棉花遗传转化和植株再生的研究

利用农杆菌（ＧＵＳ基因（β－葡萄糖苷酸酶基因）为标记基因，ＮＰＴⅡ为选择基因）用共培法对棉花下胚轴切段直接转化，在０．１ｍｇ／Ｌ２，４－Ｄ和０．１ｍｇ／ＬＫＴ的ＭＳ的培养基上共培４８ｈ，转移到加头孢霉素５００ｍｇ／Ｌ和５０～１００ｍｇ／Ｌ卡那霉素的上述培养基中诱导和筛选抗性愈伤组织，７０～８０天计算愈伤组织的诱导频率，并有组织化学定位法检测ＧＵＳ基因的表达，统计转化频率，结果表明：平均出愈率为４０     

陆地棉品种“珂字201”胚性与非胚性愈伤组织生化代谢产物的比较研究

利用生理生化分析技术对陆地棉品种“珂字201”体细胞胚胎发生中生化代谢产物进行了初步研究。胚性愈伤组织中主代谢物质,如蛋白质和 RNA 的含量较高,它们可能由其它主代谢物质如糖和淀粉转化而来。而次生代谢物质如酚类物质和色素类物质等在胚性愈伤组织中含量较低。胚性愈伤组织中某些特定氨基酸的含量高于非胚性愈伤组织。     

特早熟陆地棉新品种酒棉7号

酒棉7号是酒泉市棉花试验站选用高抗枯萎病、早熟、优质、丰产的酒棉1号做母本,用早熟、丰产、抗枯萎病棉花品种新陆早10号做父本进行杂交.后代在枯萎病圃内.按照育种目标、系谱强化选择、全程定向培育而成.具有早熟、丰产、优质、抗病等特点.适宜于甘肃省河西走廊棉区、新疆北疆、内蒙古额济纳旗等生态条件相类似的棉区种植.2008年1月通过甘肃省农作物品种审定委员会审定命名(审定编号:甘审棉2008002).     

甘啤4号大麦幼胚愈伤组织诱导及植株再生的研究

本研究以甘啤4号的幼胚为外植体材料,以模式品种Golden promise为对照,研究了不同培养基和激素配比对甘啤4号幼胚愈伤组织的诱导及植株再生的影响。研究结果表明,在同一培养基上,甘啤4号出愈率低于Golden promise,但都达到50%以上;在诱导愈伤组织的过程中,甘啤4号在IM2培养基上的出愈率较高,达71%,IM1与IM2培养基上形成的愈伤质量较IM3好,说明培养基对愈伤组织的出愈率起决定作用;且研究发现dicamba较2,4-D能提高大麦幼胚的出愈率。在相同的培养基上,Golden promise的诱导率明显高于甘啤4号,可见基因型对大麦愈伤组织的诱导率起决定作用。且不同的培养基和不同激素配比对幼胚愈伤组织的诱导率及分化率不同,分化培养基DM1的分化率高于DM2,这说明除基因型外,激素也对植株再生产生重要影响。研究证明甘啤4号愈伤组织诱导率及分化率均较高,适合于作为遗传转化的受体材料。     

哈克尼西棉细胞质陆地棉雄性不育系orf160的克隆及遗传转化

以哈克尼西棉细胞质陆地棉雄性不育系及其保持系、恢复系为材料,克隆并测序线粒体功能基因的侧翼序列。通过生物信息学分析,在atp4下游发现一个哈克尼西棉细胞质不育系特有的orf160。orf160全长480 bp,N端与atp6序列部分同源,C端序列与核序列部分同源;编码的159个氨基酸序列,与膜蛋白、细胞周期蛋白具有部分同源性。以含有线粒体导肽的GFP瞬时表达载体转化后,在洋葱表皮的细胞膜上观察到绿色荧光,表明线粒体定向载体正常表达。构建酵母和植物表达载体,分别转化酵母、烟草和拟南芥;同对照相比,转基因酵母菌斑畸形且生长缓慢;转基因拟南芥和烟草种子大部分畸形,T₁和T₂代植株的结实率和种子发芽率降低,花粉着色比野生型浅。结果表明,orf160基因的表达影响受体正常发育。     

