棉属三元杂种的合成及细胞遗传学鉴定

棉属有丰富的种质资源,野生棉具有栽培棉种所缺乏的许多优良性状,为了将野生澳洲棉和达尔文棉的优良性状导入陆地棉,以期改良栽培种陆地棉。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,并对其进行染色体加倍,将加倍成的异源六倍体与野生四倍体达尔文棉杂交,获得陆地棉、澳洲棉、达尔文棉的三元杂种,并对该杂种进行形态学和细胞遗传学鉴定。形态学观察结果表明:三元杂种有三个亲本的遗传特性。花粉母细胞减数分裂结果表明后期存在异常行为,主要表现在65%的花粉母细胞减数分裂后期染色体不能均等分离,使得末期形成大量的多分体,这些多分体会进一步发育为败育花粉粒,统计结果表明正常花粉粒只占18.3%,导致该杂种高度不育。本研究不仅合成了综合三个亲本特性的三元杂种,也为该杂种不育提供了细胞遗传学证据,并为棉花新种质的创制提供了理论依据和中间材料。     

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.     

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。     

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。     

秋水仙碱诱变棉花多倍体的效果初报

为了通过远缘杂交培育棉花雄性不育系,我们将棉花二倍体种(中棉、草棉及中草棉杂种)与四倍体种(陆地棉)杂交,进行远缘杂交前,先用秋水仙碱处理棉花二倍体种,使其染色体加倍。现将1973年及1974年诱变棉花多倍体工作情况汇报如下。     

棉花三元杂种的细胞遗传学研究

棉属有丰富的种质资源,在野生棉种中有许多优异的农艺性状和丰富的基因资源,将野生澳洲棉和黄褐棉的优良性状导入陆地棉,以期改良栽培种陆地棉。采用栽培种陆地棉和野生澳洲棉杂交获得杂种F1,然后对其进行染色体加倍,加倍后的异源六倍体再与野生黄褐棉杂交,产生陆地棉、澳洲棉和黄褐棉的三元杂种,并对三元杂种F1花粉母细胞减数分裂行为进行观察。结果表明:三元杂种F1的减数分裂异常,主要表现在减数分裂后期染色体不能均等分离,在四分体形成时期,常出现一些多分体和微核。统计结果表明,末期Ⅱ形成的异常型孢子占绝大多数,而其正常的四分孢子数仅占8.4%,导致最后不能形成正常的花粉粒,这是三元杂种不育的主要原因。研究结果为三元杂种不育提供了细胞遗传学证据,也为棉花新种质的创制提供了中间材料。     

栽培棉种间多棉种杂种的形态学和细胞遗传学研究

以四个栽培棉种为材料，通过种间杂交，产生了栽培棉种间二元、三元和四元杂种。对各材料叶片横切面结构研究表明，草棉与亚洲棉为等面叶，陆地棉与海岛棉为背腹叶，而各多元杂种均表现为等面叶，这一结果可用于多元杂种的早期鉴定。对各材料减数分裂的研究表明，二倍体的二元杂种（亚洲棉×草棉）Ｆ１联会成１１个二价体和１个四体环，四倍体的二元杂种主要联会成２６个二价体，而各多元杂种联会成大量的单价体和多价体。从而引起后期Ⅰ染色体分离混乱，并产生大量的异常四分体，造成多元余种的高度不育。     

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。     

棉花人工合成[AG]复合染色体组的细胞学和同功酶分析

应用生物技术,将自然界的二个同源二倍体棉种杂交成异源二倍体,因杂种不育,经染色体加倍成异源四倍体,育性恢复,现已繁殖到高世代大群体,经细胞学鉴定和同功酶分析,为人工合成的[AG]复合染色体组新棉种。     

棉属AD远缘杂种的合成及性状鉴定

[目的]棉属A、D组棉种是研究物种形成过程中生殖隔离机制和基因组互作的良好材料,本研究旨在获得AD远缘杂种并从形态学初步鉴定杂种的真实性,探讨A、D组棉种间生殖隔离的先后顺序,并进一步探究亲本基因组在杂种中的互作模式。[方法]选用A组亚洲棉、草棉为母本,D组雷蒙德氏和瑟伯氏棉为父本进行远缘杂交,获得杂种并进行统计分析和形态性状鉴定。[结果]结果表明四个组合中只有亚雷、草雷和亚瑟获得杂种并长成植株,亚雷和草雷组合的杂种植株长势旺盛并能开花,且杂种大部分性状间于双亲之间;亚瑟组合收到种子并能成苗,但植株生长受阻不现蕾;草瑟组合没有收到饱满种子。[结论]草瑟组合属于合子前生殖隔离;草雷、亚雷、亚瑟生殖隔离是由合子前和合子后生殖隔离共同起作用。且草雷、亚雷杂种基因组互作亲和,而亚瑟杂种基因组互作不亲和。D组雷蒙德氏棉能同时和A1、A2组杂交成功并获得杂种后代,进一步验证了雷蒙德氏棉被视为四倍体棉种祖先的直接证据。     

