,其次为松散棉、裂片棉,而辣根棉的关系最远。本文还讨论了这4个D染色体组种与海岛棉的亲缘关系。     

棉花种间杂种后代育性的研究

棉花种间杂种:G.hirsutum(2n=52)×G.thurbeti(2n=26),F_1的染色体数2n(3x)=39,属于三倍体,因而杂种植株高度不育。从花粉粒形态鉴定,大都是不规则形,其中正常园形的约占14％,但花药又不破裂。用染色剂测定其花粉生活力,不着色者占89％,浅红色者占11％,均为失活花粉。观察杂种F_1(3x)的花粉母细胞,在减数分裂时,染色体大都不配对,单价体数20个左右。而且分裂未期多数P.M.C形成具有5—12个的多分孢子体。这都表明雄性配子败育,导致杂种植株表现为高度不育。用秋水仙碱和DMSO等药物处理杂种枝条,获得染色体加倍的嫁接植株,镜检花粉母细胞,减数分裂的中期相,其二价染色体数为25—32对。分裂末期,形成正常四分体数占95％以上,花粉生活力也显著的提高,因此杂种株的育性得到一定的恢复。同时随着回交世代的延续,杂种育性逐渐提高。利用棉花种间杂种后代的多样性,从中选出抗病、抗虫高纤维强度等新类型,已供棉花育种应用。     

甘兰型油菜(B.napus)不同杂种组合的优势比较

甘兰型油茶(B.napus)品种间杂种优势十分显著,据我们研究(1978),杂种在株高、主茎节数,一次分枝数、单株角果数,每果粒数、千粒重以及每亩产量和含油量等性状方面多数表现超亲优势,杂种产量与两亲平均对比优势率为17.16%,与较高亲本对比优势率为4.88%。国内外在这方面也有一些报道。但对甘兰型油菜不同杂种组合的优势比较,则以往研究不多。日本志贺敏夫(1976)共研究62个杂种组合,根据亲本品种的来源将这些组合分为三类:欧洲×欧洲、欧洲×日本、日本×日本。结果以欧洲×日本杂种组合优势最强。但在另一些报告中所提出的甘兰型油菜品种间杂种强优势组合往往是同一来源的组合。如苏联(1972)对127个甘兰型油菜品种间杂种组合的比较,其中8个强优势组合都是欧洲×欧洲,优势最强的组合为Lembke 04×(德国品种×苏联品种),     

亚比棉及其三种杂种的同工酶分析

对亚比棉及其三种杂种进行了同工酶分析,结果表明:亚洲棉×比克氏棉杂种F1共有9条酶带,为双亲的不完全互补型酶谱模式,其中与双亲同源的占44%,与亚洲棉单一同源的占44%,与比克氏棉单一同源的占11%;陆地棉×(亚洲棉×比克氏棉)杂种F1有9条酶带,为杂合型酶谱模式,其中与双亲同源的酶带占56%,与陆地棉单一同源的酶带占11%,与亚比棉单一同源的占11%,新生酶带占11%;(亚洲棉×比克氏棉)×陆地棉杂种F1有11条酶带,其中与双亲同源的占64%,与亚比棉单一同源的占9%,与陆地棉单一同源的占18%,新生酶带占9%;(亚洲棉×比克氏棉)×海岛棉杂种F1有11条酶带,为双亲的不完全互补型酶谱模式,其中与双亲同源的酶带占64%,与亚比棉单一同源的酶带无,与海岛棉单一同源的酶带占36%。     

远缘杂交创造棉花优异种质的研究初报

远缘杂交主要是指棉属内四大栽培种[草棉(G.herbaceum L.)、陆地棉(G.hirsutum)、海岛棉(G.barbadense)、亚洲棉(G.arboreum))之间以及与野生棉(G.herbaceum)之间的杂交。生产上栽培的主要是陆地棉品种。现有的栽培棉品种亲缘关系过近,遗传基础贫乏,已难以从中选出突破性品种,特别是生产上急需的多抗性品种。利用远缘杂交将野生棉、海岛棉等棉种有益性状转育到陆地棉栽培品种中,使不同棉种的优异性状进行组合,是丰富棉花种质基础、选育突破性品种的有效途径。