全 文 ：陆地棉 义比克氏棉及草棉丫比克氏棉
种间杂种的研究
梁正兰 姜茹琴 钟文南
t 中国科学院遗传研究所 , 北京 )
比克氏棉 ( G . bz’c 形1 rP ok h . ) 是原产澳大利亚的棉属野生种 ,过去暂定为 c 染色体组 . 这
个种不仅难和其他棉种杂交 , 而且和 c 组的种杂交也不能成功 . 近来根据组型鉴定和生化分
析等资料 ,有人建议将它划归一个新的 G 、 染色体组 l[J .
这个种具有很多引人注目的特性 ,例如 : 植株各部都具有棉毒素可以减低虫 口 ,而种胚却
没有棉毒素可提供食用蛋白 , 是培育种子无棉毒素品种的理想亲本 . 而且能大量开花棉铃也
不脱落 . 以及茎叶密布刚毛能阻碍刺吸 口器昆虫为害等 . 但由于杂交困难 , 至今未能将其有
用特性转移到陆地棉中来 .
一 、 材 料 和 方 法
杂交组合 1 9 8 0 年为紫绒草棉 ( G . 肠劝ac 。 , L . ) x 比克氏棉 ; 1 9 81 年为科遗 1 81 (陆
地棉 , G . hi 。沼“ m L . ) x 比克氏棉 .
杂交及激素处理 杂交方法同一般 , 从授粉当天下午开始 , 分别用 G A 、 5 0 pp m , N A A
4 o P m 滴进杂交铃苞叶内 ,每天滴一种交替使用 ,各滴 5 次 ,一毫升药液滴五朵花 .
胚胎培养 授粉后 30 天 (草棉作母本 ) , 40 一 45 天 (陆地棉母本 ) 时采铃 ,进行胚胎培
养 , 用怀特培养基 ( 193 4 ) , 将 p H 从原来的 5 . 6 改变为 7 . 试管苗长 出真叶后移入盆中〔2] .
F
、 嫁接和回交 将 F , 嫩枝嫁接到陆地棉砧木上 ,再用陆地棉花粉回交 .
二 、 试 验 结 果
19 8 0 年获得了紫绒草棉 x 比克氏棉 P 、 两株 , 198 1年得到了科遗 1 l8 x 比克氏棉 P 、 一株
(图 l ) , 这一株在以后作了嫁接 . 198 1一 19 8 3 年分别对两组合的 F : 及后一组合的 B c , 进行
了考察 .
L 试验处理的效果 表 1数据说明 ,外施植物激素显著提高了结铃率 , 两个组合分别达
到了 为 . 4一 10 % , 对照 (不喷 )都是零 . 但是所得胚数及其发育状况却有很大差异 . 陆地棉作
母本得到的大胚数很少 , 胚较正常 ;草棉作母本时大胚数多 , 但胚根萎弱不能生长 , 一般培养
10 天后即坏死 .
除上列组合外 , 还先后用过五个陆地棉和两个中棉品种作母本与比克氏棉杂交 , 结果发
现 : 凡用 A 组作母本的组合都比 A D 组作母本的组合每铃平均胚数多 10 倍以上 , 但胚根都有
本文 1 9 8 4 年 3 月 23 日收到 .
1 5 2 6 科 学 通 报 1 9 8 4 年
表1 外施植物激素对种间杂交的作用
严重缺陷 ,得到的胚数虽多而成株率却很低 . A D 组作母本时每铃胚数虽很少 ,但胚发育比前
者稍好 , 在精心培植下仍能得到少数植株 .
.2 杂种 F ` 的细胞学及同工酶鉴定 用陆地棉 x 比克氏棉
体数目 ,多数细胞为 39 个上下 (图 2 ) . 花粉母细胞则很难看到
正常分裂相 ,小抱子发生过程出现种种畸形现象 ,如花粉母细胞
萎缩解体 , 还有单分体 、二分体 、三分体 、畸态四分体及畸形多抱
体 , 由这类小抱子形成了各种畸形的花粉粒 , 经测定都没有生活
力 .
采用茎顶端幼叶作材料 , 用等电聚焦电泳 ( p H 4一 6 ) 做了
过氧化物酶同工酶鉴定 , F : 既具有父本也具有母本的条 带 , 属
双亲的互补类型 ,显示了明显的杂种性质 (图 3 ) .
3
. 杂种的育性 草棉 欠比克氏棉 F : : 19 81 一 19 83年大量
开花不结铃 ,花药不裂 ,个别花能少量散粉但无生活力 .
