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.     

三个棉属种间杂种花粉母细胞减数分裂观察

对棉属３个种间杂种ＴＭ－１×石系亚１号、ＴＭ－１×辣根棉和ＴＭ－１×瑟伯氏棉花粉母细胞的减数分裂进行了观察。结果表明，３个杂种多数花粉母细胞中期Ⅰ的染色体构型为１３Ⅱ＋１３Ⅰ。二价体联会成环状、棒状或Ｖ型。ＴＭ－１×辣根棉杂种的二价体联会较紧密。杂种除正常的染色体组ＡＡ和ＤＤ联会外，还发生ＡＤ联会及出现多价体。中期Ⅰ单价体大部分分散于赤道板两侧，并较早移向两级。个别二价体也不排列在赤道板上。二价体向两极移动时常形成染色体＂桥＂，使这些染色体移动速度减慢，导致细胞分裂不同步。此外，在第一次分裂和第二次分裂中都能看到落后染色体、远离大多数染色体的零星染色体、孤立的染色体群等现象。后期Ⅱ的花粉母细胞可形成较多的核仁。在四分孢子期，３个种间杂种既产生四分体，也形成二、三、五、六乃至十分体。ＴＭ－１×石系亚１号、×辣根棉、×瑟伯氏棉杂种的四分体数分别为７０．２％、６３．１％和３５．１％。     

棉属三染色体组(A、D、G)杂种的细胞遗传学研究

对棉属 A、D、G三个染色体组合成的三元杂种 [陆地棉× (亚洲棉×比克氏棉 ) ]及反交和回交后代 ,四元杂种 [(亚洲棉×比克氏棉 )× (陆地棉×夏威夷棉 ) ]进行了细胞学研究。结果表明 ,三元杂种 F1以及回交后代 BC4 F1分离出的不育株、四元杂种 F1不育的主要原因是花粉母细胞减数分裂异常 ,主要表现为 :大部分染色体为单价体 ,仅有少量配对成二价体 ,后期 两极分配不均匀 ,出现多极分离现象 ,并有落后染色体出现。末期出现大量多分孢子和不正常的四分孢子 ,从而不能形成正常的花粉粒。三元杂种回交后代 BC4 F1中的部分可育型 ,花粉母细胞进行减数分裂时 ,大部分染色体都能联会配对 ,仅个别为单价体 ,因而形成的花粉粒仅部分正常。 BC4 F1的可育型花粉母细胞进行减数分裂时 ,染色体配对正常 ,表明育性恢复 ,结实正常。此外 ,四元杂种花粉母细胞进行减数分裂时 ,在后期 形成了染色体“桥”     

三元杂种及回交后代的遗传性状和细胞学研究

三元杂种[陆地棉×(亚洲棉×比克氏棉)]的回交后代BC4F1发生疯狂分离,在各个性状上都表现出特殊的变异类型,在育性上分离出三种类型可育株,部分可育株,不育株。对这三种类型和三元杂种F1花粉母细胞减数分裂的观察表明,三元杂种F1及回交后代的不育株减数分裂表现异常,大多染色体不能联会配对,以单价体的形式存在,且有落后染色体、三价体、四体环的出现,在末期形成了不正常的四分孢子和多分孢子,这是不育的主要原因;部分可育株,大部分染色体联会配对成棒状二价体,个别为单价体;可育株染色体配对正常,能形成可育的花粉粒。     

陆地棉和野生斯特提棉种间异源六倍体的合成与性状鉴定

陆地棉(Gossypiumhirsutum)是世界上重要的栽培棉种,野生斯特提棉(G.sturtianum)含有陆地棉所缺乏的许多优质基因。本研究通过陆地棉和斯特提棉的远缘杂交和染色体加倍,获得了自交可育的后代植株,对其进行流式细胞倍性检测和花粉母细胞减数分裂观察,筛选出2株染色体组完整的异源六倍体植株。统计鉴定表明,六倍体和亲本及三倍体比较,叶形介于双亲之间,叶面积增大,保卫细胞中叶绿体数明显增多;远缘杂种与亲本在花的表型性状方面差异明显,六倍体的花粉粒直径大于亲本和三倍体;六倍体棉纤维为白色,长度小于母本陆地棉,父本斯特提棉的种子腺体延缓发育性状在异源六倍体中得到表达。这些结果证明通过远缘杂交和加倍成功获得了陆地棉与斯特提棉间可育的异源六倍体新种质,为棉花遗传育种研究提供了有价值的材料。     

