抗草甘膦棉花突变体R1098对草甘膦抗性研究

为研究抗草甘膦棉花突变体对草甘膦除草剂抗性,以抗草甘膦棉花突变体R1098为材料,以其遗传背景亲本柯字棉312为对照,在无菌培养过程中分别加入不同浓度的10%草甘膦水剂和95%的草甘膦粉剂,考察幼苗的生长发育和POD活性变化,研究结果表明柯字棉312对两种草甘膦除草剂均较为敏感,低浓度草甘膦处理情况下即枯萎死亡;抗草甘膦棉花突变体R1098对95%草甘膦粉剂抗性较强,随着草甘膦粉剂处理浓度的增加,各项指标未见显著差异,而对10%草甘膦水剂抗性较差,随着草甘膦水剂处理浓度的增加,各项生长发育指标显著的降低,POD活性显著的增加;当草甘膦处理浓度大于0.6 mmol/L时,在两种草甘膦除草剂之间抗草甘膦棉花突变体R1098幼苗全株鲜重、叶重、根重、下胚轴长度和POD活性等各项指标差异均达到显著水平;R1098对10%草甘膦水剂抗性较差,极有可能是因为10%草甘膦水剂本身含有严重阻碍R1098幼苗生长发育的其他有害物质。综上所述,抗草甘膦棉花突变体R1098对草甘膦粉剂具有良好的抗性,该非转基因种质在棉花育种和生产上均具有重要意义。     

浙江大学抗草甘膦三系杂交棉新组合选育成功

<正>由浙江大学承担的省重大科技专项"抗草甘膦三系杂交棉新组合选育与高效制种技术研究"近日通过验收。项目通过体细胞抗草甘膦除草剂定向筛选技术,以非转基因高抗草甘膦棉花种质系-R1098为材料,将其转育到三     

抗草甘膦棉花研究进展

抗草甘膦棉花最早于1997在美国释放,它是通过将编码抗草甘膦酶5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶基因导入珂字棉312而获得的抗性株.抗草甘膦棉花在美国的种植面积占棉花总种植面积从1997年的3.2%到增加到2005年的60%左右.在这近十年内,抗草甘膦棉花虽然得到了广泛的种植,但也存在着不少问题,其中最为突出的是草甘膦的施用方法和时期的不正确操作对抗草甘膦棉花的根系生长、育性和产量都产生了负面影响.这主要是因为:1、外界因素,包括草甘膦施用方法在内的其他栽培措施和不利的环境条件,如高温,对抗草甘膦棉花的产量及生长的影响;2、内部因素,抗草甘膦棉花不同器官对草甘膦的吸收量及抗草甘膦基因的表达量差异有关.因此,本文从抗草甘膦棉花对草甘膦的吸收分配、草甘膦的施用量和时期对抗草甘膦棉花根系生长、花药开裂及产量等方面综述了这些年来抗草甘膦棉花在应用过程中的问题,并且对今后抗草甘膦棉花育种方面作了展望.     

通过草甘膦浸种鉴定抗草甘膦棉花

以转基因抗草甘膦棉花种质"G6-1"及其非转基因遗传背景亲本对照"中棉所49"为材料,研究了草甘膦浸种对棉花幼苗生长发育的影响。结果表明,抗草甘膦棉花种质"G6-1"和对照"中棉所49"在种子出苗率、棉花幼苗全株鲜重和可溶性蛋白增量等各项指标间差异均达到显著水平;当用大于0.5%浓度的草甘膦浸种时,"中棉所49"幼苗不能出土、鲜重已降到最低并枯萎死亡,而抗草甘膦棉花种质"G6-1"幼苗生长发育正常,这进一步证实了通过草甘膦浸种法鉴定抗草甘膦棉花是可行的;当浸种用草甘膦浓度达到3.0%,即使抗草甘膦棉花幼苗鲜重也出现显著的降低,所以推荐使用0.5%~1.0%浓度的草甘膦进行浸种鉴定。     