应用RAPD-PCR分析棉花A基因组的起源与进化

应用RAPD -PCR技术对 2 1份棉花材料进行了遗传多样性分析。结果表明 :中棉、草棉与海岛棉、陆地棉 4个栽培种间的平均遗传距离分别为 0 .43 17、0 .3 946、0 .4193、0 .43 18;海岛棉与草棉的A染色体组较接近 ,而陆地棉与中棉的A染色体组相近 ,反映了异源四倍体与二倍体A基因组的进化关系。表明利用RAPD标记 ,通过遗传距离和聚类分析可以阐明棉花种质的亲缘关系。     

山西农业大学学报(自然科学版)2003年第23卷第1～4期总目次

第 1期棉属异源四倍体杂种性状研究董俊梅　段永红 ( 1 )…………………………………………………………棉种染色体倍性与叶片气孔性状的关系樊冬丽　秦艳芳　田　展 ( 7)……………………………………陆地棉×旱地棉F1 代的性状遗传及细胞学研究渠云芳　樊冬丽 ( 1 1 )……………………………………三元杂种回交后代性状遗传学研究段永红　董俊梅 ( 1 5 )……………………………………………………作物精确化栽培原理与技术杨武德　宋晓彦　杨利艳　宋艳暾 ( 2 0 )………………………………………小麦种子水分胁迫萌发的基因差异表达郭继…     

4大棉种对DPC化控效应的差异分析

[目的]研究缩节胺（DPC）对棉属4大栽培种的化控效应.[方法]用不同剂量缩节胺（0、21、42、63 g/hm2）对不同棉花栽培种海岛棉（Gossypium barbadenseL）新海32号、非洲棉（G.herbadense L.）草棉、亚洲棉（G.arboreum L.）中棉和陆地棉（G.hirsntumL.）新陆中48进行喷施,观察化控效果,分析其对DPC化控的敏感性.[结果]喷施DPC对4大棉种均有显著的化控效果,表现为双向调节,二倍体棉种调节效应主要体现在植株横向抑制方面,四倍体棉种的调控效果表现较为复杂,与品种特性有关.[结论]4大棉种对DPC化控的敏感度不同,非洲棉反应最敏感,陆地棉敏感度最弱.     

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。     

草棉同源四倍体的诱导与鉴定

[目的]本研究旨在将二倍体草棉加倍成同源四倍体,获得能够结铃并且育性稳定的同源四倍体,这对于棉花的种质创新和下一步远缘杂交遗传育种具有重要意义。[方法]以二倍体草棉(Gossypium herbaceum L.)为材料,采用改良初生分生组织处理法对其进行多倍体诱变,并对获得的草棉突变型进行形态学、细胞遗传学和流式细胞仪倍性鉴定。[结果]形态性状表明:突变型与野生型相比具有较强的生长势,植株矮壮,叶片颜色浓绿,且叶片皱缩、增厚,茎干较野生型粗,统计分析表明突变型与野生型存在显著差异(P0.05)。流式细胞仪测定结果显示:突变型的峰值位于400,而野生型峰值位于200,表明突变型DNA含量为野生型的二倍。细胞学结果表明:野生型染色体数为26,突变型染色体数为52,直观证明突变型为四倍体。气孔统计分析表明:突变型和野生型的叶片下表皮气孔密度、保卫细胞长度也存在显著差异,突变型气孔密度比野生型降低25.29%,突变型保卫细胞比野生型长度增加32.86%。[结论]本研究获得的草棉突变型为同源四倍体,为棉花遗传育种研究和种质创新提供了有价值的材料。     

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。     

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。     

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。     

棉花四个栽培种花粉粒壁的剥离技术及扫描电镜的比较研究

本文应用花粉粒壁的剥离技术和扫描电镜对棉花四个栽培种(陆地棉北农-1号;海岛棉8763依;中棉完县紫杆和草棉金塔)的花粉粒进行观察。着重观察比较各棉种的花粉粒大小、外壁纹饰和刺的分布。经剥离花粉粒壁后,还观察了花粉粒外壁结构包括外壁—1(复盖层,柱状层和基层)和外壁—2的结构以及萌发孔的构造排列状况。