棉花4个栽培种纤维初始发育的比较研究

利用扫描电镜技术,对棉花4个栽培种陆地棉（泗棉3号）、海岛棉（海7124）、亚洲棉（定远小花）以及非洲棉（A_1-50）开花前后的胚珠进行比较观察,并探讨延迟授粉对各棉种纤维初始发育的影响。结果表明,在南京大田气候条件下,除亚洲棉外其他3个棉种均在开花前1 d出现纤维细胞突起。在开花当天和开花后1 d,所有棉种的纤维突起（或伸长）密度均在珠柄顶部的脊突处最大,合点端和胚珠中部其次,珠孔附近最小。除陆地棉外,其他棉种在开花后1 d的纤维伸长密度均低于开花当天的纤维突起密度。说明随着棉胚珠体积的膨大,其他3个棉种胚珠表面的纤维细胞“稀释”程度大于陆地棉。在棉纤维初始发育阶段,纤维密度不仅受气象因子如温度的影响,而且与授粉时柱头的生活力密切相关;延迟授粉对纤维初始发育的影响以非洲棉较大,海岛棉较小,亚洲棉和陆地棉最小。本研究为理解棉纤维的分化和发育机理, 探讨4个栽培棉种纤维发育的亲缘关系,及人工授粉棉纤维的杂种优势利用提供了一定的理论依据。     

印度棉花种质资源研究概况

印度十分重视作物种质资源的搜集、研究,建立了一套研究机构,分工明确。已收集保存亚洲棉、非洲棉、陆地棉、海岛棉和陆地棉半野生种系等共6000个资源材料。研究鉴定工作是多学科结合进行的。重点开展抗病虫鉴定。印度是世界上兼种亚洲棉、非洲棉、陆地棉、海岛棉四大棉种的唯一国家。由于种质资源丰富,育种和杂种优势利用的成绩显著,棉花生产大发展,植棉业已成为该国的农业支柱之一。     

硝酸还原酶的研究——Ⅶ.棉花不同品种的硝酸还原酶活力

本文对棉花叶片NR活力的体外分析方法作了两点改进:1)组织匀浆改加提取缓冲液于水浴中,为先在干冰中磨成粉状后再加提取缓冲液溶解;2)匀浆后增加离心沉淀步骤。结果使硝酸还原酶在匀浆中得到充分的保护,完全排除了棉花体内色素对比色的干扰,进一步减少了酚类及其他物质对酶的抑制作用,因此 NR 活力大大提高,约为改进前方法的15倍。用改进的方法对8个陆地棉品种和4个栽培棉种(每种用1个品种作代表),进行 NR 活力的分析、观察,发现陆地棉品种间 NR 活力有明显的差异,同一品种在不同生育期中也有不同,酶活力的这一变化与品种的生长势和对外界氮肥的吸收利用能力有正相关关系。在4个供试栽培棉种中,海岛棉的 NR 活力最高,陆地棉最低,亚洲棉和非洲棉居中。结果还表明4个栽培种的叶绿素含量、光合强度和可溶性糖等生理指标与 NR 活力一致的趋势。     

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.     

栽培株种纤维不同部位的电镜观察

应用扫描电镜对四个栽培棉种纤维的基部、中部、顶部位进行了观察研究，不同株种成熟纤维的形态差别以中部最为明显，表现出种间的遗传特征。在纤维表面观察到有似梭脊和沟槽的皱纹，它的分布和数量在二倍体棉种（亚洲棉和草棉）与四倍体棉种（海岛棉和陆地棉）间存在明显差异。棉纤维表面的皱纹能增加单纤维间的接触面和摩擦     