市售草甘膦除草剂对转基因抗草甘膦棉花幼苗生长的影响

 以转基因抗草甘膦棉花种质系G6-7和G6-8及其非转基因遗传背景亲本对照中棉所49为材料,研究了市售10%草甘膦水剂和95%的草甘膦粉剂对抗草甘膦棉花种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,中棉所49对于两种类型的草甘膦均很敏感,幼苗喷施0.2 mmol·L^-1 的10%草甘膦水剂和95%草甘膦粉剂均全部死亡。转EPSPS-G6基因抗草甘膦棉对95%草甘膦粉剂的抗性较好,但对10%草甘膦水剂的抗性较弱。就转基因棉花对两种剂型草甘膦的反应看,喷施2.4 mmol·L^-1的10%草甘膦水剂和95%草甘膦粉剂后,棉花幼苗全株鲜重、叶重、根重、下胚轴长、可溶性蛋白质增量和POD活性等各项指标在两种草甘膦制剂间的差异均达到显著水平。喷施12.0 mmol·L^-1 的10%草甘膦水剂,转基因抗草甘膦棉花的种子发芽率显著低于相同浓度的粉剂,两者之间的发芽率相差25%~75%。研究结果表明,10%的草甘膦水剂中可能含有对棉花幼苗生长发育有害的物质,影响抗草甘膦棉幼苗的生长,在转基因抗草甘膦棉花品种商业化应用时应谨慎使用。     

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。     

转基因抗草甘膦棉花及其对草甘膦抗性的时空表达

草甘膦是一种非选择性除草剂,它通过竞争性抑制莽草酸途径中的5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶（EPSP合酶）干扰芳香族氨基酸的生物合成而发挥毒性作用。虽然获得抗草甘膦棉花的途径有多种,但当前用于生产的抗草甘膦棉花主要是以CP4- EPSPS基因转化棉花获得的。草甘膦对转CP4- EPSPS棉花的营养生长没有不利影响,但4叶期后喷施草甘膦会显著降低花粉粒的活性,抑制散粉、授粉和结实,导致转CP4- EPSPS棉花对草甘膦抗性呈现出一定程度的时空变化。草甘膦对抗草甘膦棉花（雄性）生殖器官的抑制效应一方面源于草甘膦在生殖器官内的大量积累,另一方面在于CP4- EPSPS基因在（雄性）生殖器官的低效表达。促进CP4- EPSPS基因在全株高效表达是提高棉花对草甘膦抗性的重要途径。     

杂交棉纯度鉴定技术及其纯度控制效果研究

以抗草甘膦陆地棉突变体(R1098)为父本,通过广泛地测交筛选获得高优势的抗草甘膦杂交棉新组合———浙杂14。对河南、安徽和浙江三个制种点6批次的浙杂14杂交棉种子分别进行发芽试验和苗床试验,并用30mL·L1的草甘膦溶液进行纯度鉴定。苗期纯度鉴定结果表明,三个制种点6批次的浙杂14种子纯度分别为91.7%、92.4%、77.7%、81.6%、85.6%和86.6%,发芽试验鉴定的纯度结果略低于苗期鉴定,但趋势完全相同,因此这两种方法均可进行该杂交组合种子纯度鉴定。不同纯度杂交棉种子的生产试验结果表明,在一定范围内,杂交棉的皮棉产量与其种子纯度呈正相关,用草甘膦去除假杂种后,可显著增加皮棉产量,并对纤维长度、纤维整齐度和纤维比强度有明显改良作用。     

基于抗草甘膦基因的棉花茎尖农杆菌介导转化方法的研究

以中棉所49、珂字棉201和YZ-1为受体材料,通过对培养基草甘膦浓度、农杆菌侵染时间和浓度、共培养时间以及恢复培养条件等因素的优化,建立了基于抗草甘膦基因的棉花茎尖农杆菌转化技术体系,并将抗草甘膦基因(EPSPS-G6)导入3个受体材料,获得转基因抗草甘膦棉花植株.研究结果表明,适合于棉花茎尖农杆菌介导的草甘膦筛选浓度为10 mg·L-1;茎尖转化体系为农杆菌菌液OD600为0.9～1.0,侵染时间为20min,共培养时间为48 h,选用SH培养基并加入适量活性炭(0.5 g·L-1)作为恢复培养基.用本研究创制的转化技术体系,转化处理3个陆地棉受体360个茎尖,共获得60株抗性再生植株,经PCR检测,获得阳性抗性植株26株,移栽成活23株.以茎尖外植体数计算,本体系的转化成功率6.4％.该转化体系适合于转化抗草甘膦基因或以抗草甘膦基因为筛选基因的外源基因,具有转化频率高、嵌合体少、转化周期短等优点.     

