澳洲野生棉种的子叶棉酚动态及与色素腺体形态的关系

对斯特提棉、南岱华棉、澳洲棉、纳尔逊氏棉和比克氏棉五个澳洲野生棉种在种子萌发过程中的子叶棉酚含量进行了测定和分析。结果表明,五个澳洲野生棉种子叶中的棉酚积累过程与无色素腺体陆地棉品种基本相似,其休眠种子和萌发２４ｈ以内的子叶均检测不到棉酚,为典型的低酚棉类型。当种子萌发４８ｈ以后,其子叶开始出现棉酚,但含量极低;在子叶开始出现棉酚１～２ｄ后,棉酚含量开始迅速增加,到种子萌发第９ｄ达到最大值。此外,讨论了澳洲野生棉种的子叶色素腺体延缓形成的组织结构与棉酚积累的关系,以及该性状的遗传调控机理等。     

司笃克氏棉（G.stockii）色素腺体的形态建成与棉酚动态研究

对司笃克氏棉幼胚发育过程和种子萌发过程中的色素腺体形态建成进行连续的切片观察和棉酚含量分析。结果表明,司笃克氏棉的种仁中含有肉眼可见的色素腺体,为典型的有色素腺体类型;然而种仁中的棉酚含量仅为0.0058%,为典型的低酚棉类型。司笃克氏棉种子成熟过程中的色素腺体形态建成有两种情况：（1）色素腺体细胞直接形成     

澳洲野生棉种子叶色素腺体延缓形成的组织结构观察

对５个澳洲野生棉种休眠种子、种子发育过程中的子叶和种子萌发过程中的子叶进行连续切片观察,并以比克氏棉为例进行透视电镜观察。结果表明,具有子叶色素腺体延缓形成性状的澳洲野生棉种及其杂交后代的休眠种子,虽肉眼看不到色素腺体,但具有一群不同于其它细胞的特殊细胞群,其整体结构类似色素腺体的雏形。因此,提出了“色素腺体原”的新概念。澳洲野生棉种在开花后的幼胚器官形态建成期均先出现色素腺体细胞,然后经数次分裂形成一团色素腺体细胞群,挤压周围细胞而形成为色素腺体原,并保持该结构至种子成熟。当种子萌发１６ｈ后,色素腺体细胞解体,形成色素腺体。此外,本研究对澳洲野生棉种子叶色素腺体延缓形成性状的遗传调控等问题进行了讨论。     

有酚与低酚陆地棉亲本配制的种间三元杂种腺体遗传性状研究

本研究对（亚洲棉Ｘ比克氏棉）Ｘ陆地棉种间三元杂种植株和花器形态特性、腺体表现和棉酚含量进行了比较和研究。结果表明，用有酚棉和低酚棉作陆地棉亲本配制的不同类型的种间三元杂种在植株和花器形态性状上无显著差异；但在各器官和组织上的腺体表现和棉酚含量有明显的差异。用低酚棉配制的三元杂种完全表现有比克氏棉子叶腺体延缓发生性状；而用有酚棉配制的三元杂种在种子上尚有少量腺体，但包括花器在内的其它器官和组织均为有腺体类型，腺体密度和大小与一般有酚棉相同。此外，本文对比克氏棉子叶腺体延缓发生性状的遗传和腺体与棉酚含量的关系等问题进行了讨论。     

