棉属种间杂交高品质陆地棉型新品系的选育

随着纺织业的发展,对高品质原棉（适合纺60～70支以及70支以上的高支纱）的需求日益增加,占总消耗量的10％;而我国除新疆种植海岛棉生产少量高品质原棉外,全部需进口。市场缺口大;且海岛棉受区域限制产量有限,进口原棉成本高,制约了我国高档纺织品的发展。为满足纺织工业对优质原棉的需求,有必要研究和发展高品质的陆地棉新品种,所以,高品质陆地棉品质创新和新品种选育有着重大意义。     

棉属种间杂交的研究

适宜的温度(25～30℃)、营养生长与生殖生长协调(盆栽)、柱头上涂蔗糖溶液(35%)、苞叶内外点滴赤霉素(50ppm)四者配套,是克服棉花种间杂交不可交配性的关键,其中温度是关键的关健。采用3个栽培种、1个海陆杂种、20个野生种,进行野生种与栽培种或野生种与野生种杂交,得到28个组合。四倍体陆地棉(2n=4x=52)与二倍体野生棉(2n=2x     

棉属野生棉与栽培棉种间杂交新种质创造研究

棉属(Gpssypium)野生资源具有的抗病、虫,抗旱及优质纤维等遗传特性,通过种间杂交可转育到栽培棉,以丰富和改善现有栽培棉品种的遗传特性或创造新的优异种质材料供育种利用。本文报道用23个棉属的野生种与4个栽培种的品种杂交,获得不同世代的47个组合杂种,并从一部分杂种后代培育出一批抗病、虫,抗旱和纤维高强优质等遗传特性的新种质。同时研究了有关种间杂交的不亲和性、杂种F_1的遗传性状以及细胞遗传学、胚胎学等问题。     

将澳大利亚二倍体棉花的遗传变异引入陆地棉

四倍体(4X；AADD)G．hirsutum与二倍体(2X；C1C1)G．sturtianum或二倍体(2X；C2C2)G．australe杂交所获得的六倍体F1棉花杂种具有更理想的农艺性状，如无腺种子、具腺植株、较高的纤维强度、皮棉产量的改良、抗寒性和抗旱性，以及对某些植物虫害的耐性或     

克服棉属种间杂交不亲和性的研究

陆地棉（Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍＬ．２ｎ＝５２）与亚洲棉（Ｇ．ａｒｂｏｒｅｕｍＬ．２ｎ＝２６）杂交，由于种间隔离，遗传机制差异较大，不易结实，我们多年研究结果表明，棉属（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ）种间杂交由于选配的亲本不同Ｆ０代的成胚频率差异很大，选择植株呼吸强度大，叶绿素ａ含量高和主要经济性状如单铃重、单铃种子数、子指等一般配全力较高的棉种作亲本，可以显著提高杂交当代的成胚率。     

棉属野生种质的利用研究

试验研究了克服棉属种间杂交困难的方法与技术，利用野生棉与栽培棉种间杂交，将野生棉的一些有益遗传性状转育到栽培棉中，经鉴定筛选出一批可供棉花育种利用的具有抗病虫、抗旱和纤维品质优良等性状的新种质材料。     

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。     

陆地棉×辣根棉后代主要性状的遗传变异

对陆地棉×辣根棉后代主要性状的遗传变异及回交效应进行研究 ,结果表明 :该组合杂种利用陆地棉回交三次 ,育性恢复正常 ;可育后代性状遗传变异丰富。随着回交世代增加 ,产量及其构成因素不断得到改良 ,单铃重的增加是主要的 ,其次是单株结铃数和衣分提高。并从分离世代中获得部分绒长在 31 mm左右 ,比强在 2 5～ 2 7c N· tex- 1之间 ,以及被红铃虫为害的子害率在 5 %以下的材料。     

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％。     

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。     

陆地棉高品质纤维种质基因库的拓建

采用远缘杂交,开展了棉属野生种的高强纤维潜力基因向陆地棉品种转育研究,以构建高纤维品质的种质基因库.在适宜的自然条件和人工条件下,陆地棉分别与异常棉(Gossypium anomalum)、辣根棉(G.armourianum)、雷蒙德氏棉(G.raimondii)等杂交,克服杂交不可交配性、杂种一代的高度不育性等,通过多年的回交选择和纤维品质测定筛选,     