草甘膦对转EPSPS-G6基因棉花种质系配子育性的影响

以转EPSPS-G6基因的抗草甘膦棉花种质系为材料,研究转基因抗草甘膦棉花植株现蕾后喷施不同浓度草甘膦后的花器形态结构和配子育性的影响.结果表明,苗期的草甘膦处理对转EPSPS-G6基因的棉花种质系植株生长发育无明显的影响,但现蕾后可导致转基因抗草甘膦棉花种质系花冠变小,花丝变短,柱头变长,花药皱缩、不能开裂,呈雄性败育的特征;高浓度(＞30 mmol· L-1)草甘膦处理尤其明显.花粉粒育性鉴定结果表明,草甘膦处理15～20 d后转基因植株的花朵雄配子即完全败育,其中,低浓度(＜20 mmol·L-1)下完全败育的时间为20 d,高浓度(＞30mmol·L-1)下完全败育的时间为15d.低浓度草甘膦处理的花粉粒的完全败育持续时间约20 d,高浓度草甘膦处理完全败育的持续时间更长.不同间隔时间喷施草甘膦的试验结果表明,间隔20 d喷一次草甘膦,即可在首次喷药20 d后保持完全不育.考虑到气候等因素,转基因抗草甘膦棉花可在现蕾初期喷施20 mmol· L-1的草甘膦,每隔15d(遇特殊气候可延长5d)喷1次,共喷4次,即可进行不去雄杂交棉制种.     

棉花抗红铃虫性对产量性状的影响研究

以不同抗性类型的陆地棉抗虫品种(系)和常规棉品种(系)作亲本配制杂交组合,将亲本和F1代杂交种共20个材料在网室、田间进行抗红铃虫鉴定和棉花抗红铃虫性对棉花产量的影响研究,试验表明,具有外源抗虫基因的抗虫棉皮棉产量高,稳产性好,尤其是抗虫杂交棉具有明显的杂种优势。相关分析结果,棉花种子虫害率与皮棉产量、子棉产量、单株成铃数和霜前花率呈极显著负相关;与衣分和僵瓣黄花率成极显著正相关;与单铃重相关性较低。结果表明,利用外源抗虫基因转导的棉花新材料作为杂交亲本,可以培育出丰产高抗棉花害虫的棉花新品种,尤其适合培育抗红铃虫的杂交棉品种。     

转Bt基因抗虫棉生育特性与经济性状的研究

以转基因抗虫棉Ｒ９３－４等五个品系为材料，对其生育特性有及有关经济性进行了研究。结果表明，Ｒ９３－４，Ｒ９３－６，ＲＨ－４，Ｒ９３－５，Ｒ９３－３等品系与对照相比生育进程提前，早熟，结铃集中，着铃性好，但铃重、衣分较低。转Ｂt基因抗虫棉多表现苗期长势弱，铃小等缺点。     

陆地棉有色纤维基因遗传及其对产量和品质的影响

用５个不同来源的有色纤维陆地棉材料（３个棕色棉、２个绿色棉）与２个白色棉配制１０个杂交组合,分析其后代的纤维颜色遗传情况。试验表明,陆地棉有色纤维性状受不完全显性单基因控制。同时采用经测验具有良好等基因性的两对近等基因系,研究有色纤维基因对产量、品质等共１５个性状的影响。结果表明,有色纤维基因对皮棉产量、衣分、纤维长度、比强度、麦克隆值、抗病性有负效应,对子指有正效应,影响程度与遗传背景有关,对子棉产量、铃重、单株成铃、株高、果枝数等性状无明显不良反映。但结合有效选择,通过杂交、回交等方法对原有色棉亲本的产量、品质性状可有一定程度的改良     

人工模拟“庇护所”和“非庇护所”条件下棉铃虫对Bt棉的抗性演变

 人工饲料中添加转Bt基因杂交棉品种中棉所29棉仁粉,建立杂交和自交品系分别模拟“庇护所”和“非庇护所”条件,连续多代进行棉铃虫对Bt棉的抗性筛选。结果表明：经11代筛选,棉铃虫自交品系和杂交品系的幼虫死亡率下降,体重和体长增加,幼虫历期缩短,化蛹率和羽化率增加。依据幼虫死亡率、体重、体长、幼虫历期以及化蛹率、羽化率等生命参数的演变,相较杂交品系,自交品系对Bt棉能更快地产生适应性。11代筛选后,利用不同抗性品系棉铃虫进行转基因棉抗虫性评估,结果表明：相比敏感品系,杂交品系测定4个转基因棉品种的抗虫性等级未发生变化,而中棉所29等3个转基因棉品种对棉铃虫自交品系的抗性下降了1个等级。对Bt制剂的抗性测定结果表明,杂交品系的抗性倍数为2.5215,自交品系的抗性倍数为9.3876。据本研究初步结果,利用“庇护所”策略延缓棉铃虫对转Bt基因棉的抗性产生是可行的。     

Selection and Characterization of a Novel Glyphosate Tolerant Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.) Mutant (R1098)

Stepwise selection approach was adopted to obtain glyphosate-tolerant upland cotton mutant (R1098) from the embryogenic calli of Coker 312 (Gossypium hirsutum L.).     