陆地棉 x 比克氏棉 lP : 花药不裂不能结实 ,但用它作接穗
的七个嫁接株 , 在陆地棉砧木的教养下再用陆地棉 (科遗 2 号 )
回交 ,其中两株 l( 号 、 2 号 ) 于 19 8 2 年晚秋及冬季低温室内分
别结了 2 个和 3 个回交铃 ,平均每铃种子 , 粒 . 19 8 3年又用四
个陆地棉品种 (科遗 1 81 、 启丰 1 号 , 8 6 一 1 , 爱 s J一 1 ) 的等量混
合花粉回交 ,七月下到八月中所作回交均未收到种子 ,而八月中
F : 作材料 , 观察了根尖染色
图 3 陆地棉 ( 罕 ) 、 比克氏棉
(了 )及其 F : 过氧化物酶同工
酶酶谱
旬以后所作的回交中 , 除 1 号 、 2 号株又分别结了 2 个和 3 个铃外 , 3 号株首次结了 14 个铃 ,
三株合计收回交铃 21 个 ,种子 1 72 粒 . 其余四个嫁接株及 F : 母株虽同样做了回交 , 但都未收
到种子 . 根据两年结铃情况 ,杂种 F : 通过嫁接教养后能在有利条件 (凉爽 、 短日照 ) 下回交结
籽 , 属于雄性不育雌性低育类型 .
回交一代 : 1夕8 2年冬温室收获的首批回交种子播种后 , 198 3 年得到了六个 BC ` 植株 , 仍
为雄性不育 (花药不裂 ) , 六株中除两株因生育缓慢回交铃尚未吐絮外 , 其余四株截止 10 月底
已收获大量回交铃 ,有种子铃数为回交花数的 69 . 6一 97 . 2% , 见表 2 .
.4 杂种 从 、 B cl 形态特征的比较观察 ( l) 陆地棉 x 比克氏棉 F : 及 B cl : 19 8 2 年
第 2 4 期 科 学 通 报 1 5 2 7
图 1一2 、 4一 9杂种与其亲本性状的比较
1
.陆地棉 (科遗 8 1) 1又比克 氏棉 F, 正在开花的植株 ; 2 . 陆地棉 K 比克氏棉 F : 根尖染色体数 ; 4 . 陆地
棉 x 比克氏棉 F : 铃 、 曹 、苞与其亲本比较 ; 5 . 陆地棉 x 比克 氏棉 F ; 叶形与其亲本比较 ; 6 . 陆地棉又
比克氏棉 B c : 植株的花 、 幼铃及蓄 ; 7 . 紫绒草棉又比克氏棉 F : 铃 、粤 、 苞与其亲本的比较 ; 8 . 紫绒草
棉 K 比克氏棉 F : 花部与其亲本的比较 ; 9 . 陆地棉 K 比克棉回交种子的纤维与其亲本的比较
对 F : 的调查结果列人表 3 , 茎色 、 叶裂数 、 花斑形色 、苞形及齿数 、粤齿形态 、 铃径及室数等性
状都表现为中间型 (图 4 、 5 ) , 此外 , 有些野生父本的性状则表现为显性 , 例如 , 开花 习性 :
F ` 下部果枝上的花极小 (长 s m m ) , 花冠直至干枯也不开放 , 实行闭花受精 . 同株的中上部果
1 5 2 8 科 学 通 报 1 9 8啥年
表 2 陆地棉 x比克氏棉 B C, 植株结铃情况
兰…州缨座竺吟` } 4 7 】 4 3 】 9 , · 5 { ` 4 5
2 】 3 6 } 3 5 { 9 7· 2 { ’ 2 9
3
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0
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·
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每 铃 种 子 数
一色兰一巨掣纽仁三三二
1
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1
3
·
6
}
7
}
3
·
9
’
}
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3
·
3
’ } 斗 } 2
·
2
枝则着生大花 (长 肠 m m ) , 正常开放 ,实行开花受精 . 母本陆地棉从未有过这种习性 . 花色 :
父本粉红对母本乳白为显性 . 苞叶着生特征 : 父本三个苞片向外张开 , 蕾铃裸露 ,母本苞片紧
包蕾铃 , F` 具有野生父本特征 . 此外 , F : 茎叶茸毛密布一般为 7一 9根一簇的硬毛 , 和父本相
像 .
1 9 83 年对六个 B CI 植株做了比较观察 , 发现六株间的形态性伏大体一致 ,未见显著分离 ,
叶形 、铃形 、苞形等仍为中间型 ,但和 F ; 比则更加倾向于陆地棉亲本 。 而另一些性状如花瓣粉
红具大紫斑 、苞叶外张露出蕾铃等 ,则仍然保持着比克氏棉的特征 (图 6 .)