活体保存对栽培棉种间四元杂种育性和染色体构型的影响

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、陆地棉和海岛棉四元杂种.对四元杂种F1进行15年的嫁接保存,对其花粉活力进行几年连续测定,并进行自交和回交.结果表明,四元杂种可育花粉率和弱生活力花粉率在逐年增加,不育花粉率逐年减少,其中弱生活力花粉增加到占10%以上,并能获得回交和自交种子.染色体组分析结果表明,四元杂种PMC减数分裂中期的染色体构型为2n=52=4.92Ⅰ 14.62Ⅱ 2.29Ⅲ 1.56Ⅳ 0.71Ⅴ 0.19Ⅵ,而15年前该四元杂种的染色体构型为2n=52=8.4Ⅰ 8.1Ⅱ 5.7Ⅲ 1.9Ⅳ 0.6Ⅴ.长期活体保存使四元杂种PMC减数分裂中期的每个细胞单价体数减少3.5个,二价体数增加6.5个,且多价体数也有明显减少.说明活体保存有利于协调染色体组之间的关系,使其染色体构型趋于协调和平衡,育性逐渐改善和恢复.     

棉属[AG]与[AD]两个复合染色体组种间杂种的同工酶与核型研究

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳法对人工合成的［ＡＧ］复合染色体组的异源四倍体与［ＡＤ］复合染色体组的陆地棉、海岛棉、夏威夷棉、黄褐棉的种间杂种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，并对三元杂种［Ａ２×Ｇ１］ ×［ＡＤ］１及其亲本进行了核型分析。结果表明：（１）异源四倍体的基因转移到了杂种后代，并得以表达；（ ２）三元杂种［Ａ２ × Ｇ１］ ×［ＡＤ］１的核型公式为 ２ｎ＝ ４ｘ＝ ５２＝ ２Ｍ ＋ ４４ｍ（ＳＡＴ）＋６ｓｍ（ＳＡＴ），属于１Ｂ类型。     

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。     

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。     

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。     

Application of Gibbereilic Acid on Diploid and Tetraploid Cotton Hybridization

Gibberellic acid growth regulator was used to develop interspecific hybrids between tetraploid and diploid species to increase the genetic variability in cotton.     

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。     

中棉与纳尔逊氏棉（G. nelsonii Fryx）种间杂种F1的研究

本文研究了中棉（Gossypium arboreum race sinense）与纳尔逊氏棉（G. nelsonii Fryx） 种间杂种F1的一些形态性状的遗传变异及花粉母细胞减数分裂的染色体行为。杂种一代呈筒形，全株密集如毡的绒毛，叶片缺刻浅，似纳尔逊氏棉。除第一朵花为闭花外，其余均为开放花，呈玫瑰红色。少数花药退化成托叶状。减数分裂中期I的染     

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。     

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     

陆地棉和海岛棉的黄萎病抗性遗传研究

以3个海岛棉品种和5个陆地棉品种配制的23个正反交组合的四个分离群体(F1、F2、BC1和BC2)为材料,以中等致病力的安阳菌系接种,研究陆地棉和海岛棉黄萎病抗性的遗传规律。结果表明,海岛棉品种间杂交,F2和BC2抗病和感病单株的分离比例均符合3∶1和1∶1,其黄萎病抗性是由一个显性基因控制;陆地棉品种间F2和BC2的抗病和感病单株的分离比例也均符合3∶1和1∶1,其黄萎病抗性也是由一个显性基因控制。用海岛棉抗病品种与陆地棉抗病品种进行种间杂交,其F2和BC2的抗病株均在95%以上,而用海岛棉抗病品种与陆地棉感病品种进行杂交,其F2和BC2抗病株和感病株的分离比例符合3∶1和1∶1,表明海岛棉和陆地棉的黄萎病抗病基因可能位于同一基因位点。     