大田棉花真叶叶柄组织培养特性研究

 利用已建立的叶柄组织培养体系,对大田棉株不同发育时期、不同部位的叶柄进行组织培养研究。叶柄和无菌苗下胚轴愈伤组织诱导培养基为MSB+IAA 0.1 mg·L^-1+KT 0.1  mg·L^-1+2,4-D 0.1 mg·L^-1+Glucose 30 g·L^-1+Gel 2 g·L^-1(pH 5.8);叶柄愈伤组织分化培养基为MSB+IAA 0.05 mg·L^-1+KT 0.05 mg·L^-1+Glucose 30 g·L^-1+Gel 2 g·L^-1(pH 6.5);无菌苗愈伤组织分化培养基为MSB+IAA 0.02 mg·L^-1+KT 0.04 mg·L^-1+Glucose 30 g·L^-1+Gel 2 g·L^-1(pH 6.5)。研究发现棉花主茎叶叶柄、果枝叶叶柄、营养枝叶叶柄在愈伤组织生长速度方面有一定差异,在愈伤组织诱导和分化方面,除严重衰老叶片的叶柄外,其它部位差异不显著。不同来源的胚性愈伤组织在MSB+6-BA 0.05 mg·L^-1+KT 0.02 mg·L^-1+Sucrose 30 g·L^-1+Gel 2 g·L^-1（pH 6.5）培养基上,均能得到胚状体,并获得再生植株。可见棉花叶柄是优良的组织培养外植体。     

早中熟陆地棉中棉49号高产栽培技术

中棉49号（原系名中287）是由中国农业科学院棉花研究所，利用多亲本聚合杂交及生态育种技术相结合培育成功的优质高产广适棉花新品种。2004年3月通过新疆维吾尔自治区农作物品种委员会审定（新审棉2004年008号），2004年7月又通过国家农作物品种审定委员会审定（国审棉2004003）。     

陆地棉体细胞胚的白化与植株再生的关系

通过对棉花体细胞胚胎发育过程的观察发现，其发育的四个时期即球形期，心形期，鱼雷期和子叶期均有白化现象。成熟期的白色叶胚比绿色子叶胚在成苗培养基上生长快，且形成再生植株的频率高。     

抗草甘膦基因aroA转化陆地棉胚性愈伤组织的研究

为了建立以草甘膦为选择标记的农杆菌介导的棉花胚性愈伤组织转化体系,本研究将草甘膦抗性基因(aroA)转化陆地棉WC和YZ-1的胚性愈伤组织,分别以5 mg·L-1和10 mg·L-1的草甘膦浓度作为选择压,经过2~3轮筛选,获得了抗性胚性愈伤组织,诱导出胚状体并发育成苗。对T0再生植株进行PCR及草甘膦抗性检测,以WC和YZ-1为受体的转抗草甘膦基因(aroA)分别获得了33株和10株阳性植株,转化效率分别为82.5%和62.5%。该体系为棉花遗传转化提供了实验方法,获得的抗草甘膦棉花为棉花育种提供种质资源;同时抗除草剂基因还可以作为筛选标记与其它基因串联在一起转化棉花,进行基因功能验证。     

衣分不同陆地棉品种的产量及产量构成因素的遗传分析

选用衣分不同的陆地棉品种配置组合,率先将主基因-多基因联合世代分析与双列杂交试验分析相结合,分别从单个和整体基因水平上对棉花产量及产量构成因素进行了遗传研究。对2个高×低衣分组合的主基因-多基因6世代联合分析结果表明,各产量性状至少在1个组合中检测到主基因的存在,说明产量性状主基因存在的普遍性。由2个组合各产量性状的主基因、多基因遗传率比较得出,产量性状的主基因遗传率比多基因遗传率在不同组合间趋势变化相对较稳定;各性状在2个组合中的主基因、多基因遗传率分量不完全相同。衣分、铃重和籽指在2个组合中分别以主基因遗传为主和以多基因遗传为主;子棉产量和皮棉产量在2个组合中均以主基因遗传为主;衣指在组合I中以多基因遗传为主,在组合II中属于典型的多基因遗传;单株铃数在组合I中属于典型的主基因遗传,在组合II中以多基因遗传为主。双列杂交结果表明,陆地棉产量及产量构成因素都有较高的遗传主效应方差,产量性状受加性效应和显性效应共同控制,其中,衣分、衣指以加性效应为主;子棉产量、铃重和籽指以显性效应为主;皮棉产量和单株铃数以加性和显性效应为主。衣分和衣指的普通广义遗传率和普通狭义遗传率均最高,与联合世代分析两性状的总遗传率平均值结果趋势一致。相关和通径分析一致表明,产量构成因素中单株铃数对皮棉产量的贡献最大,衣分次之,铃重最小。     

