利用RAPD检测棉属种间亲缘关系的研究

利用RAPD分子标记技术对棉属24个种进行了种质资源遗传多样性研究,并用棉属近缘植物杨叶肖槿为参考对照,旨在从DNA分子水平上进行亲缘关系鉴定和系统分类。在40个RAPD引物中筛选出多态性高的引物26条,多态性条带比率为2l.0%。使用NTSYS-pc（Version 2.00）软件,及Jaccard’s相似系数UPGMA法进行聚类,表明材料之间存在较大的遗传多样性,对20个二倍体棉种进行遗传相似系数比较,说明旱地棉和绿顶棉、澳洲棉之间的亲缘关系最远;对异源四倍体棉种与A和D染色体组棉种的遗传相似系数比较结果表明,异源四倍体棉种与A染色体组中的草棉和亚洲棉,相似系数都较高,说明在四倍体棉种演化过程中草棉和亚洲棉起的作用是等比例的;异源四倍体棉种与雷蒙地氏棉的遗传相似系数显著高于与其他参试的D染色体组棉种,证明异源四倍体棉种的D染色体组供体种为雷蒙地氏棉,并支持异源四倍体棉种单系统发育起源学说,A染色体亚组的草棉或亚洲棉与D染色体亚组的雷蒙地氏棉两者杂交和染色体加倍后形成原始的异源四倍体棉种,并随着地理和遗传的趋异而分化形成不同的四倍体棉种;RAPD分子标记聚类结果与传统的分类结果基本相符,说明RAPD分子标记资料可用于棉属植物的分类和系统发育研究。     

二倍体栽培棉45 S rDNA-FISH作图及核型比较

以45SrDNA为探针,获得了草棉体、亚洲棉体细胞染色体的荧光原位杂交(FISH)资料。从rDNA FISH实验结果看,草棉有6个杂交信号,也显示了3对核仁组织区(NOR),分别位于第3、9、13对同源染色体上;亚洲棉有4个杂交信号,显示了2对NOR,分别位于第6、13对同源染色体上。草棉、亚洲棉基于45SrDAN FISH的核型分别为:2n=2x=26=20m(4sat) 6sm(2sat)和2n=2x=26=26m(4sat)。     

四种栽培棉合成的四元杂种F1细胞遗传学研究

用(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、陆地棉和海岛棉四元杂种.对四种栽培棉的四元杂种F1花粉母细胞减数分裂各时期染色体行为观察结果表明,四元杂种F1的减数分裂异常,染色体丢失现象普遍,部分染色体不能联会配对,以单价体的形式存在,并出现三价体、四价体、五价体等多价体,在减数分裂的末期形成大量的不正常多分孢子,导致四元杂种F1高度不育.然而,四元杂种F1减数分裂中大多染色体仍能配对,形成环状或棒状二价体,并有较多的三价体、四价体、五价体等多价体,表明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四个栽培棉种性状的新种质.     

亚洲棉地理族系类型及其亲缘关系

本文研究的48个亚洲棉(G.arboreum L.)品种,分别属于六个地理族系(Geographical Races),用8个质量性状进行形态分类,获得32个类型。其中苏丹棉4类，印度棉7类，缅甸棉2类，垂铃株2类，孟加拉棉9类，中国棉8类。     

栽培株种纤维不同部位的电镜观察

应用扫描电镜对四个栽培棉种纤维的基部、中部、顶部位进行了观察研究，不同株种成熟纤维的形态差别以中部最为明显，表现出种间的遗传特征。在纤维表面观察到有似梭脊和沟槽的皱纹，它的分布和数量在二倍体棉种（亚洲棉和草棉）与四倍体棉种（海岛棉和陆地棉）间存在明显差异。棉纤维表面的皱纹能增加单纤维间的接触面和摩擦     

基于45S rDNA和雷蒙德氏棉gDNA为探针的草棉FISH核型研究

 草棉基于荧光原位杂交（FISH）的核型公式为2n = 2x = 26 = 16m + 10sm (6 sat),短臂和长臂的相对长度分别为1.43～4.14和3.34～5.18,染色体长度比(最长与最短染色体的比值)是1.63。染色体组有6个随体,都定位在最后3条染色体的短臂上,其中位于第12和第13号染色体的随体在DAPI和罗丹明镜像中明显可见,但位于第11号染色体的随体在DAPI镜像中观察不到。检测到6个(3对)NOR信号,与随体同位,1对位于染色体端粒,2对紧接着丝粒。雷蒙德氏棉基因组DNA（gDNA）作探针时,在体细胞染色体上检测到GISH-NOR,其数量、位置和大小与45S探针的NOR相同,说明FISH核型比以前常规核型（非FISH核型）更精确。结合本试验室其它FISH资料,推断A基因组棉种在作为供体形成异源四倍体棉种以来,一些串连重复序列如rDNA可能发生了很大变化,包括扩增、易位或缺失等。对于D基因组特有的GISH-NOR的一个可能解释,就是D基因组棉种的rDNA拷贝数远远多于A基因组棉种。NOR或者GISH-NOR位点等方面的进一步研究,有助于探讨rDNA基因进化和功能,并作为一种标记应用于棉属构建染色体序号定位的物理图谱。     

