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     

澳洲棉种遗传多样性的RAPD分析

利用ＲＡＰＤ（ＲａｎｄｏｍｌｙＡｍｐｌｉｆｉｅｄＰｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃＤＮＡ）对斯特提棉（Ｇ．ｓｔｕｒｔｉａｎｕｍ）、南岱华棉（Ｇ．ｎａｎｄｅｗａｒｅｎｓｅ）、鲁滨逊氏棉（Ｇ．ｒｏｂｉｎｓｏｎｉ）、澳洲棉（Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ）、比克氏棉（Ｇ．ｂｉｃｋｉ）和奈尔逊氏棉（Ｇ．ｎｅｌｓｏｎｉ）进行了研究，结果表明：６个澳洲棉种具有丰富的遗传多样性，在这６个澳洲棉种中，澳洲棉与鲁滨逊氏棉、南岱华棉与斯特提棉具有较近的亲缘关系。聚类分析发现，鲁宾逊氏棉和比克氏棉是两个较为特殊的棉种。此外，本文对比克氏棉和木槿组（Ｈｉｂｉｓ－ｃｏｉｄｅａ）的其它棉种的染色体组的归属问题进行了讨论     

澳洲野生棉种的子叶棉酚动态及与色素腺体形态的关系

对斯特提棉、南岱华棉、澳洲棉、纳尔逊氏棉和比克氏棉五个澳洲野生棉种在种子萌发过程中的子叶棉酚含量进行了测定和分析。结果表明,五个澳洲野生棉种子叶中的棉酚积累过程与无色素腺体陆地棉品种基本相似,其休眠种子和萌发２４ｈ以内的子叶均检测不到棉酚,为典型的低酚棉类型。当种子萌发４８ｈ以后,其子叶开始出现棉酚,但含量极低;在子叶开始出现棉酚１～２ｄ后,棉酚含量开始迅速增加,到种子萌发第９ｄ达到最大值。此外,讨论了澳洲野生棉种的子叶色素腺体延缓形成的组织结构与棉酚积累的关系,以及该性状的遗传调控机理等。     

棉属分类及其染色体组研究进展

本文综述了棉属（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ）分类和棉属梁色体组研究的最新进展。全文共分５个部分：（１）棉属分类，重点介绍了Ｆｒｙｘｅｌｌ的棉属分类方案以及最近几次较大的修订情况，并列出了包括４７个种、４个亚种在内的棉属最新分类名录；（２）棉属染色体组。介绍了棉属细胞学及染色体组研究的发展历史，把棉属分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ和Ｇ７个二倍体染色体组和ＡＤ１个异源四倍体复合染色体组；（３）棉属染色体核型分析。介绍了棉属染色体核型研究的意义和内容；（４）棉属染色体组的演化。介绍了棉属染色体组演化的四种不同观点，讨论了ＡＤ复合染色体组供体问题；（５）讨论。讨论了棉属分类以及比克氏棉（Ｇ．ｂｉｃｋｉｉ）和大萼组（ｓｅｃｔ．Ｇｒａｎｄｉｃａｌｙｘ）棉种的染色体组归属问题。     

棉属不同染色体组种间杂交胚胎学研究

本文主要报道以棉属［（Ｃｏｓｓｙｐｉｕｍ）（ＡＤ）］染色体组四倍体栽培种陆地棉（Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍ）为母本，Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇ染色体组的二倍体野生棉代表种长须棉（Ｇ．ｂａｒｂａｓａａｎｕｍ）、澳洲棉（Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ）、雷蒙地棉（Ｇ．ｒａｉｍｏｎｄｉｉ）、索马里棉（Ｇ．ｓｏｍａｌｅｎｓｅｅ）和比克氏棉（Ｇ．ｂｉｃｋｉｉ）做父本，配成５个杂交组合，并以陆地棉自交作对照，比较研究棉属不同染色体组种间杂交的胚胎发育过程。二倍体不同染色体组野生棉的花粉在陆地棉柱头上可以顺利萌发，其花粉管在花柱中生长较正常，但花粉管生长速度明显慢于陆地棉自交。野生棉花粉管到达陆地棉胚囊并释放精子完成双受精的频率很低，除陆地棉×Ｄ组雷蒙地棉受精率为３３．３％以外，其它几个杂交组合的受精率均低于１０％。杂种形成的胚乳游离核数量比陆地棉自交的少，而且比自交对照提早３～４天形成胚乳细胞。杂种胚乳组织形成后迅速解体。杂种原胚发育较正常，但杂种胚大多停滞在球形胚和近心形胚期；分化后的杂种胚呈现各种形态的畸形胚。杂交胚珠的珠心组织解体明显迟于自交胚珠，其解体时间和胚乳组织解体基本上一致。珠心组织的迟迟解体和胚乳组织异常发育导致杂种胚的败育。     