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     

陆地棉品种间杂种的霜前皮棉产量及其杂种优势研究

利用 2 0世纪八、九十年代我国棉花生产上推广的主要品种 (系 )做亲本 ,组配 15个组合的正反交杂种 ,对其 F1 、F2 代杂种的霜前皮棉产量及其竞争、中亲和超高亲优势进行了研究。结果表明 ,陆地棉品种间杂交 ,F1 、F2 代正交与反交组合间的霜前皮棉产量及其竞争、中亲和超高亲优势均无明显差异。 3 0个正反交 F1 杂交种具竞争、中亲和超高亲优势 (以下简称三优势 )组合率分别为73 %、10 0 %和 83 %。其中竞争优势在 15 %以上的组合率为 46.7% ,最大竞争优势值为 40 .6%。 3 0个正反交 F2 杂交种三优势组合率分别为 60 .0 %、90 .0 %和 66.8% ,其中竞争优势在 10 %以上的组合率达 3 3 .3 % ,最大竞争优势值仍达 3 1.3 % ,F2仍具有较高的生产利用潜能。亲本鲁 11、石远 3 2 1等品种 (系 )表现遗传配合力高 ,是目前棉花杂交制种选用的优良高产亲本。     

Evaluation of the High-temperature Tolerance of Floral Organs in Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.)

The development of floral organs in upland cotton (Gossypium hirsutum L.) is related to squares and yield formation. The germination percentage of pollen grains, the rate of anther dehiscence and the length of filaments and styles of 11 upland cotton cultivars were determined before and after high-temperature periods by pollen grain culture in vitro. We aimed to analyze the effects of high temperature on pollen germination in styles and on stamen characteristics. The number of pollen tubes in styles and cytological structure of anthers were also tested under simulation of high temperatures by paraffin sectioning of cotton anthers. We found that the germination percentage of pollen grains and rate of anthers dehiscence of Ke 1053, Simian 4 and the male parent of Xiangzamian 3 were greater than those of other cultivars under high field temperatures. There was no significant difference in the length ratio of filaments and styles and filaments length between 11 upland cotton cultivars under high field temperatures. After high-temperature periods in the field, the difference in pollen germination percentage, anther dehiscence, style and filament length between the 11 cultivars was not significant. The number of pollen tubes in Ke 1053, Simian 4 and the male parent of Xiangzamian 3 was greater than those of other cultivars under the high simulation temperature. The number of deformed pollen grains in anthers was also less than those of other cultivars. These results were consistent with the field conditions. This experiment indicated that germination percentage of pollen grains and the rate of anther dehiscence are useful as indicators for screening high-temperature tolerance. The length ratio of filaments and styles and the filaments length could be used as parameters for screening high-temperature tolerance cultivars.     

不同遗传背景下陆地棉衣分和子指性状QTL定位

为陆地棉产量性状有关的分子标记辅助育种奠定理论基础,以高品质中长绒棉品种‘新陆早24号’为父本,转基因抗虫棉常规品种‘鲁棉研28号’和高产、优质棉花新品种‘冀棉516’为母本,构建F2和F2:3分离群体;利用7638对SSR引物对‘鲁棉研28号’和‘新陆早24号’进行多态性进行筛选,共获得225对多态性引物,对238个F2单株DNA扩增获得238个多态性标记位点,其中185个构建了包括44个连锁群,总长为1509.38 cM的遗传连锁图谱,标记间的平均距离为8.16 cM,覆盖棉花总基因组的33.91%。根据已有图谱的定位结果,40个连锁群与染色体建立联系。利用复合区间作图法定位‘鲁棉研28号’与‘新陆早24号’分离群体F2单株和F2:3家系的衣分和子指性状QTL,其中得到3个衣分和5个子指的QTL;根据定位结果,选择了14对SSR引物,分析‘冀棉516’与‘新陆早24号’的多态性,其中6个标记构建了两个连锁群。1个衣分和1个子指的QTL在两个群体中均检测到,这些共同QTLs为分子标记辅助育种奠定了基础。     

南疆海岛棉和陆地棉棉铃发育过程中的生理生化特征

在大田条件下,以南疆主栽海岛棉和陆地棉为材料,研究棉铃发育过程中棉铃各部位的生理生化特征。结果表明,海岛棉铃壳叶绿素a、叶绿素b含量极显著高于陆地棉,类胡萝卜素含量极显著低于陆地棉。海岛棉铃壳、种子、纤维中可溶性蛋白质含量、过氧化氢酶活性和抗坏血酸含量明显高于陆地棉,且纤维中过氧化物酶活性也高于陆地棉,铃壳中丙二醛含量低于陆地棉。海岛棉与陆地棉发育棉铃各部位生理生化的异质性是棉铃铃期、铃重、衣分和纤维长度、伸长率、比强度等种间差异的内在表现。     

Phenotype Variations in Plant Regeneration of Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.)