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。     

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。     

海岛棉A亚组和草棉及阿非利加棉单染色体鉴定

 以1套13个陆地棉A亚组染色体特异的BAC克隆为探针, 与海岛棉Pima90-53、红星草棉和阿非利加棉染色体进行荧光原位杂交。这些探针均在染色体上产生了特异信号,从而鉴别了这3个棉种基因组的单染色体。因此,这套BAC克隆也可以作为这3个基因组染色体的细胞遗传学标记。在此基础上,对3个棉种的A（亚）组染色体物理序号进行了命名。根据这些分子标记和连锁群的关系,染色体物理序号和遗传连锁图谱间可实现相互转化。这将有助于研究棉属不同棉种间的起源演化关系,以及新的遗传标记的染色体物理定位和构建染色体物理图谱等。     

五个澳洲野生棉种的核型研究

对斯特提棉（Ｇ．ｓｔｕｒｔｉａｎｕｍ）、南岱华棉（Ｇ．ｎａｎｄｅｗａｒｅｎｓｅ）、澳洲棉（Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ）、纳尔逊氏棉（Ｇ．ｎｅｌｓｏｎｉ）和比克氏棉（Ｇ．ｂｉｃｋｉ）五个澳洲野生棉种的染色体核型进行了分析研究。结果表明，五个澳洲野生棉种的核型比较相似，均有两对随体染色体，种间的核型重合率均大于８５％，其中斯特提棉与南岱华棉、澳洲棉与纳尔逊氏棉，及其比克氏棉与澳洲棉或纳尔逊氏棉之间的核型重合率大于９０％。此外，本文对比克氏棉的系统发育和染色体组划分等问题进行了讨论。     

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。     

棉花4个栽培种纤维初始发育的比较研究

利用扫描电镜技术,对棉花4个栽培种陆地棉（泗棉3号）、海岛棉（海7124）、亚洲棉（定远小花）以及非洲棉（A_1-50）开花前后的胚珠进行比较观察,并探讨延迟授粉对各棉种纤维初始发育的影响。结果表明,在南京大田气候条件下,除亚洲棉外其他3个棉种均在开花前1 d出现纤维细胞突起。在开花当天和开花后1 d,所有棉种的纤维突起（或伸长）密度均在珠柄顶部的脊突处最大,合点端和胚珠中部其次,珠孔附近最小。除陆地棉外,其他棉种在开花后1 d的纤维伸长密度均低于开花当天的纤维突起密度。说明随着棉胚珠体积的膨大,其他3个棉种胚珠表面的纤维细胞“稀释”程度大于陆地棉。在棉纤维初始发育阶段,纤维密度不仅受气象因子如温度的影响,而且与授粉时柱头的生活力密切相关;延迟授粉对纤维初始发育的影响以非洲棉较大,海岛棉较小,亚洲棉和陆地棉最小。本研究为理解棉纤维的分化和发育机理, 探讨4个栽培棉种纤维发育的亲缘关系,及人工授粉棉纤维的杂种优势利用提供了一定的理论依据。     

Genetic Diversity and Relationships among Diploid and Tetraploid Cotton Using RAPD Markers

Gossypium species (+49) represent a vast resource of genetic diversity for improvement of cultivated cotton.To determine intra- and inter-specific genetic diversity and relationships,we employed 30 RAPD random detainer primers on twenty eight cotton accessions from 2 diploid cultivated species (G.arboreum,G.herbaceum) and 2 tetraploid cultivated species (G.hirsuturn,G.barbadense).     

Collection,Evaluation,and Utilization of Cotton Germplasm in China

A total of 8193 accessions,including 6822 Gossypium hirsutum,350 G.hirsutum race (sub-spe-cies),385 of G.barbadense,378 of G.arboreum,17 of G.herbaceum and 41 wild species,of cotton germplasm are now maintained in China.This germplasm is kept in Beijing National Long-term Genebank and Anyang Cotton Medium-term Genebank.Live plants of the wild species are kept in Cotton garden at Hainan Island.     

Comparative Genetics of Floral Morphology in Diploid and Allotetraploid Gossypium

The cultivated Gossypium A genome diploid species G.arboreum and G.herbaceum and the allotetraploid species G.hirsutum and G.barbadense share common morphology for various floral traits,which offers an ideal system in which to investigate genetic mechanisms that differentiate diploid and tetraploid genomes.For example,knowing how a single phenotype behaves in the diploids,and comparing the same trait with different dosage effects in the tetraploids,may provide a means to study inter- and intra-genomic interactions in the polyploid genome.     

TRV病毒介导的基因沉默体系在新疆陆地棉和亚洲棉中的建立

为研究烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)介导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)技术应用的广谱性,以陆地棉(Gossypium hirsutum)CLA1为标记基因,通过构建基因沉默载体,在新陆早33和亚洲棉(Gossypium arboreum)建立了TRV-VIGS体系。半定量PCR分析表明,与对照相比,TRV侵染的新陆早33和亚洲棉中CLA1基因的表达均被有效抑制,真叶表现出明显的白化症状。同时在45份新陆中系列棉花材料中重复该体系,并且通过控制培养温度来检验温度对VIGS的影响,结果表明,当昼/夜温度分别为23℃/21℃和32℃/28℃时,不同品种的新陆中系列棉花均可以维持不同程度的白化表型。证明,TRV介导的VIGS可以用于室内研究新陆中系列棉花和亚洲棉基因功能。