棉花组织培养体细胞胚胎发生的扫描电镜观察

近年来棉花组织培养发展很快, 先后从陆地棉、 海岛棉、 克劳茨基棉、 戴维逊氏棉、 拟似棉等不同棉种的胚轴、 子叶、 茎段、 花药、 原生质体等诱导获得了体细胞胚胎发生和植株再生。 但是对棉花体细胞胚胎发生的机制还需要探索, 本文采用扫描电镜技术对棉花体细胞胚胎发生的形成过程和形态特征进行了研究, 旨在进一步了     

中国棉花体细胞植株再生的基因型分析

我国开展棉花体细胞组织培养研究20多年来,已经成功的获得了戴维逊氏棉、雷蒙德氏棉、瑟伯氏棉、拟似棉、草棉、亚洲棉、海岛棉和陆地棉8个棉属的再生植株。其中陆地棉约占总数的70％,海岛棉约占20％。考查陆地棉栽培品种(系)的系谱亲缘关系,主要来源于斯字棉的材料约占26％、岱字棉约占23％、乌干达棉约占12％、珂字棉约占11％、爱字棉约占3％、福字棉约占1．5％。本文对我国再生植株品种(系)的差异进行了分析,并将开展棉花体细胞组织培养以来再生成功或研究利用的基因型加以整理,以期为进一步的研究提供参考。     

两个陆地棉体细胞胚胎发生新品系的选育

棉花组织培养开始于二十世纪七十年代,1979年Price报道了克劳茨基棉(G.KlotzschianumAnderss)的胚状体发生,但没有获得再生株。1983年Dvidonis and Hamiltonis从培养两年多的陆地棉“珂字310”愈伤中获得体细胞再生株。接着几     

基于分子标记的野生棉遗传关系研究

利用RAPD技术研究了野生棉种间遗传关系。采用45条随机引物获得758个条带,根据UP GMA聚类分析将16个野生棉种分为5组。第1组包括B组染色体的4个棉种,其中异形棉(G.anomalum)与三叶棉(G.triphyllum)相似系数高达0.96。第2组包括瑟伯氏棉(G.thurberi)等7种,长萼棉(G.longicalyx)、比克氏棉(G.bickii)分别单独构成第4,5组,斯特提棉(G.sturtianum)、澳洲棉(G.australe)和细毛棉(G.pilosum)组成第3组。     

亚洲棉、比克氏棉和陆地棉异源四倍体的合成

为了将野生比克氏棉的种子无腺体,而植株上有腺体的珍贵特性转育到栽培棉种上,先用二倍体亚洲棉(A_2A_2)与比克氏棉(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。并对三种杂种的性状遗传学及细胞学进行了分析研究。为培育棉、油、蛋白质三位一体的抗虫新棉种提供了种质。     

棉花体细胞染色体rDNA-FISH技术

介绍了棉花体细胞染色体为靶、r DNA为探针的荧光原位杂交实验技术 ,并着重分析和讨论了棉花 r DNA- FISH技术的关键因素 ,包括染色体制片、探针与染色体共变性等。作为靶染色体的棉种包括陆地棉、海岛棉、草棉、亚洲棉、克劳茨基棉和比克氏棉等 ,作为封阻的是鲑鱼精 DNA。     

比克氏棉和司笃克氏棉色素腺体形态建成的组织结构观察

对具有子叶色素腺体延缓形成性状的比克氏棉和种子有色素腺体但低酚的司笃克氏棉的休眠种子、幼胚发育过程和种子萌发过程中的子叶进行连续切片观察。结果表明,比克氏棉的种仁中虽无肉眼可见的色素腺体,但具有色素腺体原,其色素腺体形态建成从开花后子叶形态建成后开始到种子萌发后12h才完成。司笃克氏棉在幼胚发育过程中,也出现色素腺体原的结构,但保持的时间较短,到种子成熟时,其种仁中的色素腺体原大多已发育成正常的色素腺体,且色素腺体空腔中含有某些有色物质,腔壁明显不同于比克氏棉或一般有色素腺体棉。司笃克氏棉的色素腺体性状为介于一般有色素腺体棉和具有子叶色素腺体延缓形成性状棉种的中间过渡类型,这种性状在低酚棉育种研究中具有重要的实践意义。     