转iaaM基因陆地棉种质系的经济性状及其杂种F1表达特征

为阐明转iaaM 基因陆地棉种质系在Ⅰ型高品质杂交棉育种中的利用价值,本研究采用4 个转iaaM 基因的陆地棉新种质系、2 个高品质陆地棉种质系,及其4 个杂交组合做PCR分子检测,并对其经济性状进行区组比较试验。结果表明：4 个转iaaM 基因的父本及其杂交F1在500 bp 处均出现特征主带,而2 个高品质母本无特征主带,显示iaaM 基因在杂交F1代呈显性表达。转iaaM 种质系的衣分较高、棉铃较大、单株结铃较多、脱落率较低;但籽指偏小、种子空瘪率较高。具有iaaM 基因的杂交F1组合,其衣分、单铃重、结铃数接近转iaaM 亲本,表明转iaaM 基因的产量性状三要素在F1代呈显性表达;其中有2个杂交组合的纤维品质达优质Ⅰ型,且1 个组合的皮棉产量与Ⅲ型杂交棉对照‘苏杂201’相比,仍具有正向竞争优势。利用iaaM 种质系做为杂交亲本,只要杂交配组适当,培育具有产量优势的Ⅰ型高品质陆地杂交棉在实践上是完全可行的。     

河北省杂交棉培育现状及发展趋势

杂交育种技术仍是目前棉花育种采用的主要手段。河北省自20世纪30年代开展杂交育种以来,截止到2017年,共育成63个杂交棉品种,其中河北省审定杂交棉品种50个,占河北省审定所有棉花品种的24.9%。对河北省审定的杂交棉品种分析表明,产量得到了逐步提高并趋于稳定,纤维品质中断裂比强度和马克隆值是阻碍棉花品级提高的主要原因;枯萎病抗性问题基本解决,但黄萎病抗性急需提高。同时还分析了河北省杂交棉存在的主要问题,提出了河北省杂交棉培育的发展建议。     

腐胺引发对2个转基因抗虫杂交棉耐盐性的影响

以转基因抗虫杂交种慈抗杂3号和浙杂14为材料,研究了棉花种子不同浓度腐胺引发对于转基因抗虫杂交种在0.5％盐胁迫条件下的发芽、出苗、产量和纤维品质的影响.研究结果,腐胺引发处理可以显著地提高转基因抗虫杂交棉种子在盐胁迫条件下的发芽率、发芽指数和田间出苗率,显著降低平均发芽时间.在含有0.5％盐的沿海滩涂地上,腐胺引发处理后的单株铃数、铃重和衣分无显著差异,但最后的皮棉产量却有显著增加,并可提高纤维的马克隆值和比强度.腐胺处理对非盐胁迫条件下的幼苗体内的SOD活力、POD活力和MDA含量无显著影响,但在盐胁迫条件下可显著或极显著地提高转基因抗虫杂交棉幼苗的体内的SOD与POD活力,显著减少MDA的积累.     

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。     

四个带有标记性状的棉花CMS恢复系的主要农艺与光合生理特性

为了克服细胞质雄性不育恢复系恢复基因鉴定难和保纯难的问题,选育了丛生铃恢复系、鸡脚叶恢复系、海岛棉恢复系和无腺体恢复系。对这4个标记恢复系进行了产量、品质和光合生理特性的比较。结果表明,丛生铃恢复系的产量、品质和光合生理特性总体表现最优;鸡脚叶恢复系具有早熟、通透好、烂铃少和纤维品质较好的特点;海岛棉恢复系的纤维品质最优,铃数最多;无腺体恢复系除了棉副产品综合利用的优势外,在光合生理特性、产量和品质性状上表现仅次于丛生铃恢复系。4个恢复系的标记性状明显,在三系杂交棉育种、制种和繁种中具有良好的利用价值。