棉属异源四倍体杂种性状研究

采用人工合成亚比棉(A2G1)的双二倍体为母本,以[AD]复合染色体组的[陆地棉(AD)1×黄褐棉(AD)4]为父本.杂交后获得棉属A、D、G三染色体组的1个四元杂交种A2G1×[(AD)1×(AD)4],并对其F1植株形态特征、花粉粒生活力及色素腺体的分布进行观察研究,其F1植株具有两亲本的一些形态特征,如叶片、花器等;也有超亲本性状出现如腺体、叶片6裂等。但该四元杂种花粉高度不育,目前正在进行染色体加倍技术及回交,以便克服四元杂交种不育的困难。     

棉花种间杂种后代育性的研究

棉花种间杂种:G.hirsutum(2n=52)×G.thurbeti(2n=26),F_1的染色体数2n(3x)=39,属于三倍体,因而杂种植株高度不育。从花粉粒形态鉴定,大都是不规则形,其中正常园形的约占14％,但花药又不破裂。用染色剂测定其花粉生活力,不着色者占89％,浅红色者占11％,均为失活花粉。观察杂种F_1(3x)的花粉母细胞,在减数分裂时,染色体大都不配对,单价体数20个左右。而且分裂未期多数P.M.C形成具有5—12个的多分孢子体。这都表明雄性配子败育,导致杂种植株表现为高度不育。用秋水仙碱和DMSO等药物处理杂种枝条,获得染色体加倍的嫁接植株,镜检花粉母细胞,减数分裂的中期相,其二价染色体数为25—32对。分裂末期,形成正常四分体数占95％以上,花粉生活力也显著的提高,因此杂种株的育性得到一定的恢复。同时随着回交世代的延续,杂种育性逐渐提高。利用棉花种间杂种后代的多样性,从中选出抗病、抗虫高纤维强度等新类型,已供棉花育种应用。     

棉花二倍体合成异源四倍体新种的研究

各国棉花育种工作都在开展野生二倍体棉种的利用问题。试验用二倍体亚洲棉G。arboreum 2n(2x)=26,染色体组A_2,与野生比克氏棉G. bickii, 2n(2x)=26,染色体组G杂交,获得异源二倍体杂种。因二者亲缘关系最远,杂种高度不育。对A_2×GF_1PMC减数分裂观察,M_2染色体大都不配对,二价体变幅1—6对,并出现三价体,染色体构型为1.64Ⅰ+4.0Ⅱ+0.4Ⅲ。平均交叉频率为1.07个。由于四分体发育不正常,形成畸形败育花粉,导致杂种F_1高度不育。对A_2×G F_1进行染色体加倍,合成异源四倍体,观察F_2PMC减数分裂时,染色体数为52条。MI,大都配对,交叉频率为1.83,大多数为环状二价体。染色体构型为:2.75Ⅰ+24.5Ⅱ+0.25Ⅲ。其中完全配对成26个二价体的细胞数占30％。后期Ⅰ,染色体平均分配,两级各有26条,形成正常的四分体,花粉生活力达89％杂种植株育性恢复,每株结铃平均为33个,每铃种子平均9.1粒,为人工合成异源四倍体新种质     