棉花gDNA体细胞染色体FISH技术

介绍了棉花基因组ＤＮＡ（ｇｅｎｏｍｅＤＮＡ,简为ｇＤＮＡ）体细胞染色体荧光原位杂交〔ＦＩＳＨ〕的技术流程,并着重分析和讨论了影响试验结果的关键因素,包括染色体和探针的变性条件、染色体的蛋白酶Ｋ处理技巧等。试验中作为靶ＤＮＡ的体细胞染色体采用棉属异源四倍体种海岛棉;探针和封阻均采用ｇＤＮＡ,材料是棉属二倍体种Ａ染色体组（Ａｇｅｎｏｍｅ）的棉种（亚洲棉和草棉）和Ｄ染色体组（Ｄｇｅｎｏｍｅ）的棉种（瑟伯氏棉、雷蒙德氏棉、戴维逊氏棉等）,分别交互使用。试验结果比较理想,获得良好的ＦＩＳＨ片子,而且重复性好。     

棉花组织培养高效植株再生体系的建立

通过对影响棉花体细胞胚胎发生和植株再生关键因素的研究,建立了适用于广泛基因型的棉花组织培养高效胚胎发生与植株再生体系。从中棉所12、中棉所19、泗棉3号等20余个主栽品种诱导获得了胚胎发生和植株再生,有效地突破了棉花组织培养植株再生的基因型控制,使占我国棉田面积50%以上的品种均能诱导获得胚胎发生和再生植株。首次诱导获得直接胚胎发生,使棉花组织培养的周期由180d缩短到120d左右,减少了培养过程中变异的发生。该结果的获得必将大大促进植物细胞工程和基因工程在棉花遗传改良上的应用。     

棉属G染色体组野生棉种的体细胞胚胎发生与植株再生研究

通过培养基激素配比、碳源种类等培养条件的筛选，对2个G染色体组棉种（纳尔逊氏棉，Gossypium nelsonii Fryx.；澳洲棉，Gossypium australe F. Muell.）进行体细胞培养并获得了体细胞胚，其中纳尔逊氏棉获得了再生植株，澳洲棉获得了大量的胚状体。与D染色体组棉种克劳茨基棉（Gossypium klotzschianum Anderss）相比，G染色体组棉种再生时间长，且体细胞胚畸形严重、萌发困难，但通过培养条件的调控可以得到大量胚状体和少量再生植株。激素组合0.1 mg L^-1 KT+0.1 mg L^-1 2, 4-D诱导的愈伤组织较松软，分化潜力高；胚性愈伤组织的增殖使用0.2 mg L^-1 KT+0.5 mg L^-1 IBA的激素组合；组合0.25 mg L^-1 IBA＋0.3 mg L^-1 KT有利于体细胞胚胎发生，而含激素组合MSB5+0.15 mg L^-1 KT+0.5 mg L^-1 NAA的培养基适合体细胞胚胎的萌发和植株再生。此外，愈伤组织诱导宜用葡萄糖作为碳源，而在胚性愈伤组织的增殖及保存和胚状体的萌发过程中用麦芽糖作碳源的效果更佳。     

陆地棉不同色素腺体基因对比克氏棉子叶色素腺体延缓形成性状的遗传效应

用(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体作母本与陆地棉的不同色素腺体基因型进行杂交,获得5个具有不同色素腺体基因的［(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体×陆地棉］F1种间三元杂种。不同色素腺体基因对种间三元杂种植株和花器形态性状无明显效应,但对其色素腺体表现和棉酚含量具有较大的影响。用陆地棉单节显性系1(G12G12gl3gl3)配制     

五个澳洲野生棉种色素腺体和棉酚性状研究

本文研究了斯特提棉（Ｇ．ｓｔｕｒｔｉａｎｕｍ）、南岱华棉（Ｇ．ｎａｎｄｅｗａｒｅｎｓｅ）、澳洲棉（Ｇ．ａｕｓ－ｔｒａｌｅ）、纳尔逊氏棉（Ｇ．ｎｅｌｓｏｎｉ）和比克氏棉（Ｇ．ｂｉｃｋｉ）五个澳洲野生棉种的种仁和植株各主要器官的色素腺体和棉酚及其旋光体含量。结果表明，五个棉种均具有种子无色素腺体、植株有色素腺体的特性，但五个棉种植株各器官上色素腺体的分布差异较大，特别是花瓣，其中斯特提棉和南岱华棉的花瓣具有正常的色素腺体，比克氏棉和澳洲棉的花瓣具有少量的色素腺体，纳尔逊氏棉的花瓣无色素腺体。五个棉种种仁棉酚含量极低，但植株各器官均含有较高的棉酚；棉酚旋光体含量测定结果表明，五个棉种的叶片中均只有左旋棉酚，而不含右旋棉酚，其中斯特提棉和南岱华棉两个种的左旋棉酚含量显著低于其余三个棉种     