陆地棉色素腺体与不同棉酚旋光体含量之间的相关性研究

【目的】研究不同基因型棉花不同器官的色素腺体与棉酚旋光体含量之间的相关性。【方法】以6个陆地棉材料中棉所12、中棉所12(无)、珂字棉312、珂字棉312(无)、IF11和冀棉14为对象,精确测定主要器官的色素腺体密度和大小,并采用柱前衍生拆旋方法进行高效液相色谱分析,测定其相应的棉酚旋光体含量,然后对色素腺体和棉酚旋光体含量进行相关性分析。【结果】低酚棉全株无色素腺体,但在各器官中仍能检测到低于0.02%(质量分数)的少量游离棉酚存在。有酚棉各器官均具有典型的色素腺体,其中棉仁的色素腺体最密,苞叶最稀;色素腺体大小(直径)以铃壳最大,花瓣和棉仁最小。不同器官中,总棉酚含量以棉仁最高,苞叶最小;棉仁和花瓣的右旋棉酚含量大于左旋棉酚,而萼片、铃壳、上部叶、中部叶和下部叶的左旋棉酚含量大于右旋棉酚。有酚棉的色素腺体密度与大小之间呈极显著负相关;而总棉酚含量与不同棉酚旋光体含量之间,以及左右旋棉酚含量之间呈极显著正相关。色素腺体密度与总棉酚含量以及不同棉酚旋光体含量之间呈极显著的正相关,而色素腺体大小与右旋棉酚含量之间呈显著的负相关。【结论】棉仁与花瓣的总棉酚含量存在高度的相关性,因此,可以通过花瓣的棉酚含量来判断棉仁的棉酚含量。     

五个澳洲野生棉种色素腺体和棉酚性状研究

本文研究了斯特提棉（Ｇ．ｓｔｕｒｔｉａｎｕｍ）、南岱华棉（Ｇ．ｎａｎｄｅｗａｒｅｎｓｅ）、澳洲棉（Ｇ．ａｕｓ－ｔｒａｌｅ）、纳尔逊氏棉（Ｇ．ｎｅｌｓｏｎｉ）和比克氏棉（Ｇ．ｂｉｃｋｉ）五个澳洲野生棉种的种仁和植株各主要器官的色素腺体和棉酚及其旋光体含量。结果表明，五个棉种均具有种子无色素腺体、植株有色素腺体的特性，但五个棉种植株各器官上色素腺体的分布差异较大，特别是花瓣，其中斯特提棉和南岱华棉的花瓣具有正常的色素腺体，比克氏棉和澳洲棉的花瓣具有少量的色素腺体，纳尔逊氏棉的花瓣无色素腺体。五个棉种种仁棉酚含量极低，但植株各器官均含有较高的棉酚；棉酚旋光体含量测定结果表明，五个棉种的叶片中均只有左旋棉酚，而不含右旋棉酚，其中斯特提棉和南岱华棉两个种的左旋棉酚含量显著低于其余三个棉种     

Grafting-induced seed gossypol levels by demethylation of (+)-delta-cadinene synthase genes in upland cotton

Two-year-grafting experiments within and between Gossypium barbadense and Gossypium hirsutum accessions were conducted to study the source, transfer, and alteration of gossypol and methylation of (+)-δ-cadinene synthase (CDN) genes along with whole chromosomes of A01, A04, A11, D01, D05, and D11, harbouring the cotton CDNs, using the whole genome bisulfite sequencing (WGBS) method. The results revealed that although a glandless line used in this study had a low level of gossypol in the seeds, it did not contain any pigment glands, indicating that expression pathways of gland and gossypol were under genetic control of different loci in cotton. Grafts with glandless rootstocks produced significant amounts of total gossypol in the seeds, clearly demonstrating that the source of gossypol biosynthesis was not specific to the root. Heterografts consisting of scion GN, a glandless line, and scion TM-1 grafted on Pima 3-79 rootstocks caused increased total seed gossypol levels whereas homograft TT had decreased total seed gossypol levels. Alteration of total gossypol levels was also associated with gland density, and DNA demethylation levels of (+)-δ-cadinene synthase genes.     

棉花黄萎病抗性与过氧化物酶同工酶分析

采用等电聚焦电泳方法 ,对棉花二对抗黄萎病近等基因系以及三对色素腺体近等基因系的子叶进行过氧化物同工酶 (POD)分析。结果表明 ,色素腺体和棉酚含量与棉花抗性没有必然的联系 ;环境条件对棉花抗性表现有一定的影响 ,但对子叶中 POD同工酶谱带无显著的影响 ;4条 POD同工酶酶带 (P4、P6、P7、P10 )的表现与棉花抗黄萎病性有关 ,这些酶带的特殊表现可用于棉花抗病性辅助鉴定和辅助育种     

Introgression of a gene for delayed pigment gland morphogenesis from Gossypium bickii into upland cotton

