棉属野生种克劳茨基棉第7染色体上马克隆值QTL的挖掘与定位

为了深入挖掘和利用棉属野生种克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum)的优异等位基因，构建了一个(陆地棉泗棉2号×克劳茨基棉)×泗棉2号的BC₁F₂群体，对纤维品质性状初步定位，单标记相关分析表明位于第7染色体上的SSR标记NAU1362与马克隆值表现极显著相关。进一步选择在第7染色体上含有克劳茨基棉渐渗片段的BC₁F₂单株与轮回亲本泗棉2号回交，构建BC₂F₃和BC₂F₄分离群体，通过两年的田间重复试验验证该QTL的位置与效应。结果表明，该QTL (qFMIC-7-1)在BC₂F₃、BC₂F₄世代均被检测到，位于相同的标记区间，分别可以解释9.0%、8.8%的表型变异，增效基因来源于野生种克劳茨基棉，与BC₁F₂群体定位结果基本一致。同时在第7染色体上检测到另一马克隆值QTL (qFMIC-7-2)，同样在BC₂F₃、BC₂F₄两个世代均能够被检测到，分别可以解释3.7%、4.7%的表型变异，但增效基因均来源于泗棉2号。     

四倍体栽培棉与索马里棉异源五倍体杂种的细胞遗传学研究

花粉母细胞(PMC)压片观察{[陆地棉(G.hirsutum L)×索马里棉(G.somalense Grke)]×海岛棉(G.barbadense)}的三元杂种及[(陆地棉×索马里棉)×陆地棉]的二元杂种中期Ⅰ染色体构型,这两个杂种都是异源五倍体(2n=5x=65),比较了两个杂种形成的多价体、二价体及单价体的频率。三元杂种具有多价体的PMC占22.03％,具有棒状二价体的PMC占57.29％,而二元杂种分别为8.33％和31.74％。三元杂种形成异源多价体和棒状二价体的频率比二元杂种高一倍。以上结果暗示在三交种的异源五倍体减数分裂中,存在同源染色体与部分同源染色体竞争联会现象,进而增加了异源易位的频率,有利于E_2染色体组基因渐渗到AD染色体组。     

棉属野生种克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum)基因组向陆地棉的渐渗

 棉花远缘种质是改良栽培种的丰富资源,野生种遗传变异的有效利用依赖于鉴定并渐渗理想的野生种DNA进入栽培种的能力。为了检测二倍体野生种克劳茨基棉染色质在陆地棉中的渐渗情况,构建了一个来自于（陆地棉×克劳茨基棉）×陆地棉的BC₁ F₂群体,并用320个覆盖棉花基因组的SSR标记来监测外源种质的转入;只有38个标记在BC₁F₂群体中显示了分离,这些标记分布于14条染色体,组成了18个渐渗片段;通过比较发表的棉花遗传图谱,这18条渐渗片段的总长为595 cM;同时两个形态性状（黄色花瓣和开放花蕾）被定位于13号染色体。通过分子和形态鉴定,结果证实克劳茨基棉染色质已被渐渗进陆地棉遗传背景中。利用这种特异的标记将会促进理想的外源基因转入栽培棉。     

比克氏棉及其杂种后代的RAPD分析

 将（亚洲棉×比克氏棉）F₁加倍,再与陆地棉、海岛棉、（陆地棉×夏威夷棉）、（陆地棉×黄褐棉）杂交,获得三种杂种与四种杂种。本研究用RAPD技术对种间杂种及其亲本进行了分析,结果表明：（1）15个引物对参试材料总共扩增出127条DNA带,其中有102条多态性带,占80.3 %;（2）在杂种中均检测到了亲本带与杂种的特异带;（3）利用SAS软件中的类平均法对试验材料进行聚类分析,结果表明,所有的参试材料聚为三大类。研究结果充分验证了杂种的真实性。     

中棉所12的黄萎病抗性遗传与育种应用研究

 以2个海岛棉品种和5个陆地棉品种为材料与中棉所12进行正反交,配制14个杂交组合的F₁和F₂ 。采用纸钵育苗,撕底伤根接种方法对14个组合的F₁和F₂群体进行黄萎病抗性鉴定。结果表明,以中棉所12作父本与海岛棉抗黄萎病品种或陆地棉抗黄萎病品种进行杂交,F₂抗（耐）病株与感病株的分离符合3：1的分离规律,说明海岛棉的抗黄萎病性对于中棉所12的耐黄萎病性为显性,中棉所12的耐黄萎病性对于陆地棉的感黄萎病性为显性,控制黄萎病抗性的基因为一个显性主基因。然而,以中棉所12为母本与海岛棉品种、抗病陆地棉品种和感病陆地棉品种进行杂交,F₂群体中90%以上的个体为抗病类型,说明中棉所12的细胞质中存在着抗黄萎病的遗传成分,具有细胞质母体遗传的特点,在棉花抗黄萎病育种中具有重要的利用价值。     