二倍体野生棉与四倍体栽培棉基于GISH的遗传关系分析

[目的]研究二倍体野生棉与四倍体栽培棉间的遗传亲缘关系,进一步探索各棉种间的起源与进化.[方法]以5个二倍体基因组的代表种B1(异常棉)、C1(斯特提棉)、E2(索马里棉)、F1(长萼棉)以及G1(比克氏棉)的基因组DNA(gDNA)为探针,以2个四倍体栽培种(陆地棉中棉所16、海岛棉新海7号)有丝分裂中期染色体为靶DNA,进行了基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析.[结果]以B1、E2和F1gDNA为探针时,杂交信号主要分布在2个栽培种较长的13对A亚组染色体上;各产生3对较强的GISH-NOR信号,其中1对分布在较长的A亚组上,2对分布在较短的D亚组上,其GISH-NOR信号强度与分布情况与以D基因组棉种为探针时相似.说明二倍体B、E、F基因组与四倍体棉A亚基因组具有较高的同源性,亲缘关系更近.这一点与它们的地理分布情况相符;而它们基因组中的45S rDNA重复序列与二倍体D基因组的45SrDNA重复序列同源性较高.C1和G1中以gDNA为探针时,杂交信号分布在2个栽培种全部26对染色体上,无法区分开A或D亚组染色体,都有3对较强的GISH-NOR信号.这一现象与D基因组拟似棉(D6) gDNA为探针的GISH相似,表明二倍体C和G基因组与四倍体棉的A和D亚基因组均具有较高的同源性,或者C和G基因组同时含有A基因组(或其他非洲棉基因组)和D基因组成分,进一步证实了其基因组成分的杂合性;而它们基因组中的45S rDNA重复序列同属D基因组类型.[结论]这些发现可为棉花杂交育种和棉属起源与演化研究提供有用信息.     

科技新闻

棉花原生质体培养再生植株获得成功最近山西省农科院与江苏省农科院合作,成功地从棉花胚性细胞原生质体中培养出再生植株。这一结果迄今未见报道。至此,我国主要农作物—水稻、小麦、玉米、大豆、棉花的原生质体培养再生植株均已获得成功。……     

二倍体野生棉与四倍体栽培棉基于GISH的遗传关系分析（英文）

【目的】研究二倍体野生棉与四倍体栽培棉间的遗传亲缘关系,进一步探索各棉种间的起源与进化。【方法】以5个二倍体基因组的代表种B1(异常棉)、C1(斯特提棉)、E2(索马里棉)、F1(长萼棉)以及G1(比克氏棉)的基因组DNA(gDNA)为探针,以2个四倍体栽培种(陆地棉中棉所16、海岛棉新海7号)有丝分裂中期染色体为靶DNA,进行了基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析。【结果】以B1、E2和F1gDNA为探针时,杂交信号主要分布在2个栽培种较长的13对A亚组染色体上;各产生3对较强的GISH-NOR信号,其中1对分布在较长的A亚组上,2对分布在较短的D亚组上,其GISH-NOR信号强度与分布情况与以D基因组棉种为探针时相似。说明二倍体B、E、F基因组与四倍体棉A亚基因组具有较高的同源性,亲缘关系更近。这一点与它们的地理分布情况相符;而它们基因组中的45S rDNA重复序列与二倍体D基因组的45S rDNA重复序列同源性较高。C1和G1中以gDNA为探针时,杂交信号分布在2个栽培种全部26对染色体上,无法区分开A或D亚组染色体,都有3对较强的GISH-NOR信号。这一现象与D基因组拟似棉(D6)gDNA为探针的GISH相似,表明二倍体C和G基因组与四倍体棉的A和D亚基因组均具有较高的同源性,或者C和G基因组同时含有A基因组(或其他非洲棉基因组)和D基因组成分,进一步证实了其基因组成分的杂合性;而它们基因组中的45S rDNA重复序列同属D基因组类型。【结论】这些发现可为棉花杂交育种和棉属起源与演化研究提供有用信息。     