以陆地棉冀无2031无菌苗下胚轴为外植体，在MS中附加激素0.1mg/L IAA+0.1mg/L 2,4-D+0.1mg/L KT的培养基上诱导出愈伤组织。选择疏松愈伤组织继代到附加0.1mg/L ZT的培养基中，经2~3个月的继代培养诱导出颗粒状疏松胚性愈伤组织。胚性愈伤组织在无激素、每升加2g谷氨酰胺和0.5g天门冬酰胺的胚性愈伤增殖萌发培养基上培养2个月左右，可陆续形成不同时期的体胚苗。对冀无2031不同时期的体细胞萌发后的体胚苗进行观察，发现了真叶畸形苗、子叶节生根胚、胚轴侧生根胚、腋芽丛生苗和以腋     

陆地棉产量相关性状的QTL定位

中棉所28和湘杂棉2号分别是以中棉所12×4133和中棉所12×8891配制而成的两个陆地棉强优势杂交种。以其F₂为作图群体,筛选6000多对SSR引物,利用两群体间27个共有多态位点,通过JoinMap 3.0软件整合了一张包含245个多态位点、全长1847.81 cM的遗传图谱。利用Win QTLCart 2.5复合区间作图法分别对两群体8个产量相关性状在F₂和F_2:3中进行QTL定位,在中棉所28群体多环境平均值的联合分析中检测到16个QTL,三环境分离分析中检测到43个QTL;在湘杂棉2号群体分别检测到20个和66个QTL。在A3、D8、D9等染色体上有QTL成簇分布现象,同时在两个群体中发现一些不受环境影响且稳定遗传的QTL。对考察的8个性状在两个群体中发现12对共有QTL,控制果枝数、衣分和籽指的QTL增效基因位点均来源于共同亲本中棉所12。综合分析推测中棉所12的育种价值主要是通过提高后代的结铃性来实现的。研究结果为棉花产量性状的分子设计育种提供了有用的信息。     

陆地棉衣分差异群体产量及产量构成因素

 以衣分差异较大的陆地棉品种为材料,构建了包含188个F₂单株的作图群体,应用6111对SSR引物对亲本进行了分子标记筛选,结果仅获得了123个多态性位点,其中88个位点构建了总长为666.7 cM、平均距离为7.57 cM的遗传图谱,覆盖棉花基因组的14.9%。通过复合区间作图法对F₂单株和F_2∶3家系进行QTL检测,共鉴定出了18个控制产量及产量构成因素变异的QTLs,包括2个衣分QTLs、4个子棉产量QTLs、4个皮棉产量QTLs、2个衣指QTLs、3个单株铃数QTLs、2个铃重QTLs和1个子指QTL。 解释的表型变异分别为\{6.9%\}～16.9%、5.6%～16.2%、4.8%～15.6%、7.7%～13.3%、8.2%～11.6%、6.1%～7%和6.6%。不同QTLs在相同染色体区段上的成簇分布表明与产量性状相关的基因可能紧密连锁或一因多效。产量及产量构成因素QTLs的遗传方式主要以显性和超显性效应为主。检测到的主效QTLs可以用于棉花产量及产量构成因素的分子标记辅助选择。     

陆地棉体细胞再生植株技术的改进研究

以Coker201为材料,改进了棉花体细胞再生植株及移栽技术。MSB(MS无机盐+B5维生素)培养基附加IBA能直接诱导出胚性愈伤组织,适当浓度的KT可促进IBA的效应。最适激素组合(IBA1.0mg·L-1、KT0.5mg·L-1)能使几个陆地棉品种的下胚轴在两个月内诱导出大量胚性愈伤组织,诱导后第三个月可观察到胚状体的发生。适量的AgNO3能促进愈伤组织的增殖。继代时将激素降为IBA0.5mg·L-1、KT0.1～0.2mg·L-1,有利于胚状体发育长大。增加KNO31.9g·L-1,同时使用蔗糖和葡萄糖各15g·L-1作碳源有利于胚状体的分化。采用含0.4g·L-1活性碳的MS为成苗培养基,并结合1/6MS液培诱导生根技术,使苗粗壮易于移栽。从愈伤组织诱导至植株再生,约需5～6个月时间。