陆地棉与澳洲2个野生棉杂种细胞学研究

本文首次报道了陆地棉×南岱华棉杂种Ｆ１的细胞学研究结果，并与陆地棉Ｘ斯特提棉的杂种进行了对比分析。供分析的细胞数均在７００个以上，中期Ⅰ染色体构型种类占总ＰＭＣ的百分率（构型率）均在７％以下，陆地棉与斯特提棉和南岱华棉杂种Ｆ１的染色体平均构型分别为２１．９７Ⅰ＋７，９７Ⅱ＋０．３５Ⅲ＋０．０１Ⅳ和２０．６２Ⅰ＋８．３７Ⅱ＋０．５２Ⅲ＋０．０２Ⅳ，单一细胞环状二价体、染色体桥和二价体交叉率分别是０．５３与０．４８、７．４４与７．８９和１．０７及１．０６。在２个杂种中均观察到八价体，但为数极少。中期Ⅰ时期二价体和多价体集中于细胞赤道面上，而单价体分散在周围。后期Ⅰ及以后，单价体分布完全随机，形成多个染色体块或片段。四分体形成时期，小孢子数目和大小及形状变异均较大。主要表现在小孢子不是规则的团体，体积大小相差可达２～４倍，单一ＰＭＣ中的数目从ｌ至１３，但其四分体占多数，均在６０％以上。且微核变幅较大，０～６个。经过比较分析，说明两个棉种亲缘关系很近，与陆地棉的种间关系差异也不大。     

野生棉与陆地棉异源四倍体的合成与性状鉴定

棉属具有丰富的种质资源,将抗病性从野生棉转移到陆地棉中,以此提高陆地棉抗病性是一条理想的育种途经。本研究通过陆地棉和C组野生澳洲棉远缘杂交获得杂种F1,对其进行染色体加倍,将加倍的异源六倍体再与B组野生绿顶棉杂交,产生陆地棉、澳洲棉、绿顶棉的异源四倍体杂种。异源四倍体杂种继承了亲本的部分性状,同时也产生了如蔓生等特异性状;该杂种减数分裂后期染色体不能均等分离,四分体时期有多分体和微核出现;SSR结果发现,该杂种不仅具有三个亲本的特征条带,并且产生了新的重组成分。本研究不仅为该异源四倍体杂种不育提供了直接原因,也为进一步探讨有效的育性恢复方法及棉花新种质创制提供了依据,同时为利用野生棉资源控制棉花黄萎病育种探索培育了中间材料。     

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.     

活体保存对栽培棉种间四元杂种育性和染色体构型的影响

将(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.对四元杂种F1进行15年的嫁接保存,对其花粉活力进行几年连续测定,并进行自交和回交.结果表明,四元杂种可育花粉率和弱生活力花粉率在逐年增加,不育花粉率逐年减少,其中弱生活力花粉增加到占10%以上,并能获得回交和自交种子.染色体组分析结果表明,四元杂种PMC减数分裂中期的染色体构型为2n=52=4.92Ⅰ 14.62Ⅱ 2.29Ⅲ 1.56Ⅳ 0.71Ⅴ 0.19Ⅵ,而15年前该四元杂种的染色体构型为2n=52=8.4Ⅰ 8.1Ⅱ 5.7Ⅲ 1.9Ⅳ 0.6Ⅴ.长期活体保存使四元杂种PMC减数分裂中期的每个细胞单价体数减少3.5个,二价体数增加6.5个,且多价体数也有明显减少.说明活体保存有利于协调染色体组之间的关系,使其染色体构型趋于协调和平衡,育性逐渐改善和恢复.     

偏凸-柱穗山羊草双二倍体与普通小麦不同杂种世代的染色体及性状分离特点

为探讨偏凸山羊草－柱穗山羊草双二倍体SDAU18在小麦遗传改良中的利用价值,以SDAU18和普通小麦品种烟农15及其9个杂种世代为材料,分析不同自交和回交世代染色体和性状分离的特点。结果表明,随自交和以烟农15为轮回亲本回交世代的增加,染色体数目逐渐减少,回交比自交能使后代的染色体数目更快趋近普通小麦的42条,至F₅和BC₃F₁代,染色体数目为42的植株已分别达93.9%和92.0%。与自交世代相比,回交后代减数第一分裂中期的花粉母细胞的染色体构型较为简单,回交次数过多不利于外源染色体与普通小麦染色体发生重组,一般应以回交2~3次为宜;随自交和回交世代的增进,杂种的育性提高,至F₃和BC₂F₁代育性基本稳定。在不同杂种世代可分离出具有矮秆、大穗、大粒、对白粉病、条锈病免疫或高抗及外观品质优良的变异类型,以F₃和BC₁F₁代的变异类型最丰富。     