棉属野生种稀毛棉、皱壳棉、杨叶棉的核型研究

本文研究了原产澳大利亚的稀毛棉（Ｇ．ｐｉｌｏｓｕｍ）、皱壳棉（Ｇ．ｃｏｓｔｕｌａｔｕｍ）、杨叶棉（Ｇ．ｐｏｐｕｌｉｆｏｌｉｕｍ）的核型。稀毛棉的核型公式为２ｎ＝２ｘ＝２６＝１６ｍ（４ｓａｔ）＋１０ｓｍ，皱壳棉为２ｎ＝２ｘ＝２６＝１６ｍ（４ｓａｔ）＋１０ｓｍ，杨叶棉为２ｎ＝２ｘ＝２６＝１８ｍ（４ｓａｔ）＋８ｓｍ。随体均有两对，一对位于第１１对染色体的长臂上，另一对位于第１３对染色体的短臂上。平均臂比和长度比分别为稀毛棉１．５３和２．５１、皱壳棉１．５５和２．３１、杨叶棉１．４９和２．３７，其核型均属于Ｓｔｅｂｂｉｎｓ的２Ｂ类型。对称系数稀毛棉为２６．０４，皱壳棉为２７．９３，杨叶棉为２８．３２。三者彼此之间的核型重合率均在９０％以上。核型的同质性说明三者在起源上有很好的一致性     

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。     

陆地棉与澳洲2个野生棉杂种细胞学研究

本文首次报道了陆地棉×南岱华棉杂种Ｆ１的细胞学研究结果，并与陆地棉Ｘ斯特提棉的杂种进行了对比分析。供分析的细胞数均在７００个以上，中期Ⅰ染色体构型种类占总ＰＭＣ的百分率（构型率）均在７％以下，陆地棉与斯特提棉和南岱华棉杂种Ｆ１的染色体平均构型分别为２１．９７Ⅰ＋７，９７Ⅱ＋０．３５Ⅲ＋０．０１Ⅳ和２０．６２Ⅰ＋８．３７Ⅱ＋０．５２Ⅲ＋０．０２Ⅳ，单一细胞环状二价体、染色体桥和二价体交叉率分别是０．５３与０．４８、７．４４与７．８９和１．０７及１．０６。在２个杂种中均观察到八价体，但为数极少。中期Ⅰ时期二价体和多价体集中于细胞赤道面上，而单价体分散在周围。后期Ⅰ及以后，单价体分布完全随机，形成多个染色体块或片段。四分体形成时期，小孢子数目和大小及形状变异均较大。主要表现在小孢子不是规则的团体，体积大小相差可达２～４倍，单一ＰＭＣ中的数目从ｌ至１３，但其四分体占多数，均在６０％以上。且微核变幅较大，０～６个。经过比较分析，说明两个棉种亲缘关系很近，与陆地棉的种间关系差异也不大。     

二倍体棉种组织培养研究进展

二倍体棉种为四倍体栽培种提供了亲本(祖先)种,是棉花遗传改良的重要种质资源,是构建棉属突变体库、研究棉花功能基因组的优良材料。其中A、B、E、F组棉种起源于亚非大陆,D组起源于美洲大陆,C、G、K组起源于澳洲等地,具有丰富的遗传多样性,其组织培养研究主要涉及植株器官与细胞培养的再生途径、原生质体培养和体细胞培养与融合等,目前已获得了克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum)、野生拟似棉(G. gossypioides)、亚洲棉(G. arboreum)、戴维逊氏棉(G. davidsonii)、雷蒙德氏棉(G. raimondii)、司笃克氏棉(G. stocksii)、奈尔逊氏棉(G. nelsonii)、比克氏棉(G. bickii)等二倍体棉种的再生植株,其中茎尖培养仅获得了亚洲棉、比克氏棉再生植株;原生质体培养获得了克劳茨基棉、戴维逊氏棉的再生小植株;此外,获得了陆地棉和二倍体棉种克劳茨基棉、比克棉、司笃克氏棉的种间杂种。二倍体棉种存在着较大的种间差异,组织培养体系可以借鉴木本植物组织培养相关方法。本文综述了相关研究进展,讨论了后续研究方向。     

半配合材料VSG快速稳定棉花远缘杂种后代的研究

用激素处理和染色体加倍的方法获得陆地棉与比克棉、色伯氏棉等野生棉种的远缘杂交后代，结合杂交、回交、聚合杂交的手段，使棉花远缘杂种后代的品质性状得到了显著的提高。为了克服棉属种间杂交后代疯狂分离的难题，使新品系的性状尽快稳定，通过半配合材料VSG作母本与之杂交，得到远缘杂种后代低代材料的单倍体，通过染色体加倍等手段得到了稳定的优质棉新品系。     