( 2 ) 草棉 x 比克氏棉 F , : 这一组合的 lF 性状和陆地棉 x 比克氏棉 玩有些相似 , 叶片全
表 3 陆地棉 x 比克氏棉 F , 与其亲本间形态性状比较
性 状 科遗 1 8 1 t 孚少 比克氏棉 (了 )
茎色
茎叶茸毛特征
叶裂数
开花习性
日光红
稀 、柔毛 、 单根或2一 4根簇生
5
花冠开放开花受精
花冠长度 ( c m )
花瓣颜色
花斑形色
花药颜色
苞形及齿数
苞着生特征
等齿形状
铃直径 ( m m )
铃室数
铃腺点
乳白
无斑
孚L白
三角形 , 1 4 , 嘴齿
苞片包蕾铃
波状 一锯齿状
4 l
4一 5
较不明显
青
密布硬毛 , 多 7一 9根簇生
全缘一 2或 3 裂
下部花不开 ,闭花受精中上部花开放 ,开花受精
小 (闭花受精 ) : 0 . 5大 (开花受精 ) : 叮. 弓
粉红
大斑 ,深紫
粉红
针状 , 无齿
苞片张开 ,蕾铃裸解
针状
9
3一 5
明显
F .
日光红
密布硬毛 ,多 7一 9根族生
全缘一 2或万袭
同父本 `
同父本
粉红
中等大 ,紫
乳白
披针形 , 3一 5齿
同父本
锐三角形
17
一
2 1
3一 4
中间型
表 4 陆地棉 x 比克氏棉 B C t 、 B C : 种子及纤维与亲本比较
一一一、一:。娜。性 状 科遗 1 6 1 ( 罕 ,) 比克氏棉 (了 )白一般 深棕极强
5
.
3
中间型
内j
舟j八U.` Jfj
:
,.
口、JOnU..1, .j只甘砚日ó
:
,
一、夕西jlJ月O,j
纤维颜色
纤维强度
绒长 ( r n m )
衣分 ( % )
衣指〔克 )
籽指 (克 )
子叶腺休
1 1
。
多 中间型
第 2斗期 科 学 通 报 1 529
缘到 , 裂 ,为父本 (全缘到 3 裂 )和母 本 ( 3一 , 裂 )的中间型 ;苞叶呈披针形 3一 5齿 , 也是中间
型 (图 7 ) . 此外 , 花色粉红具紫斑 (图 8 ) ; 下部果枝的花特小且不开放 , 中上部果枝的花大 ,
正常开放 ;花部密腺着生在苞外基部 ,不同于母本 (苞内 )而和父本相同 ; 嫩茎及叶背密布 7一 9
根一簇的硬毛像野生父本 .
5
.
B C
: 、
B C
Z 种子及纤维特征 对 F : 植株所结回交种子 ( Bq ) 及 BC ` 植株第二次回
交的种子 (丑q ) 做了考察 ,见表 4 及图 9 .
三 、 讨 论
本试验结果说明 ,通过激素处理及胚胎培养能得到栽培棉 x 比克氏棉 F : 杂种 . 陆地棉 x
比克氏棉的 F , 经过陆地棉的嫁接教养后成为雌性可育 , 在凉爽及短日照条件下回交能收到种
子 , B q 株的雌性可育程度有所提高 . 采用上述试验方案对克服种间隔离能取得一定 的进
展 。
国外迄今用比克氏棉杂交成功的事例还不多 , st ew ar t 和 H s u 曾用胚珠培养法得到 爱
sJ
一 I X 比克氏棉 F : 不育株 , 后因课题改变未继续试验 (私人通信 , 1 9 7 9 ) 。 在我国除我组用草
棉和陆地棉杂交成功外 , 江苏农科院得到过中棉 x 比克氏棉 lP 幼苗闭 , 山西农大获得了中棉
x 比克氏棉 F : 结实株 t’1 。 这些进展为向栽培品种转移比克氏棉的有益性状准备了有利条件 .
参 考 文 献
E d , at d s
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G
.
A
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e t a l
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e a ,
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J
. ` , 二以 . & yC ot l
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1 1 ( 1 9 7 9 )
,
3 : 3 67一3 7 2 .
梁正兰 、 孙传渭 、 刘棣良、 姜茹琴 , s e ie r: it a 5 1` l ie a , 2 1 ( 1 97 8 ) , 呼: 3咯5一5 5 5 .
钱思颖 ,江苏农业科学 , 19 83 , 8: 斗5一 4 9 .
李炳林 、张新润 、 王云 , 中国棉花 , 9 ( 1 9 92) , :4 巧一 1.6
ó .J, .J,几一I心且2fj呼rL.L.`
1 5 3 0 科 学 通 报 1 9 8 4 年