二倍体野生棉与四倍体栽培棉基于GISH的遗传关系分析

[目的]研究二倍体野生棉与四倍体栽培棉间的遗传亲缘关系,进一步探索各棉种间的起源与进化.[方法]以5个二倍体基因组的代表种B1(异常棉)、C1(斯特提棉)、E2(索马里棉)、F1(长萼棉)以及G1(比克氏棉)的基因组DNA(gDNA)为探针,以2个四倍体栽培种(陆地棉中棉所16、海岛棉新海7号)有丝分裂中期染色体为靶DNA,进行了基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析.[结果]以B1、E2和F1gDNA为探针时,杂交信号主要分布在2个栽培种较长的13对A亚组染色体上;各产生3对较强的GISH-NOR信号,其中1对分布在较长的A亚组上,2对分布在较短的D亚组上,其GISH-NOR信号强度与分布情况与以D基因组棉种为探针时相似.说明二倍体B、E、F基因组与四倍体棉A亚基因组具有较高的同源性,亲缘关系更近.这一点与它们的地理分布情况相符;而它们基因组中的45S rDNA重复序列与二倍体D基因组的45SrDNA重复序列同源性较高.C1和G1中以gDNA为探针时,杂交信号分布在2个栽培种全部26对染色体上,无法区分开A或D亚组染色体,都有3对较强的GISH-NOR信号.这一现象与D基因组拟似棉(D6) gDNA为探针的GISH相似,表明二倍体C和G基因组与四倍体棉的A和D亚基因组均具有较高的同源性,或者C和G基因组同时含有A基因组(或其他非洲棉基因组)和D基因组成分,进一步证实了其基因组成分的杂合性;而它们基因组中的45S rDNA重复序列同属D基因组类型.[结论]这些发现可为棉花杂交育种和棉属起源与演化研究提供有用信息.     

芝麻栽培种与野生种种间杂交亲和性研究

以芝麻栽培种‘中芝14’（2n=26）为母本,分别与野生种‘刚果野芝麻’（2n=64）和‘野芝1号’（2n=64）进行正反交,结果表明：栽培种与野生种杂交均可得种子,其中‘中芝14’与‘刚果野芝麻’正交结籽率为2.16%,平均每蒴粒数为0.85粒,反交结籽率为95.14%,平均每蒴粒数为2.16粒;‘中芝14’与‘野芝1号’正交结籽率为8.21%,平均每蒴粒数0.51粒,反交结籽率为0.79%,平均每蒴粒数5.43粒。将杂种F1植株与亲本比较发现,F1植株的形态偏向于母本。因此,通过人工杂交的方法难以得到真正的杂交种。     

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。     

陆海杂交棉叶绿素荧光参数及生理动态变化研究

目的:研究陆海杂交棉新陆中31号叶绿素荧光参数及生理动态变化规律,为陆海杂交棉栽培管理、高产机理研究提供参考。方法:以新陆中31号、新海21号、中棉49号为试验材料,在棉花整个生育期,研究叶绿素荧光参数、可溶性糖、可溶性蛋白以及POD活性和CAT活性的变化。结果:在整个生育期,参试材料的Fv/Fm、Fv/Fo、qP、Yield和ETR、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和POD酶和CAT酶活性基本上呈现出相同的变化趋势,即随着生育期变化呈现出先增高后降低的趋势,总体上表现为盛花期最高,之后逐渐开始降低,而qN值的变化则不同。另外,在相同条件下,新陆中31号的Fv/Fm,Fv/Fo、qP、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、POD酶和CAT活性总是高于两个常规棉对照品种,说明在同等栽培管理条件下,该品种清除活性氧的能力较高,属于典型的高光效品种。结论:在相同栽培条件下,叶绿素荧光参数、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、POD酶和CAT酶活性的变化与基因型之间存在着密切相关,其中陆海杂交棉新陆中31号清除活性氧的能力较高。     