三个棉花种间杂种F_1的细胞学研究

本研究分析了亚洲棉(Gossypium arboreum L.,2n=26,A2)×司笃克氏棉(G.stocksii Mast.in Hook..2n=26,E_1)、陆地棉(G.hirsutum L.,2n=52,(AD)1)×异常棉(G.anomalum Wawra.& Peyer.,2n;=26,B1)和陆地棉×雷蒙德氏棉(G.raimondii Ulbr.,2n=26,Ds)3个种间杂种F_1花粉母细胞减数分裂时的染色体行为;并观测了杂种F_1的花粉粒大小和生活力。结果表明,在种间杂种F_1花粉母细胞减数分裂的四分体形成时期,常出现一些多分孢子和微核.杂种F_1的花粉生活力和发芽率都显著地低于双亲。3个种间杂种F_1减数分裂中期Ⅰ所表现的染色体构型各不相同,亚洲棉×司笃克氏棉F_1为12.40 Ⅰ+5.50 Ⅱ+0.45 Ⅲ+0.32 Ⅳ,陆地棉×异常棉F_1为25.59Ⅰ+5.81Ⅱ+0.2 Ⅲ+0.27Ⅳ,陆地棉×雷蒙德氏棉F_1为12.44Ⅰ+12.17Ⅱ+0.37Ⅲ+0.27Ⅳ。根据各杂交组合染色体配对的表现,讨论了这些棉种间的亲缘关系和棉花种间杂种的利用问题。     

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。     

棉花四元杂种F_1的形态性状遗传及不育性研究

棉花四元杂种[(亚洲棉×比克氏棉)×(陆地棉×夏威夷棉)]F1是山西农业大学棉花育种组合成的具有棉属三个染色体组(A、D、G)的新种质材料。本文对其形态性状及花粉母细胞减数分裂染色体行为进行了研究。结果表明:F1变异最大的是花。在花朵大小、花冠和花药颜色、花瓣宽度以及基部有无红心上表现出典型的超亲性状。在减数分裂过程中,花粉母细胞大多数染色体不能联会配对,主要以单价体的形式存在,并且在后期Ⅰ向两极分离的时候形成了染色体"桥"。染色体的结构式为:2n=52=35 62Ⅰ+6 13Ⅱ+0 38Ⅲ+0 12Ⅳ。末期Ⅱ形成的异型孢子占绝大多数(80 43%),而其正常的4分孢子仅占6 29%,导致了四元杂种F1高度不育。     

棉花四元杂种[(亚×比)×(陆×夏)]F_1的性状遗传及细胞学研究

对棉属A ,D ,G 3个染色体组合成的四元杂种 [(亚×比 )× (陆×夏 ) ]F1的植物形态性状和花粉母细胞减数分裂染色体行为进行了观察。结果表明 ,杂种F1变化最大的是花器 ,遗传了比克氏棉的红花基部有紫红大斑的性状 ;减数分裂染色体的构型为 2n =52 =35.62Ⅰ +6.13Ⅱ +0 .38Ⅲ+0 .12Ⅳ ,并且染色体在后期Ⅰ向两极分开的时候 ,出现了染色体“桥’     

棉花[(亚×比)×(陆×褐)]种间杂种的研究

对 [(亚洲棉×比克氏棉 )× (陆地棉×黄褐棉 ) ]种间杂种的形态性状和细胞学进行了研究。结果表明 ,四元杂种F1的叶片性状主要受父本的影响 ,苞叶与萼片属中间类型 ,花部变异最大 ,既受父本的影响 ,也受母本的影响。四元杂种F1在减数分裂时 ,染色体配对极不正常 ,大多以单价体的形式存在 ,且分裂不同步 ,最终导致形成的四分孢子不正常或形成多分孢子 ,这是四元杂种F1不育的主要原因。     

三元杂种[A_2A_2G_1G_1]×[A_2×(AD)_1]的形态及核型分析

在对亚比棉异源四倍体[A2A2G1G1]研究的基础上,对亲本[A2×(AD)1]和三元杂种[A2A2G1G1]×[A2×(AD)1]进行了形态学和核型分析。形态学分析表明:在23个性状当中,有26.1%的性状趋向于母本,有13.1%的性状趋向于父本,21.7%的性状为与父母本相同的性状,13.1%的性状表现为中间性状,26.0%的性状表现为超亲性状。核型分析表明:异源多倍体[A2×(AD)1]体细胞染色体数目为2n=4x=52,核型公式为2n=4x=52=50(2SAT)+2sm属1B型;三元杂种[A2A2G1G1]×[A2×(AD)1]体细胞染色体数目为2n=4x=52,核型公式为2n=4x=52=40m(4SAT)+12sm(2SAT)属2A型。     