澳洲野生棉种子叶色素腺体延缓形成的组织结构观察

对５个澳洲野生棉种休眠种子、种子发育过程中的子叶和种子萌发过程中的子叶进行连续切片观察,并以比克氏棉为例进行透视电镜观察。结果表明,具有子叶色素腺体延缓形成性状的澳洲野生棉种及其杂交后代的休眠种子,虽肉眼看不到色素腺体,但具有一群不同于其它细胞的特殊细胞群,其整体结构类似色素腺体的雏形。因此,提出了“色素腺体原”的新概念。澳洲野生棉种在开花后的幼胚器官形态建成期均先出现色素腺体细胞,然后经数次分裂形成一团色素腺体细胞群,挤压周围细胞而形成为色素腺体原,并保持该结构至种子成熟。当种子萌发１６ｈ后,色素腺体细胞解体,形成色素腺体。此外,本研究对澳洲野生棉种子叶色素腺体延缓形成性状的遗传调控等问题进行了讨论。     

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。     

Research in Tissue Culture of Diploid Cotton Species

Diploid cotton species provide parental (ancestral) species for tetraploid cultivars and are the key germplasm resources for cotton genetic improvement. In addition, diploid cotton species supply excellent materials for mutant library construction and functional genomics. Diploid cotton species originated from Asia- Africa, America, Oceania regions with rich genetic diversity. The tissue culture research mainly involves regeneration of plant organs and cell culture, protoplast culture, somatic culture and fusion. The regenerated plants have been obtained in Gossypium klotzschianum, G. gossypioides, G. arboreum, G. davidsonii, G. raimondii, G. stocksii, G. nelsonii, G. bickii, etc. Among them, regenerated plants in shoot tip culture were only obtained in G. arboreum, G. bickii. Regenerated plantlets in protoplast culture were obtained in G. klotzschianum, G. davidsonii. Interspecific hybrids between G. hirsutum and diploid cotton of G. klotzschianum, G. stocksii and G. bickii were obtained, respectively. The tissue culture systems of diploid cotton were different from each other, and the strategy is similar to that in woody plants. This paper summarized the progresses in related researches and discussed the future research.     

野生棉与陆地棉异源四倍体的合成与性状鉴定

棉属具有丰富的种质资源,将抗病性从野生棉转移到陆地棉中,以此提高陆地棉抗病性是一条理想的育种途经。本研究通过陆地棉和C组野生澳洲棉远缘杂交获得杂种F1,对其进行染色体加倍,将加倍的异源六倍体再与B组野生绿顶棉杂交,产生陆地棉、澳洲棉、绿顶棉的异源四倍体杂种。异源四倍体杂种继承了亲本的部分性状,同时也产生了如蔓生等特异性状;该杂种减数分裂后期染色体不能均等分离,四分体时期有多分体和微核出现;SSR结果发现,该杂种不仅具有三个亲本的特征条带,并且产生了新的重组成分。本研究不仅为该异源四倍体杂种不育提供了直接原因,也为进一步探讨有效的育性恢复方法及棉花新种质创制提供了依据,同时为利用野生棉资源控制棉花黄萎病育种探索培育了中间材料。     

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。     

四倍体栽培棉与二倍体野生棉杂种PMC-FISH研究

 首次将PMC-FISH（花粉母细胞荧光原位杂交）技术应用于四倍体栽培棉与二倍体野生棉杂交所形成的三倍体杂种棉F₁中,成功的鉴定了目标染色体中的单价体、双价体、多价体,还发现在非目标染色体上有星状和片段状的杂交信号。在以A组棉基因组DNA作为探针的PMC-FISH中,分别对三倍体杂种棉F₁及其母本四倍体栽培棉的减数分裂中期I的染色体构型进行了鉴定。结果显示,四个三倍体杂种棉F₁的减数分裂时期染色体的构型分别是：陆地棉(AD)₁×雷蒙德氏棉（D₅）为1IIIaad + 1IIaa + 4IIad + 7IIdd + 5Ⅰa + 7Ⅰd;海岛棉(AD)₂×旱地棉（D₄）为1Ⅴaaaad +1IIIadd + 2IIad + 8IIdd + 6Ⅰa + 5Ⅰd;陆地棉(AD)₁×澳洲棉（C₃）为2IIIadd (adc or acc) + 1IIaa + 9Ⅰa + 4IIcc (dc or dd) + 14Ⅰd (c);陆地棉(AD)₁×南岱华棉（C_1-n）为：1IIaa + 1IIad (ac)+ 10Ⅰa + 6IIcc (dc or dd) + 13Ⅰd (c)。然而,两个四倍体棉染色体的构型都是13IIaa + 13IIdd。上述结果还显示, AD×D的两个杂种组合中,二价体多,单价体少,AD×C的两个杂种组合中,二价体少,单价体多;并且AD×D型杂种中A亚组染色体单体的数目比其在AD×C型杂种中的更少。这说明,与C染色体组相比较,D染色体组与四倍体棉种的亲缘关系更近。同时,我们的结果也证明PMC-FISH技术在分析三倍体杂种棉F1的亲缘关系中起着不可取代的作用。