种子无腺体植株有腺体棉花异源四倍体新种质的育成和研究

用亚洲棉和比克氏棉杂交,获得异源二倍体杂种(A_2G),杂种不育。对其进行染色体加倍,得到可育的异源四倍体(A_2A_2GG),但不生根,幼苗天亡。用化学诱导和筛选方法获得胚根生长正常,能直接栽种成活的异源四倍体新种质,且当年开花结实。异源四倍体植株的主要性状介于亚洲棉和比克氏棉之间,偏比克氏棉,并完全保留了比克氏棉种子无腺体植株有腺体的特性。细胞学观察表明,异源四倍体的染色体数为52;减数分裂中期Ⅰ,染色体大多数能配对成环状二价体,二价体交叉值为1.83,染色体构型比例为2.75Ⅰ+24.5Ⅱ+0.25Ⅲ;后期Ⅰ,染色体平均分配二极,形成正常的四分孢子体。

棉花叶片性状(厚度和油点密度)与其对绿盲蝽抗性的关系

为了明确棉花叶片性状(厚度和油点密度)与其对绿盲蝽Apolygus lucorum(Meyer-Dür)抗性的关系,以期为棉花抗盲蝽品种(系)选育提供理论依据,本研究选用对绿盲蝽有不同抗性的20个棉花品种(系)为材料,分别测定其叶片厚度、表皮层厚度和油点密度。结果表明:晋棉26、冀丰989、常D、亚洲棉对绿盲蝽表现为高抗;棉花叶片厚度、表皮层厚度和油点密度在不同生长期均有差异;棉花对绿盲蝽的综合抗性指数与其铃期叶片表皮层厚度和油点密度有显著相关性(y=20.673+0.415x,R2=0.305,P=0.012;y=1.049+0.049x,R2=0.207,P=0.044)。结果显示,在一定的生长期,叶片表皮层厚和多油点棉花品种可以减少绿盲蝽的危害。

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。

棉花不同腺体类型的棉酚高效液相色谱测定及其生物特性表征

运用高效液相(HPLC)方法对新近育成的特殊和普通的无腺体陆地棉及特殊和普通的有腺体陆地棉及海岛棉等多种遗传类型品种材料的棉酚含量进行了比较研究.实验以一反向C18色谱柱为固定相,甲醇 0.5%的醋酸90∶10为流动相,流速为0.8mL·min-1,建立了分离度好、准确而快速的棉酚HPLC测定方法:其最低检测限量3×10-6g/mL-1,精密度(RSD)和准确度(RME)均小于10%,回收率为100.4%～103.2%.分析表明,不同遗传类型品种材料种子的棉酚含量差异极大.通过准确的高效液相分析展示出各种遗传类型尤其是特殊腺体类等珍贵资源.

亚洲棉×比克氏棉异源四倍体子叶腺体延缓发生特性的研究

本研究对亚×比异源四倍体种子及植株各器官的色素腺体密度、大小和棉酚含量进行了观察和测定,对亚×比异源四倍体幼苗进行了腺体发生和棉酚含量的动态研究。从生化角度进一步证明亚×比异源四倍体具有种子无腺体、植株有腺体的特性。研究结果还表明,亚×比异源四倍体从种子无腺体到植株有腺体的过渡时期为种子萌发时的子叶展开期;并提出了“腺体细胞”和“腺体原”的概念。本文对亚×比异源四倍体腺体形成及棉酚合成部位等问题进行了讨论。

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。

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。

低酚棉育种研究进展

综述了低酚棉育种的发展概况及低酚棉无腺体性状的遗传规律,分析了棉酚腺体的分子育种进展及无腺体性状在杂种优势利用中的价值,并对低酚棉进一步研究进行了展望。

棉酚腺体的遗传分析及低酚棉分子育种研究进展

棉酚是一种存在于棉酚腺体的倍半萜烯类化合物。由于它的抗虫性和毒害性,在棉花育种中颇受重视。从低酚棉腺体的质量性状、数量性状、经济性状等方面的遗传特性进行了综述,分析了低酚棉的分子育种研究进展,并对低酚棉今后的进一步研究进行了展望。