利用三个野生棉种进行陆地棉纤维品质改良的效应比较

利用野生种开展了陆地棉纤维品质改良研究,以比较其对品质改良的效应。在适宜条件下,将陆地棉分别与异常棉(Gossypiumanomalum),辣根棉(G.armourianum),雷蒙德氏棉(G.rai mondii)等杂交培育出纤维品质基本稳定、农艺性状良好的一批超强细长绒棉纤维种质系。对品质改良效果的大小依次为异常棉、辣根棉、雷蒙德氏棉。101个来自异常棉、49年来自辣根棉和47个来自雷蒙德氏棉的后代品系,平均纤维比强度分别达38.15cN·tex-1、35.50cN·tex-1、和34.43cN·tex-1、,长度达33.35mm、33.16mm和32.29mm,麦克隆值为4.11、4.29和4.37。表明野生棉是改良和提高纤维品质的重要基因来源。     

花生种间杂种胚胎发育及内源激素变化

以花生栽培品种豫花15为母本分别与野生种A. correntina和A. macedoi杂交,以栽培品种间杂交组合豫花15×白沙1016为对照,采用石蜡切片技术观察花生杂种胚胎发育进程,酶联免疫吸附分析法(ELISA)测定花生杂种胚胎内源激素含量, 分析胚胎发育进程与胚胎内源激素含量的关系。结果显示,3个杂交组合的下针率无明显差异,表明栽培种与2个野生种杂交不存在受精前障碍;与对照相比,豫花15×A. correntina表现杂交可亲和,其胚胎发育中激素含量的变化与对照组合基本一致;而豫花15×A. macedoi杂交授粉后12 d内胚胎发育基本正常,17~27 d发育缓慢,之后珠被迅速向内增生抑制了胚的进一步发育并最终败育,在同一时期的杂种胚胎中,3-吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA₃)和玉米素核苷+二氢玉米素核苷(ZR+DHZR)等促进生长的激素维持在较低的水平,而脱落酸(ABA)含量以及脱落酸与某一促进生长激素或3类促进生长激素之和的比值保持了较高的水平,推测可能是激素代谢的失衡导致种间杂种胚胎的败育。用IAA、激动素(KT)单独或混合处理不亲和组合豫花15×A. macedoi杂交授粉后的果针基部表明,外施促进生长的激素能够明显增加胚珠的长度,一定程度上验证了上述推测。     

美洲南瓜远缘杂交亲和性研究

选取南瓜属3个主要栽培种29个材料并选配了大量杂交组合,结果表明：美洲南瓜与中国南瓜或印度南瓜进行种间杂交,美洲南瓜只适合作为父本;中国南瓜或印度南瓜的不同试材作为母本与美洲南瓜杂交,存在亲和性差异,表现在坐果率、单果种子数、种子发育程度以及有胚果实率等方面的不同;美洲南瓜种内变种间不存在生殖隔离,可通过相互杂交融合目标性状。试验总结出杂交授粉时间在上午6:30至8:30,采用全程防虫网覆盖、吊蔓栽培技术,可提高坐果率并延长种胚发育时间,改善南瓜属远缘杂交亲和性。     

Estimation of Heat Tolerance Improvement in Recent American Pima Cotton Cultivars

Improving cotton ( Gossypium spp.) heat tolerance (ability to set bolls in high temperature environments) has been an important aspect of the American Pima (Pima) cotton ( G. barbadense L.) breeding program for over 25 years. However, heat tolerance is difficult to quantify. This report estimates change in heat tolerance of Pima cotton through yield response over 30 years in six Arizona counties that differ in elevation and mean summer temperatures. Pima cotton/upland cotton ( G. hirsutum L.) lint yield percentages were compared for each county by regression with year of production. County mean yield percentages were also compared with elevations. Pima cotton yields as percentages of upland cotton yields increased in five of the six counties over the 30-year period. Pima lint yield increased from 57 % of upland yield in 1956 to 75 % in 1985 when averaged over the six counties. This increase represents an estimated 206 kg lint ha-1 in addition to any upland yield increase. Comparison of regression coefficients suggest that nearly 50 % of the 30-year lint yield increase of Pima cotton at lower elevations was the result of increased tolerance to high temperature in improved cultivars. County 30-year mean Pima cotton lint yields as percentage of upland cotton yield increased significantly (P < 0.001) from 52.2% to 82.1 % as county elevations increased from 37 m to 1273 m (cooler summer temperatures). These results support reports of greater heat tolerance for upland cotton than Pima cotton, but also show that the difference between species has been reduced substantially by breeding in the last 30 years.