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。     

棉花GR基因家族的全基因组鉴定及分析

【目的】谷胱甘肽还原酶基因(Glutathione reductase gene,GR)家族参与植物生长发育和非生物胁迫响应等生物进程,但其在棉花中的特性及功能尚不清楚。本研究通过在异源四倍体陆地棉(Gossypium hirsutum)、海岛棉(G. barbadense)及其可能的二倍体祖先种亚洲棉(G. arboreum)和雷蒙德氏棉(G. raimondii)中对GR基因家族全基因组鉴定与特性分析,分析棉种分化及异源四倍体棉花形成过程中GR基因的进化历程,探讨其在非生物胁迫响应中的作用,为后续相关研究提供理论基础。【方法】利用生物信息学方法鉴定陆地棉、海岛棉、雷蒙德氏棉、亚洲棉的GR基因家族成员;解析GR基因家族成员的理化性质、序列特征、染色体位置、系统发育及表达模式。【结果】共鉴定到18个GR基因家族成员,陆地棉、海岛棉、雷蒙德氏棉和亚洲棉中GR基因数目分别为6、6、3和3个。系统发育分析发现GR基因分为2个亚组,同一亚组基因具有相似的外显子数目和基因结构。对同源基因的非同义突变率(Ka)及同义突变率(Ks)分析发现Ka/Ks值均小于1,表明在进化过程中GR基因经历了较强的纯化选择作用。陆地棉GR基因的表达模式分析表明,所有的GR基因均积极响应胁迫环境,但在不同的非生物胁迫下,基因的表达模式有明显差别。【结论】本研究探讨了GR基因家族在亚洲棉、雷蒙德氏棉、海岛棉和陆地棉基因组中的进化及功能,可为棉花GR基因后续研究提供理论基础。     

棉花体细胞染色体rDNA-FISH技术

介绍了棉花体细胞染色体为靶、r DNA为探针的荧光原位杂交实验技术 ,并着重分析和讨论了棉花 r DNA- FISH技术的关键因素 ,包括染色体制片、探针与染色体共变性等。作为靶染色体的棉种包括陆地棉、海岛棉、草棉、亚洲棉、克劳茨基棉和比克氏棉等 ,作为封阻的是鲑鱼精 DNA。     

棉酚旋光体柱前衍生化-HPLC分析与4个栽培棉种之间棉酚含量比较

采用2%D-氨基丙醇+10%冰醋酸+88%乙腈作为棉酚提取和衍生化试剂对消旋棉酚和棉花样品进行热衍生化处理,用C18色谱柱和乙腈流动相进行高效液相色谱分析。该方法色谱结果表现为主峰清晰而杂峰少,左右旋棉酚出峰时间相差7 min,实验精度良好。用该方法对4个栽培种的25份材料的种仁和幼苗的根、茎、叶的左右旋棉酚含量进行了系统的检测。结果表明,海岛棉的种子和根系的总棉酚含量最高,其次是陆地棉;2个二倍体栽培棉种的种子和根系的总棉酚显著低于四倍体棉种,而2个二倍体栽培棉种的叶片总棉酚含量显著高于四倍体棉种。大多参试材料的种子和幼苗各部位的左右旋棉酚含量均有差异,其中海岛棉的左旋棉酚含量略高于右旋棉酚,陆地棉的右旋棉酚含量略高于左旋棉酚,而2个二倍体棉种的左旋棉酚只占总棉酚的1/3。无色素腺体棉的种仁和叶片中总棉酚含量极低,并以左旋棉酚为主,其种仁中只有左旋棉酚而无右旋棉酚;茎秆中总棉酚含量以及左右旋棉酚比例与一般有色素腺体常规棉相似,但根系中的总棉酚含量显著高于对应的有色素腺体棉,却以右旋棉酚为主。     

利用SSR分析四倍体棉种多态性

利用SSR标记对60份四倍体棉种材料进行遗传多样性分析,其中包括42份陆地棉野生种系。结果显示, 从1 050对SSR引物筛选出的95对SSR引物均能在60份材料间扩增出稳定明显的多态性条带,共检测出660个片段,其中多态性片段584个,占88.5%。每个位点的等位基因为2~12个,平均每对引物6.1个。UPGMA聚类分析显示, 42份材料的相似性系数(GS)在0.306~1.000之间,平均成对相似系数为0.493。95对引物的多态信息含量(PIC)的变幅为0.278~0.905,基因多样性(H¢)的变幅为0.451~2.451, 有效等位基因数(Ne)在1.385~10.490之间变动。SSR标记在陆地棉野生种系及四倍体棉种间均可反映丰富的遗传多样性信息,其中陆地棉与陆地棉野生种系中阔叶棉的亲缘关系最近,海岛棉和达尔文棉的亲缘关系非常相近,黄褐棉和毛棉相对较近,陆地棉与其他4个棉种的亲缘关系最远。