棉花海陆杂交纤维品质性状遗传参数分析

为了研究棉花海陆杂交纤维品质性状的遗传规律,本试验采用5个陆地棉品种（系）作母本与5个海岛棉品种（系）杂交,配制25个杂交组合,随机区组试验设计,重复2次。主要检测杂交种F1代纤维品质性状,以小区平均数进行相应的方差分析及遗传参数估计。结果表明：陆地棉亲本间变异除马克隆值外,其他纤维品质性状均差异显著或极显著,而海岛棉亲本间除伸长率外,其他性状均存在显著或极显著差异;各纤维品质性状双亲互作效应均不显著。另外,遗传参数结果表明：绒长、比强度和马克隆值的遗传变异系数与表型变异系数变化趋势基本吻合,且均大于环境变异系数。整齐度和伸长率的遗传变异系数均小于环境变异系数,说明整齐度和伸长率的变异中环境因素的作用不容忽视。绒长、比强度和马克隆值的广义遗传率较高,在采用海陆杂交改良棉花纤维品质性状时,适宜在早代选择优异株系。     

集约化类型棉花种间杂种生理基础

试验于1987～1989年在乌兹别克共和国实验生物研究所和塔什干农学院进行。研究结果表明,用矮秆、早熟陆地棉和海岛棉杂交,F_1的营养生长优势弱,而生殖优势强。集约化类型陆地棉和海岛棉杂交种的叶面积小,叶绿体数量少,而单叶绿体的光合作用强度和光化学活性增强,杂交种可以很经济地利用细胞资源。试验结果还显示,陆地棉、海岛棉栽培种与野生、半野生亚种的杂交后代表现出明显的核质基因互作效应。当野生、半野生棉为母本时,后代的主茎高度,果枝长度,叶面积和根系发育受到抑制。     

A Genetic Map of Gossypium hirsutum by Gossypium mustelinum

To date,genetic maps have been developed from interspecific crosses between Gossypium hirsuturn × G.barbadense and G.hirsutum × G.tomentosum.In this research,an F2 population was developed from an interspecific cross between G.hirsutum × G.mustelinum.A genetic linkage map was constructed by using two kinds of molecular markers,namely Simple Sequence Repeats (SSRs) and Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP).The similarities and differences between this and other published interspecific maps will be presented.     

海岛棉A亚组和草棉及阿非利加棉单染色体鉴定

 以1套13个陆地棉A亚组染色体特异的BAC克隆为探针, 与海岛棉Pima90-53、红星草棉和阿非利加棉染色体进行荧光原位杂交。这些探针均在染色体上产生了特异信号,从而鉴别了这3个棉种基因组的单染色体。因此,这套BAC克隆也可以作为这3个基因组染色体的细胞遗传学标记。在此基础上,对3个棉种的A（亚）组染色体物理序号进行了命名。根据这些分子标记和连锁群的关系,染色体物理序号和遗传连锁图谱间可实现相互转化。这将有助于研究棉属不同棉种间的起源演化关系,以及新的遗传标记的染色体物理定位和构建染色体物理图谱等。     

陆海杂种棉花自然吐絮铃与霜后大铃的纤维品质差异比较分析

通过对两套材料（15个海岛棉及其陆海杂种F1与89个陆海杂种BC2F1群体株系）霜后大铃（未正常吐絮）与霜前自然吐絮铃纤维品质性状的分析,结果为除比强度和伸长率外,2003年的15个材料霜后大铃比正常吐絮铃的平均纤维长度短1.15mm、马克隆值降低1.00、整齐度减少2.16,差异都达到了极显著水平;除纤维长度外,2005年的89个群体株系霜后大铃比自然吐絮棉铃平均纤维比强度增加1.73cN/tex、马克隆值降低1.33、整齐度减少0.49、伸长率增加0.21,差异也都达到了极显著水平。霜后大铃与自然吐絮铃纤维品质均存在显著或极显著的正相关,不同材料霜后大铃纤维品质性状的变化趋势与自然吐絮铃的基本一致。这说明了霜后大铃对多数纤维品质性状具有显著的影响,特别是马克隆值和纤维整齐度。但是与自然吐絮棉铃一样,霜后大铃仍能基本反应材料间的纤维品质性状的遗传差异,这对陆海杂种棉花纤维品质遗传研究和育种选择意义重大。     

