[AG]与[AD]三染色体组三元杂种的核型分析

试验用核型分析方法对由亚比棉与陆地棉、海岛棉合成的三元杂种进行了研究,旨在为验证三种杂种的真实性提供一定的理论依据。结果表明:三元杂种的染色体数目均为52条,但其染色体类型有异于亲本。三元杂种(亚洲棉×比克氏棉)×陆地棉的核型公式为:2n=4x=52=2M+44m(2SAT)+6sm(2SAT),相对长度变异范围在6.12%~2.56%之间。臂比值变化于1.02~1.82之间,平均臂比为1.35。核型类别为1B。三种杂种(亚洲棉×比克氏棉)×海岛棉的核型公式为:2n=4x=52=44m(2SAT)+8sm(2SAT),相对长度变异范围在6.91%~1.99%之间,臂比值变化于1.01~2.31之间,平均臂比为1.37。核型类型为2B。并且从染色体参数上初步断定了三元杂种某些染色体的来源。     

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%。     

棉花[ADG]三种杂种及其亲本染色体的核型研究

棉花[ADG]三种杂种,是山西农业大学棉花育种组于上个世纪90年代用亚比棉[AG]复合染色体组异源四倍体与陆地棉(中375)杂交创育的棉花新种质。以亚比棉异源四倍体、陆地棉(中375)和棉花[ADG]三种杂种BC2F1为材料,对[ADG]三种杂种及其亲本进行了核型研究。结果表明:棉花[ADG]三种杂种及其亲本体细胞染色体数均为52条。陆地棉核型公式为:2n=4x=52=44m(2SAT)+8sm(2SAT),在第9、22对染色体短臂上各带有一对随体,核型类别为2B。亚比棉异源四倍体核型公式为:2n=4x=52=40m(2SAT)+12sm(6SAT),在第23、24、25、26对染色体短臂上各带有一对随体,核型类别为2B。[ADG]三种杂种核型公式为:2n=4x=52=2M+40m(4SAT)+10sm(2SAT)。在第12、17、23对染色体短臂上各带有一对随体,核型类别为1B。     

棉花染色体工程育种

用染色体工程技术将G染色体组的野生二倍体比克氏棉种与A染色体组的栽培二倍体亚洲棉种合成 [AG]复合染色体组亚比棉 ,再与 [AD]复合染色体组的陆地棉种、海岛棉种组合成 [A、D、G]三个染色体组的异源四倍体 ,拓宽了棉属遗传资源 ,为选育具有突破性状的棉花新品种创造培育出了新种质 ,并探索出棉属种间基因转育的创新技术。     

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。     

两个二倍体与一个四倍体人工合成三元新棉种

为了将野生比克氏棉的种子无腺体(无棉毒素),而植株上有腺体的珍贵特性,转育到栽培四倍体棉种上。先用栽培二倍体亚州棉(A_2A_2)与二倍体比克氏棉(G_1G_1)杂交成异源二倍体A_2G_1。将杂种染色体加倍,合成异源四倍体A_2A_2G_1G_1。再与栽培四倍体陆地棉杂交,组成三交种合成异源四倍体。并分析了三种杂种的性状遗传学及细胞学。为培育棉、油、蛋白质三位一体的抗虫新棉种,提供了种质。     

4个栽培棉种间四元杂种的SSR分子标记鉴定

    将(亚洲棉×草棉)F1进行染色体加倍,再与(陆地棉×海岛棉)F1进行杂交,产生亚洲棉、草棉、陆地棉和海岛棉的四元杂种.四元杂种形态特征综合有亚洲棉、草棉、陆地棉和海岛棉的一些性状,总体植株形态似陆地棉.SSR分子标记分析结果表明,45对SSR引物中,具多态性的引物共30对,共检测到99条清晰的多态性带,平均每个SSR座位可检测到3.3个.四元杂种具有4个亲本的特征谱带,从分子水平上证明四元杂种具有4个亲本的遗传物质,其中亚洲棉特征带占20.8%,草棉特征带占22.2%,陆地棉特征带占15.3%,海岛棉特征带占13.9%,而四元杂种特有带占27.8%.四元杂种与4个亲本(亚洲棉、草棉、海岛棉和陆地棉)之间的遗传相似系数分别为0.500、0.444、0.389和0.444.研究结果表明SSR分子标记适用于棉花遗传亲缘关系和远缘杂种的鉴定,结果准确可靠;四种栽培棉种之间的亲缘关系相对较近,可以通过遗传重组产生综合有4个栽培棉种性状的棉花新种质.     