棉花染色体工程育种

用染色体工程技术将G染色体组的野生二倍体比克氏棉种与A染色体组的栽培二倍体亚洲棉种合成 [AG]复合染色体组亚比棉 ,再与 [AD]复合染色体组的陆地棉种、海岛棉种组合成 [A、D、G]三个染色体组的异源四倍体 ,拓宽了棉属遗传资源 ,为选育具有突破性状的棉花新品种创造培育出了新种质 ,并探索出棉属种间基因转育的创新技术。

陆地棉突变体腺体形成时期的基因表达谱

为了解棉花腺体形成时期相关基因的表达谱,分别抽提陆地棉湘棉-18和N5在腺体形成时期的RNA,采用Affymetrix芯片,扫描采集数据后进行分析。结果显示,在腺体形成时期有明显差异表达的基因共有514条,包括209条上调基因和305条下调基因;在514条差异表达基因中有275条(53.5%)与GenBank中已知的基因具有较高的相似性,这些基因主要涉及防御反应及异戊二烯生物合成等,有239条(46.5%)在GenBank中无任何注释。KOBAS分析结果显示,这些差异基因在KEGG数据库上涉及19条生化途径。说明,腺体形成过程是一个复杂的基因网络调控过程,涉及多条萜类化合物生物合成途径及其他与防御基因相关的途径。

陆地棉叶形及棉酚腺体变异的遗传研究

阔叶、有棉酚腺体陆地棉干种子经250Gy60Coγ射线辐照,在M1代筛选到鸡脚叶γ-1、γ-2和γ-5突变体。3株突变体自交后代(M2)中,阔叶∶鸡脚叶∶超鸡脚叶的分离比例符合1∶2∶1;γ-1和γ-2自交后代中的所有棉株均有棉酚腺体;γ-5自交后代中,有棉酚腺体株∶无棉酚腺体株的分离比例符合3∶1,阔叶、有棉酚腺体株:阔叶、无棉酚腺体株∶鸡脚叶、有棉酚腺体株:鸡脚叶、无棉酚腺体株∶超鸡脚叶、有棉酚腺体株∶超鸡脚叶、无棉酚腺体株的分离比例符合3/16∶1/16∶6/16∶2/16∶3/16∶1/16。该结果表明,3株突变体的叶形变异由1对不完全显性基因控制,γ-5的无棉酚腺体基因由1对隐性基因控制,且γ-5的叶形基因与棉酚腺体基因为独立遗传。通过对γ-5自交后代各种变异株的SSR标记研究表明,BNL3649、BNL2440及BNL1414为候选标记,为进一步对突变基因进行定位奠定了基础。

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。

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。

棉酚合成及棉花腺体形成相关基因的研究进展

棉酚是限制棉籽开发利用的重要因子。培育低酚棉,特别是采用基因工程方法创制低酚棉是解决棉籽开发利用难题的关键。棉酚合成以及棉酚储存场所棉花腺体形成相关基因的研究,是基因工程创制低酚棉的基础。综述了国内外对于棉酚合成途径、棉花腺体形成相关基因的研究进展以及利用基因工程手段创制低酚棉的相关实例,以期为相关研究者提供参考。

棉花色素腺体的研究进展

解除棉酚对于棉花综合利用的限制,将会大大提高植棉收益,有助于促进棉花产业升级,而培育低酚棉是解决这一问题的关键。从棉花色素腺体的形态建成、色素腺体与棉酚的关系和色素腺体的遗传三个方面对棉花色素腺体的研究进展进行了综述,并阐述了已有研究成果对于今后色素腺体形成机理研究及棉花新品种培育的作用。

棉花腺体形成相关的miRNA差异表达研究

植物miRNAs在基因表达、生长、发育等方面有十分重要的作用.本实验以棉花显性无腺体近等基因系为材料,利用miRNA基因芯片杂交技术,分析与腺体形成相关的miRNA的差异表达.结果表明,棉花腺体形成期共有30个miRNA有差异表达,其中表达上调的miRNA有24个,分别属于miR156,miR157,miR166和miR390家族.表达下调的miRNA有6个,分别属于miR149,miR169,miR289,miR705,miR1224和miR1227家族.miRNA家族作用的靶基因分析发现主要分布在发育、分化和多细胞机体分化等几类,这些miRNAs可能在细胞分化和腺体的形成中发挥重要作用.