The presence of gossypol and its derivatives above the WHO/FAO standards (0.02–0.04%) in cotton seed oil and meal limits its usage as food and feed. To the contrary, the presence of pigment glands filled with gossypol and its derivatives helps to protect cotton plants from phytophageous pests. Thus a desirable cultivar would have glandless seeds on a glanded plant. This paper describes results on the successful introgression of this trait from Gossypium bickii into cultivated upland cotton. Five different tri‐specific hybrids (ABH1, ABH2, ABH3, ABH4 and ABH5) were obtained by crossing the amphidiploid F₁ (G. arboreum × G. bickii) with different gland genotypes of G. hirsutum as male parent. The hybrids were highly sterile, and their chromosome configuration at meiosis metaphase 1 (M1) in pollen mother cell (PMC) was 2n = 52 = 41.04 I + 4.54 II + 0.57 III + 0.04 IV. All five hybrids were similar in morphological characters, except for the gland expression and gossypol contents. The hybrid (ABH3) derived from genotype Gl₂Gl₂gl₃gl₃ of upland cotton (a single gene dominant line) had completely introgressed the target trait of G. bickii. While ABH1 and ABH2, which derived from recessive (gl₂gl₂gl₃gl₃) or dominant (GlGl) glandless upland cotton genotypes, had glandless seeds too, but the density and size of the glands on the plant were reduced significantly.     

亚洲棉、比克氏棉和陆地棉异源四倍体的合成

为了将野生比克氏棉的种子无腺体,而植株上有腺体的珍贵特性转育到栽培棉种上,先用二倍体亚洲棉(A_2A_2)与比克氏棉(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。并对三种杂种的性状遗传学及细胞学进行了分析研究。为培育棉、油、蛋白质三位一体的抗虫新棉种提供了种质。     

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     

棉花色素腺体和棉酚对棉铃虫抗药性的诱导作用及其酯酶同工酶谱分析

本研究以3对陆地棉色素腺体近等基因系为材料,结合不同棉酚含量的半人工饲料,研究棉花色素腺体和棉酚对棉铃虫抗药性的诱导作用。结果表明,取食于有色素腺体棉叶的棉铃虫,其抗药性显著高于取食于相应的无色素腺体近等基因系棉叶的棉铃虫,色素腺体可诱导棉铃虫对菊酯类和有机磷类农药产生抗药性。不同棉酚含量的半人工饲料试验结果表明,在一定范围内,棉铃虫的抗药性随饲料中的棉酚含量的增加而增加,当棉酚含量超过0．3％时,初孵棉铃虫难于饲养成活。棉铃虫体内酯酶同工酶谱分析结果表明,色素腺体对棉铃虫体内酯酶同工酶谱的谱带数无显著影响,但对其中一些谱带的宽度和颜色有一定程度的影响;棉酚的作用与色素腺体相似,但饲以0．225％的棉酚的棉铃虫体内出现两条新的谱带。经鉴定,新出现的谱带为羧酸酯酶。     

一个新的棉花腺体形成基因的遗传鉴定

湘X9628陆地棉突变体具有植株有腺体、种子低棉酚的特性。种子棉仁中的棉酚含量为0.0354%,低于国家标准。它的种子无腺体,当种子萌发后,长出的真叶有腺体,但比常规陆地棉品种少。遗传分析表明,控制湘X9628植株有腺体、种子低棉酚特性由二对重叠隐性基因所控制。等位性测验表明,其中一对基因是gl2的等位基因,另一对是gl     

基于10个棉花腺体相关材料转录组的EST-SSR标记开发

棉花是重要的经济作物,但有毒棉酚的存在,使棉子得不到充分的利用,所以低酚棉育种是棉花育种的重要内容之一。色素腺体是棉酚的储存器官,开发功能型分子标记,加密棉花遗传图谱对色素腺体和其他重要性状相关基因的研究具有重要作用。本试验以10个有腺体和无腺体材料转录组信息为基础开发EST-SSR标记,在12895条1 kb以上的Unigene中共搜索到1546个SSR位点,发生频率和平均距离分别是11.99%和15.99 kb。得到的EST-SSR中,二碱基和三碱基重复是主要的重复类型,分别占30.85%和48.97%,AT/TA和GAA/CTT分别是二碱基和三碱基的优势重复类型。对长度≥20 bp的SSR共设计合成了56对引物,在这10个材料中进行检测,能扩增出清晰条带的有38对,占67.86%,其中呈多态性的有9对,占23.68%,并对其所在的Unigene功能和表达量进行了初步分析。本研究进一步证明了棉花EST-SSR标记开发的可行性,并且为棉花高密度遗传图谱和腺体相关基因的研究奠定了基础。     