细胞质雄性不育海岛棉与陆地棉三交种的杂种优势表现

 以海岛棉和陆地棉不育系及其恢复系为杂交亲本,配制了10个海岛棉与陆地棉种间三交种（简称海陆三交种）和4个单交种。经两年田间试验表明,海陆三交种相对于海海单交种产量极显著提高,与海陆单交种无显著差异,但比陆陆单交种显著减产;纤维品质接近于海陆单交种,显著高于陆陆单交种;制种产量虽然不及陆陆单交种,但比海海单交种显著增产。选育海陆三交种应注重选择早熟的海岛棉不育系,高衣分的陆地棉临时保持系,大铃的陆地棉恢复系,且叶型和株型相对一致的亲本配制组合。     

墨西哥棉花种质资源及其对世界棉花生产的贡献

根据在墨西哥伊瓜拉格尔热罗自治大学的图斯班联合试验农场国家棉花种质资源保存、种植中心和其它原产地的考察、研究结果,结合查阅和分析有关文献资料和历史证据,对起源于墨西哥的棉花种质资源进行了综合评述。墨西哥是棉属（Ｇｏｓｙｐｉｕｍ）Ｄ基因组（Ｄ１,Ｄ２－１,Ｄ２－２,Ｄ３－ｄ,Ｄ４,Ｄ６,Ｄ７,Ｄ８,Ｄ９,Ｄ１０,Ｄ１１）,陆地棉［Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍ（ＡＤ）１］和长矛棉［Ｇ．ｌａｎｃｅｏｌａｔｕｍ（ＡＤ）７］棉种的起源中心。墨西哥的棉花种质资源对现代棉花育种和世界棉花生产作出了巨大的贡献。从起源于墨西哥的陆地棉所培育出的品种,占当前世界棉花生产的９１％以上,亚洲棉（Ｇ．ａｒｂｏｒｅｕｍ）不到４％,海岛棉（Ｇ．ｂａｒｂａｄｅｎｓｅ）约为５％。墨西哥的棉花种质资源,由于没有得到很好地保护和利用,有些野生种或原始陆地棉栽培种已经或正在消失。     

Development of high-gossypol cotton plants with low-gossypol seeds using trispecies bridge crosses and in vitro culture of seed embryos

The objective of this work is to develop an upland cotton, Gossypium hirsutum L. [2n = 4x =52, 2(AD)h], having a reduced level of gossypol in the seeds for food and feed uses, and a high level of gossypol in the remaining organs to limit pest incidence. Using G. sturtianum Willis (2n = 2x = 26, 2C1) as donor and G. thurberi Torado (2n = 2x = 26, 2D1) or G. raimondii Ulbrich (2n = 2x = 26, 2D5) as bridge species, two trispecies hybrids G. thurberi– G. sturtianum– G. hirsutum and G. hirsutum– G. raimondii– G. sturtianum were synthesized. Both trispecies hybrids were male sterile. Recurrent backcrossing to G. hirsutum as pollinator and selfing of the second backcross (BC) progenies resulted in seeds which were rescued by in vitro culture. In total, 1208 flowers of the trispecies hybrids and their BC progenies yielded 192 seed embryos from which 62 plants were obtained. Cytogenetic analyses indicated a relatively high frequency of chromosome pairing and chiasmata. The gland levels in backcross seeds ranged from glandless seeds to normally glanded seeds. All vegetative parts of those hybrids were glanded, but a wide range of variability for gland density was observed on leaf, stem, bract and calyx. Plants derived from seeds having a reduced level of gossypol constitute very interesting germplasm to develop a cultivated glanded cotton with low-gossypol seeds. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

利用SSCP技术分析棉花纤维差异表达的基因

 单链构象多态性(Single strand conformation polymorphism,SSCP)技术是一种简便、灵敏的多态性检测方法,可以检测出在非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳中因构象差异而导致的单链DNA片段迁移率的不同。本研究根据棉花基因芯片筛选的纤维发育中差异表达基因设计了162对引物,利用SSCP技术在4个陆地棉品种、4个海岛棉品种中进行多态性检测。结果表明,在162对引物中,146对引物经PCR扩增后在1.5%的琼脂糖凝胶电泳中检测出现清晰、明亮的带。经过SSCP分析,54对引物在陆地棉之间产生多态性,共出现116个多态性位点;45 对引物在海岛棉之间产生多态性,共出现111个多态性位点;79对引物在陆地棉和海岛棉之间产生多态性,共出现260个多态性位点;36对引物在陆地棉之间、海岛棉之间同时出现多态性。进一步聚类分析后表明,海岛棉和陆地棉分别聚在了一起。