棉属种间杂种的同工酶研究

对人工合成的 [AG]复合染色体组的异源四倍体即亚比棉与 [AD]复合染色体组的陆地棉、海岛棉、黄褐棉、夏威夷棉的种间杂种F1的植物学形态特征和农艺性状鉴定表明 ,亚比棉的小叶、多毛及种子低酚、植株高酚等特异性状转育到了 [AD]复合染色体组的棉株上。利用聚丙烯酰胺凝胶电泳法对上述种间杂种F1及其亲本进行了过氧化物酶同工酶和细胞色素氧化酶同工酶分析。结果表明 ,亚比棉的基因转移给了杂种后代 ,并得以表达。     

棉属多倍化研究进展

多倍化在许多植物的物种形成及其随后的进化过程中发挥了关键作用。棉花是一个大属,一些棉种的起源发生过多倍体化,部分二倍体种是染色体二倍化的多倍体,比克氏棉最典型,拟似棉最复杂,还有D基因组的旱地棉和B基因组的3个种。陆地棉等5个异源四倍体种是多倍体化典型,是由A与D基因组近似的祖先种经过杂交和染色体加倍的双二倍体。它们的D亚组供体亲本种,前人认同的是雷蒙德氏棉,然而近期荧光原位杂交和叶绿体基因组学研究,提出了雷蒙德氏棉可能不是陆地棉亲本种的观点。四倍体棉种形成的多倍体化过程有多种推论,较为共识的时期是中更新世,结合近期包括叶绿体在内的基因组学的研究支持中更新世或更后些时候。荧光原位杂交、包括叶绿体在内的基因组学将为棉花多倍化分析提供更多的证据。     

棉花[AGD]三种杂种核型分析

对棉花三种杂种进行了细胞水平的核型分析,得出结论:三种杂种[A2×G1]×[AD]1的染色体数目为2n=4x=52,核型公式为2n=4x=52=2M+44m(2SAT)+6sm(2SAT),核型类型为1B。三种杂种[A2×G1]×[AD]2的染色体数目为2n=4x=52,核型公式为2n=4x=52=44m(2SAT)+8sm(2SAT),核型类型为2B。     

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。     

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’     

棉花三种杂种小孢子发育的研究

本文主要对三种杂种 [(A2 ×G1)× (AD) 1]、 [(AD) 1× (A2 ×G1) ]、 [(A2 ×G1)× (AD) 2 ]回交后代的育性进行了研究。结果表明 :育性恢复的三种杂种植株在花粉母细胞 (PMC)减数分裂后 ,形成的四分孢子占到 85 %以上 ;染色测定约 90 %的花粉粒具有生活力 ;人工培养基上发芽两小时后 ,花粉的发芽率为 35 %左右。而不育植株在PMC减数分裂后绝大多数形成多分孢子 ,因而其花粉生活力低 ,呈现高度不育     

三元杂种回交后代性状遗传学研究

将亚洲棉和比克氏棉杂交,育成双二倍体,然后用该双二倍体与不同色素腺体的海岛棉进行杂交,获得三交种异源四倍体.用海岛棉做轮回亲本获得四交后代。采用回交的手段,对回交后代进行形态学和细胞学研究。结果表明,回交后代BC4F1出现许多超亲的分离性状。这样为进一步转育种子无腺体/植株有腺体的新棉种提供了性状遗传学材料。     

Effect of in vivo plant preservation on the fertility and chromosome configuration of a quadri-specific hybrid derived from 4 cultivated cotton species

A quadri-specific hybrid F₁ (G. arboreum, G. herbaceum, G.hirsutum, and G.barbadense) was produced by crossing the doubled-chromosome (G.arboretum × G. herbaceum) F₁ with (G.hirsutum × G.barbadense) F₁. The hybrid plants were preserved for 15 years via the method of grafting. The hybrid flowers were self-crossed and back-crossed every year, and the pollen vigor was tested as well. The results showed that the percentage of fertile pollens and weak-vigor pollens increased with the time of plant preservation, especially for those of weak-vigor that occupied about 10% of the total pollens after 15 years of growth. Meanwhile, the percentage of the sterile pollens decreased with the plant preservation, and the fertility of the quadri-specific hybrid was recovered partially. After plant preservation for more than 10 years, some backcrossed seeds were obtained via backcrossing with upland cotton parents, and a few self-crossed seeds were produced finally. The characteristics of chromosome behavior and the chromosome configuration during the meiosis were studied and the results showed that the chromosome configuration of the quadri-specific hybrid plant grown for 15 years was 2n = 52 = 4.92I + 14.62II + 2.29III + 1.56IV + 0.71V+ 0.19VI, while that from the plants of 15 years ago was 2n = 52 + 8.4I + 8.1II + 5.7III + 1.9IV + 0.6V. It was showed that the univalents decreased to 3.5 per cell, bivalents increased up to 6.5 per cell, and the number of multivalents decreased obviously as well. It was found from this experiment that extending the growth period by the method of grafting would be helpful to harmonize the relationship among the different chromosome groups which came from different species, and balance the chromosome configuration, which led to the partially recovering in plant fertility of the interspecific hybrids. __________ Translated from Cotton Science, 2007, 19(6): 461–466 [译自: 棉花学报]