(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体不育系的花粉败育机理研究

用亚洲棉与比克氏棉进行杂交,对杂种F1进行染色体加倍,获得(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体。(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体后代中分离出可育和不育两种类型。不育系形态特征与可育系相似,整体性状似父本比克氏棉,多数花为闭花授粉。花粉母细胞减数分裂染色体观察结果表明,不育系与可育系细胞的染色体数目相同,但不育系的单价体较多,染色体构型为2n=52=7.07I+18.13II+2.00III+0.67IV,二价体平均交叉数为1.91;可育系的染色体构型为2n=52=3.09I+23.79II+0.39III+0.04IV,二价体平均交叉数为1.91。另外,不育虽能形成明显的赤道板,但异常的纺缍体使在赤道板上的染色体方向各异,后期I染色体分向两极数目不均等,一些配对染色体成整体运动,而不分向两极。中期II中出现染色体不同步。后期II出现各种畸形孢子群,结果产生各类不育花粉粒。     

对瑟伯氏棉和武安中棉的利用研究

１９７９～１９９５年期间，用瑟伯氏棉（Ｇ．ｔｈｕｒｂｅｒｉＴｏｄ）．武安中棉（Ｇ．ａｒｂｏｒｅｕｍＬ）与陆地棉栽培种进行种间杂文和复文，从其后代材料中，选育出６个丰产、优质、抗病新品系和５类３６份具有不同优良特性的新种质材料。（１）在分（４４．０％～４７．２％）种质。（２）纤维（３３．８０～４０．１０ｍｍ）种质。（３）纤维（强力４．５０～７．４６ｇ，细度６０１０～７７８０ｍ·ｇ￣（－１））种质。（４）纤维（主体长度２９．６６～４０．１０ｍｍ，红度５８２０～６２９０ｍ·ｇ￣（－１），强力４．００～５．３１ｍ·ｇ￣（－１））种质，（５）枯萎病指０．２１％～９．８９％，黄萎病指９．８０％～１９．８３％种质。这些新品系及新种质丰富了棉花种质资源的遗传基础，是培育高产优质多抗棉花新品种的宝贵材料。     

瑟伯氏棉和异常棉的陆地棉导入系的EST-SSR和gSSR分析

 用EST-SSR和gSSR分析了瑟伯氏棉和异常棉的8个导入系。结果表明,SSR的扩增带可以分为两大类：第一大类是导入系和受体晋棉6号之间没有差异;第二大类是导入系和受体晋棉6号之间存在差异。第一大类可分为5个小亚类;第二大类中,对于EST SSR来说,可分为4个小亚类：一是在晋棉6号中出现的条带在部分导入系中消失;二是条带大小与晋棉6号相比有变化;三是部分导入系中出现了瑟伯氏棉和异常棉的条带,但与晋棉6号相同的条带消失了;四是部分导入系中出现了供体和受体都没有的特异条带,而在另一些导入系中条带大小发生变化。对于gSSR来说,第二大类中又多了两个小亚类：即部分导入系中除了供体和晋棉6号都没有的条带;或供体和晋棉6号的条带同时出现在导入系中。这些供体和受体异常条带的增加和消失可能是SSR区域和SSR侧翼序列变化的结果。与gSSR相比,EST-SSR在导入系和晋棉6号之间的变化更大,这可能是导致导入系比晋棉6号纤维品质更优的原因。     

三元杂种(海岛棉-色伯氏棉-陆地棉)的研究及新品种选育

采用棉属种间杂交新技术：对杂交铃施用ＧＡ３和ＮＡＡ－离体培养杂种胚－试管内染色体加倍三者相结合，显著提高了杂交铃成铃率和成胚率，获得了海岛棉－色伯氏棉－陆地棉的三元杂种。研究了杂种性状的表现，育性的恢复以及性状的传递规律。从中选出了抗黄萎病、抗棉铃虫、抗棉蚜及高强纤维等５类选系，创建了我国的“ＨＢＧＴ”新资源体系，并首次用野生棉杂交育成了丰产优质抗病新品种“石远３２１”，已通过国家黄河流域区试，１