棉花细胞工程及新种质创造

针对我国棉花育种资源缺乏问题,从细胞工程角度开展了棉花资源创新工作,本文从多个方面介绍了华中农业大学在棉花细胞工程方面的研究工作,包括国际上首次从野生棉获得再生植株,获得栽培棉种和野生棉种之间的体细胞杂种植株,对杂种进行了广泛的验证和评价。     

甘薯（Ipomoea batatas (L.) Lam.）及其近缘野生种原生质体的植株再生

对甘薯品种高系14号及其近缘野生种I.triloba L、和I.lacunosa L,进行原生质体植株再生研究。从离体培养植株的叶柄分离出原生质体,将其培养在含有0.05mg/L 2,4-D和0.5mg/L激动素(KT)的MS培养基中,从原生质体获得了高频率的愈伤组织。培养8-12周后,将直径达2—3mm的小愈伤组织转移到添加0.05mg/L 2,4-D的MS培养基上。转移3-6周后,将愈伤组织进一步转移到添加吲哚乙酸(IAA)和6-苄基嘌呤(BAP)的MS培养基上,一些愈伤组织再生出植株。未再生植株的愈伤组织进一步在MS基本培养基上培养,它们也再生出植株。本研究从I.triloba原生质体获得高频率的植株再生;首次从I.lacunosa原生质体再生出植株;从高系14号原生质体也再生出完整植株。     

新合成的棉花遗传资源─异源四倍体(亚洲棉×司笃克氏棉)初报

远缘杂交是合成新种、新类型的重要途径。八倍体小黑麦的人工合成就是典型一例。亚洲棉（Ｇ．ａｒｂｏｒｅｕｍ．Ａ２,２ｎ＝２６）是二倍体栽培棉种。它具有早熟,抗逆性强,纤维强力高,弹性好,吐絮畅,不易烂铃和抗枯萎病等特性。司笃克氏棉（Ｇ．ｓｔｏｋｓｉ．Ｅ１...     

大豆原生质体培养研究进展

大豆原生质体培养研究进展肖文言,王连铮(中国农业科学院100081)大豆原生质体培养诱导再生植株,一直为国内外学者所关注。栽培大豆(GｌycinemaxL,)原生质体培养,自Ｓchenk和hiｌｄebranｄt(1969)由大豆子叶愈伤组织细胞游离原……     

比克氏棉色素腺体形态建成与棉酚代谢特性的研究

【目的】对比克氏棉(G.bickii Prokh)种子形成过程和种子萌发过程中的色素腺体形态建成特点、色素腺体与棉酚含量的动态关系及其分子机理进行探究。【方法】以比克氏棉为材料,进行组织切片观察、棉酚含量测定并分析对种子萌发期色素腺体形成及棉酚合成基因的表达谱。【结果】比克氏棉在种胚形成过程中,子叶上形成大量色素腺体原,并在种子萌发后12 h形成腔体结构,转换成成熟的色素腺体;比克氏棉种胚形成过程及种子萌发过程中均未检测到棉酚,但从种子萌发12 h开始可以检测到较低含量的棉酚。种子萌发期色素腺体形成及棉酚合成相关基因表达谱分析结果表明,GoPGF基因在比克氏棉种子萌发12 h的子叶上表达量较高,与比克氏棉色素腺体形成有关;法尼基焦磷酸合成酶(FPS)基因在种子萌发24 h的子叶上表达量较高,可能与棉酚向子叶色素腺体转运有关;CYP706B1基因在种子萌发0 h较高,HMG1基因在种子萌发0 h、36 h和48 h的子叶上表达量均较高,说明这两个基因与种子萌发后色素腺体腔的形成有关,并参与棉酚的贮运;杜松烯合酶基因(CAD1-A)和HMG2基因与比克氏棉色素腺体形成无密切关系。【结论】种子萌发后的12 h为比克氏棉子叶色素腺体形态建成的关键时期,且色素腺体的形态建成与棉酚出现的时间具有同步性。GoPGF、FPS、CYP706B1、HMG1参与色素腺体的形成及棉酚的转运。