亚洲棉、比克氏棉和海岛棉三种杂种回交后代的育性研究

本文对〔(亚×比 )×海〕① 三种杂种回交后代BC4F1 花粉粒的形态及其在人工培养基上的萌发率 ,以及授粉 2 4h、48h后有花粉管的胚珠数进行了研究 ,并与海岛棉自交做比较 ,结果发现BC4F1 的花粉粒 59 3%都是不正常的 ,因而在人工培养基上的萌发率仅达 8 1 % ,约是海岛棉花粉粒萌发的 1 /4。而且有花粉管的胚珠数 ,授精后 2 4h为 2 0 4% ,48h为 32 9% ,约是海岛棉自交的1 /2。此外还对其植株进行了调查 ,从育性角度上讲可分为三种类型 :可育株 (2 6 7% )、不完全可育株 (2 6 7% )、不育株 (46 7% )。这说明了尽管A、G、(AD)染色体组间亲缘关系甚远 ,杂种高度不育 ,但用多次回交的育种技术 ,可使三种杂种随着回交次数的增加而育性逐步恢复     

三元杂种回交后代性状遗传学研究

将亚洲棉和比克氏棉杂交,育成双二倍体,然后用该双二倍体与不同色素腺体的海岛棉进行杂交,获得三交种异源四倍体.用海岛棉做轮回亲本获得四交后代。采用回交的手段,对回交后代进行形态学和细胞学研究。结果表明,回交后代BC4F1出现许多超亲的分离性状。这样为进一步转育种子无腺体/植株有腺体的新棉种提供了性状遗传学材料。     

亚洲棉、比克氏棉与陆地棉种间杂种后代的胚胎学观察

以三元杂种〔(亚洲棉×比克氏棉 )×陆地棉〕和〔陆地棉× (亚洲棉×比克氏棉 )〕为母本 ,以陆地棉为轮回亲本进行回交 ,陆地棉花粉在三元杂种柱头上能顺利萌发 ,花粉管在花柱组织中生长并进入了胚珠到达胚囊 ,只是比陆地棉自交生长缓慢 ,受精百分率低 ,精核能进入卵核 ,但胚乳游离核分裂不正常 ,导致胚及胚乳解体 ,最后发生败育     

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。     

亚比棉及其三种杂种的同工酶分析

对亚比棉及其三种杂种进行了同工酶分析,结果表明:亚洲棉×比克氏棉杂种F1共有9条酶带,为双亲的不完全互补型酶谱模式,其中与双亲同源的占44%,与亚洲棉单一同源的占44%,与比克氏棉单一同源的占11%;陆地棉×(亚洲棉×比克氏棉)杂种F1有9条酶带,为杂合型酶谱模式,其中与双亲同源的酶带占56%,与陆地棉单一同源的酶带占11%,与亚比棉单一同源的占11%,新生酶带占11%;(亚洲棉×比克氏棉)×陆地棉杂种F1有11条酶带,其中与双亲同源的占64%,与亚比棉单一同源的占9%,与陆地棉单一同源的占18%,新生酶带占9%;(亚洲棉×比克氏棉)×海岛棉杂种F1有11条酶带,为双亲的不完全互补型酶谱模式,其中与双亲同源的酶带占64%,与亚比棉单一同源的酶带无,与海岛棉单一同源的酶带占36%。     

棉花[AGD]三种杂种核型分析

对棉花三种杂种进行了细胞水平的核型分析,得出结论:三种杂种[A2×G1]×[AD]1的染色体数目为2n=4x=52,核型公式为2n=4x=52=2M+44m(2SAT)+6sm(2SAT),核型类型为1B。三种杂种[A2×G1]×[AD]2的染色体数目为2n=4x=52,核型公式为2n=4x=52=44m(2SAT)+8sm(2SAT),核型类型为2B。     

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。