陆地棉与野生斯特提棉远缘杂种性状鉴定及遗传解析

棉花远缘杂交是种质创新和新品种选育的重要途径。以实验室前期合成的陆地棉与野生斯特提棉远缘杂种为材料,对其进行形态学、细胞遗传学及SSR分子标记鉴定。形态学分别从植株、叶片和花三方面进行了双亲和杂种的分析比较,结果表明杂种植株高于双亲,叶片大于双亲,表现出显著的杂种优势;叶色与父本相近,为翠绿色,杂种花基部花斑与父本相近,为深红色;细胞遗传学上对杂种进行了花粉母细胞减数分裂观察,结果表明不育杂种F_1在减数分裂过程中出现许多异常行为,其中二分体占24.00%,三分体占10.40%,四分体占40.60%,多分体占25.00%。在四分体中,正常四分体占72.91%,异常占27.09%,以至于最后形成很多异常花粉粒,所占比例为24.00%,正常花粉粒占76.00%,这是杂种不育的主要原因;最后通过SSR分子标记鉴定结果表明,杂种F1不仅扩增出双亲的互补带,还扩增出双亲没有的特异性条带,遗传成分比例分别为:父本占7.69%,母本占34.62%,双亲的互补带占23.07%,特异性新带占34.62%,既表明在杂交过程中发生了基因重组,也从分子水平证实了该杂种是陆地棉和斯特提棉的真杂种,同时为棉花遗传育种和种质创新提供了有价值的材料。

陆地棉与拟似棉异源六倍体的合成与性状鉴定

远缘杂交及多倍化是棉花种质创新的重要途径,通过陆地棉与野生拟似棉远缘杂交并加倍获得可育的杂种后代,为利用拟似棉中的优良基因拓宽陆地棉的遗传多样性提供理论依据和新材料。本研究以陆地棉为母本、拟似棉为父本杂交合成F1并采用秋水仙素进行染色体加倍,获得异源六倍体植株,对其进行形态学(叶片表型)、细胞学(气孔密度、气孔长度、保卫细胞对中叶绿体数、花粉粒直径)、生理生化指标(SOD、POD、CAT、可溶性蛋白及叶绿素荧光参数指标)鉴定。通过流式细胞鉴定筛选出了3株六倍体植株。六倍体与三倍体及亲本性状统计结果显示,六倍体叶形指数与陆地棉无显著差异,说明六倍体叶形整体偏向陆地棉,而三倍体远缘杂种更多偏向父本拟似棉,六倍体叶面积及气孔长度增大、保卫细胞中叶绿体数显著增多;六倍体花的表型性状介于双亲之间,花粉粒直径大于三倍体呈极显著差异,六倍体正常花粉粒比为73.25%,三倍体正常花粉粒比为51.13%,说明六倍体育性在恢复;六倍体叶片中SOD、POD、CAT及可溶性蛋白含量显著大于其他世代;六倍体较其他世代最大荧光产量Fm差异显著,初始荧光Fo、叶片可变荧光Fv、原初光能转化效率(Fv/Fm)、PS II潜在光化学效率(Fv/Fo)以及开放的PS II捕获的激发能的效率(Fm/Fo)均表现出极显著差异。综合结果证明通过杂交加倍成功合成了陆地棉与拟似棉异源六倍体新种质,同时发现六倍体在抗逆性及光合作用表现优于三倍体。