棉酚及色素腺体对棉花抗枯萎病性的作用

本文对低酚棉与有酚棉的抗病和感病品种及其杂交后代进行了研究。结果表明，在种子中棉酚含量及色素腺体密度与品种的抗枯萎病性没有相关性。在幼苗中，低酚棉幼苗棉酚含量均显著高于有酚棉品种，但它们之间的抗枯萎病性也没有显著差异。在低酚棉与有酚棉品种杂交的Ｆ２代群体中，无色素腺体和稀色素腺体类型苗的抗病性明显高于腺体密度较高的类型苗。对７个杂交组合Ｆ２代中有色素腺体和无色素腺体幼苗的抗病性分析表明，无色素腺体类型苗的病指显著低于有色素腺体类型苗的病指。幼苗人工接种枯萎菌后，棉酚含量表现升高，但抗病品种低于感病品种。     

棉酚腺体与棉酚生物合成及低酚棉分子育种

棉酚是一种存在于棉酚腺体中的倍半萜烯类化合物。由于它的抗虫性及毒性,在棉花育种中颇受重视。近年来,对棉酚腺体、棉酚的研究较多,已经发现和克隆了与棉酚生物合成相关的基因,初步阐明了棉酚合成代谢的分子调控机制。有关棉酚的深入研究将有助于育种家培育种子低酚而植株高酚的棉花新品种。     

Lowering seed gossypol content in glanded cotton (Gossypium hirsutum L.) lines

Cottonseed is a rich source of high quality protein, but its value as an animal feed is limited by gossypol, a toxic polyphenolic compound contained in glands located throughout the plant. This compound helps protect the plant from pests. Totally glandless varieties have been developed, but not adopted as these plants are left vulnerable to pests. This study describes a breeding strategy to decrease the levels of gossypol in the seed while maintaining a high enough concentration of toxin in vegetative plant parts to offer protection from pests. Preliminary studies indicated that crosses between varieties with different gland densities and distributions produced a range of glanding patterns. By selecting within the resulting progeny, we have identified F₇ generation progeny that have <0.30% total gossypol in the seed, while still possessing glands at critical locations on the vegetative plant parts. These new lines will be a valuable source of germplasm for developing low seed gossypol varieties. Seed from these varieties would provide a new source of inexpensive protein for animal feeding rations.     

棉花种子发芽过程中生理生化变化及赤霉素(GA_3)的调节 Ⅱ 棉花子叶中酶活性及内源激素的变化

研究了棉花种子发芽过程中，子叶中与脂肪代谢有关的酶活性和内源激素水平的变化及外源赤霉素（ＧＡ３）的调节。结果表明，赤霉素增加了脂酶的活性，同时也增加了过氧化氢酶的活性，使其活性最高峰值均超前对照２４ｈ；赤霉素降低了过氧化物酶的活性，但使吲哚乙酸氧化酶的活性稍有提高；赤霉素影响子叶中内源激素水平，其中赤霉素处理的生长素（ＩＡＡ）含量相对稳定，而对照的生长素含量则逐渐下降；对于三种细胞分裂素来说，赤霉素增加了前期（４８ｈ以前）三种细胞分裂素的含量（Ｚ＋ＺＲ除外）。三种细胞分裂素含量的改变可能与子叶的发育有关。     

色素腺体和棉酚对陆地棉茎尖培养的影响

本研究以陆地棉三对色素腺体近等基因系为材料,研究色素腺体和棉酚对棉花茎尖培养的影响.结果表明,外植体的色素腺体和棉酚性状对于棉花茎尖培养有较大的影响,有色素腺体棉的茎尖比对应的无色素腺体近等基因系更易诱导产生不定根和再生植株.无色素腺体棉根尖的不定根出生时间晚于对应的有色素腺体近等基因系7天左右.棉酚试验