棉花原生質(zhì)體培養(yǎng)和原生質(zhì)體對稱融合研究.pdf

1、棉花是世界上最重要的天然纖維作物，也是世界上產(chǎn)量第二位的油料作物；同時是世界上附加值最高的作物。大約棉花價值有90％附加于棉纖維，然而，棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)正在逐步下降，尤其是過去的十五年。這種下降趨勢歸因于棉花品種資源遺傳多樣性的全面流失，作物對環(huán)境脅迫脆弱性的增加。根據(jù)增加棉花基因庫多樣性的迫切需要，棉花改良計劃正在轉(zhuǎn)向于多種分子育種技術(shù)的應(yīng)用和資源的利用。豐富的棉花野生種(Gossypiumspp.)是栽培棉遺傳改良重要的種質(zhì)資源和

2、更新資源，并成為寶貴的遺傳資源庫，對棉花的遺傳改良有著重大的現(xiàn)實和理論意義及潛在的應(yīng)用價值。由于野生種和栽培種親緣關(guān)系較遠，雜交往往很難成功，或者F1代沒有育性，或育性很低。尋求把野生棉的有益基因轉(zhuǎn)入到栽培種中去的途徑對于栽培棉種的遺傳改良具有重要意義。利用生物技術(shù)進行棉花的種質(zhì)資源創(chuàng)新是一條有效途徑，我們擬通過體細胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)和原生質(zhì)體融合創(chuàng)造新的棉花種質(zhì)。本研究內(nèi)容主要涉及到野生棉的體細胞胚胎發(fā)生和植株再生；陸地棉和野生棉的

3、原生質(zhì)體培養(yǎng)及植株再生；栽培棉種和野生棉的原生質(zhì)體對稱融合及雜種植株再生。本研究取得的主要結(jié)果如下： 1.從9個野生棉種中誘導(dǎo)出愈傷組織，其中從G.davidsonii，G.klotzschianum，G.raimondii和G.stocksii愈傷組織通過體細胞胚胎發(fā)生得到正常的再生植株。從G.aridum也可以得到形態(tài)不正常的再生植株。G.anomalum，G.africanum，G.thurberi和G.bickii的愈傷

4、組織仍處于非胚性狀態(tài)。詳細地研究了胚性愈傷組織的誘導(dǎo)和保存、促進體細胞胚成熟和植株再生與移栽的方法和途徑，基本建立起一套適合野生棉體細胞培養(yǎng)操作程序。其中2，4-D/KT對所有供試棉種愈傷組織誘導(dǎo)都很有效；不同激素組合、糖源，懸浮培養(yǎng)，環(huán)境脅迫等能夠不同程度地有效地促進胚性愈傷組織形成、體細胞胚成熟、萌發(fā)和植株再生；野生棉的胚性愈傷組織在含有IBA0.984μM，KT0.232μM的MSB固體培養(yǎng)基上保存4年多，仍然具有分化能力，這樣就

5、可以提供大量的實驗材料。 這是首例報道從多個野生棉通過體細胞胚胎發(fā)生得到再生植株。 2.從2個陸地棉Coker201和YZ1的多個不同外植體(胚性細胞懸浮系、胚性愈傷組織、體細胞幼胚、下胚軸、幼根和葉片)分離原生質(zhì)體進行培養(yǎng)。其中Coker201的6個外植體來源的原生質(zhì)體培養(yǎng)都得到再生植株，但是不同來源的原生質(zhì)體的植板率差異顯著。胚性細胞懸浮系分離的原生質(zhì)體的植板率為10％，胚性愈傷組織和體細胞幼胚分離的原生質(zhì)體的植板率

6、為6％，下胚軸、幼根和葉片分離的原生質(zhì)體的植板率不到2％。從YZ1的胚性細胞懸浮系、胚性愈傷組織、體細胞幼胚分離的原生質(zhì)體培養(yǎng)得到再生植株，植板率比Coker201相同來源的低1％到2％。 從野生棉G.klotzschianum的體細胞幼胚和胚性細胞懸浮系分離的原生質(zhì)體進行培養(yǎng)得到再生植株，植板率為6-8％，RAPD分子標記擴增結(jié)果分析表明這些再生植株具有遺傳同質(zhì)性。 本研究重點分析了原生質(zhì)體分離的酶液組合，培養(yǎng)密度和激

7、素組合等因素對原生質(zhì)體持續(xù)分離、愈傷組織再生的影響，已經(jīng)建立了比較成熟的原生質(zhì)體培養(yǎng)體系。 3.本研究中開展了8個組合的原生質(zhì)體在電場介導(dǎo)的融合。Coker201+G.klotzschianum，Coker201+G.davidsonii，Coker201+G.bickii，Coker201+G.stockii這4個組合再生出形態(tài)上介于融合雙親之間，偏向于野生棉親本的植株。細胞學(xué)和細胞流式儀檢測再生植株表明它們是六倍體，或近六倍

8、體的非整倍體，為體細胞雜種。RAPD和其它分子標記分析表明，大多數(shù)檢測的再生植株擴增帶型含有雙親之和。Coker201+G.klotzschianum，Coker201+G.davidsonii這2個組合的雜種植株可以在培養(yǎng)溫室里開花，而在室外比較困難；Coker201+G.bickii，Coker201+G.stockii在室外的秋季和冬季的溫室里開花結(jié)鈴。這些組合的育性比較高，可能與光周期反應(yīng)有關(guān)。同時，得到G.arboreum+G