全 文 ：浙 江 农 业 大 学 学 报 , 5 ( ; ) : 3 9一 4 4 , ; 。 s 。
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棉属中染色体倍性与叶片气孔性状的关系
宋 平 王 志安 王志宁
( 浙江农业大学农学系 )
摘 要 观 察 了 棉 属 (G 。 s : yP ￡。耐不同染色体组、 不同染色体倍性的种间杂种及其加倍后代的 2 8 个材料的
叶片气孔 , 测定 了气孔密度 、 气孔保卫细胞的大小及其中叶绿粒数目 . 结果 表明 , 不 同染色体组间 、 不同棉种间
和不 同染色体倍性间在这 些性状上均存在明显的差异 . 这些差异的总趋势是染色体倍性间> 染色体组间 > 种 间 >
种内 . 染色体倍性提高 , 气孔保卫细胞的大小及其中叶绿粒数目增加 , 而气孔器密度减小 . 认为 叶片气孔保卫细
胞中的叶绿粒计数配合保卫细胞大小和气孔器密度的测最 , 可以用于不同染色体倍性棉花植株的鉴定 .
关键词 棉属 , 气孔性状 ; 染色体倍性
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d e n s i t了 , s i z e o f s t o m a t a l g u a r d e e l ls a n d t h e ir e h lo r o P la s t id n u mb
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叶片上的气孔是植物 与外界进行气体交换的通道 . 叶片气孔保卫细胞的大小及其中叶绿
粒数 目的测定 , 早已作为一种测定染色体倍性水平的快速方法 , 应用于首偿 、 桑 、 马铃薯 、
红三叶草 、 甜菜等作 物仁2 ’ ? , . 在 棉 花 中 , C h a u d h a r i 和 B a r r o w ( 1 9了5 ) 观 察 到 海 岛棉
( G o s s , p i u m b a : b a d e n s。 L
.
) 的单倍体 ( Z x = 2 6 ) 与四倍体 ( 4 x = 5 2 ) 的叶片气孔 ’保卫细
胞中的叶绿粒数 目的比例为 1 : 2 , 与它们的染色体数目的比例相同 , 并指出气孔保卫细胞中
的叶绿粒计数 , 是在任何生长阶段分辨单倍体和四倍体植株迅速而正确的方 法 3[] . 华中农学
院也观察了不 同倍性棉株的气孔保卫细胞中的叶绿粒数 目〔 ,」.
本试验以棉属不 同染色体组的代表种 、 不 同染色体倍性的种间杂种及其染色体加倍后代
的植株为材料 , 观测叶片上的气孔器密度 (单位面积上的气孔器数目 ) , 气孔保卫细胞的大小
及其中叶绿粒数目 , 从而分析鉴定这些性状与棉属不 同染色体组和染色体倍性水平的关 系 ,
收稿 日期 : 1 9 38 一。 3一 Z j
4 q 阶 江 衣 业 大 学 学 报
1 材料和方法
1
.
1 材料 供试材料共 82 个 , 它们是 :
1
.
1
.
1 二倍体 ( Z x = 2 6 ) 敦煌草棉 ( G . 人。 乙ac o m L . , A , ) 、 安 西 草 棉 、 完 紫 中棉
( G
.
a沁 o , e : m L . , A : ) 、 小白花中棉 、 异常棉 ( G . a : o 二 a l: 二 W a w r . & P e y r . , B l ) 、
澳洲棉 ( G . a o s t r u l。 F . M t: e l l , C ) 、 斯 特 提 棉 ( G . “ u : t f a ” 、 , J . 玉1 . W i l l i: , C : ) 、
瑟伯氏棉 ( G . t入u ? ,乙e : 1 T o d . D , ) 、 雷蒙德氏棉 ( G . : a im o : d i i U lb r . , D 。 ) 、 戴 维 逊氏
棉 ( G . d a , id s o : 11 K e l l , D 3 _ d ) 、 司笃克 氏 棉 ( G . : to e ks i i M a s t . i n 工l o o k . , E , ) 、 索
马里棉 ( G . : o 扭 a le n s 。 I王u t e il . , E Z ) 、 长 警 棉 ( G . l o n g i c a l万x H u t e h . & L e e , F ) 、
比克棉 ( G . b ic ki i P r o k h , G ) 、 ( 完紫中棉 又安西草棉 ) F : ;
1
.
1
.
2 三倍体 ( 3 x = 3 9 ) 陆地棉河南 7 9 号 ( G . h i r s u t u m L . , ( A D ) , ) X i飞穿蒙德氏
棉 F : 、 陆地棉河南 79 号 x 异常棉 F , 、 陆地棉 D E S 一 24 x 斯特提棉 F , ;
1
.
1
.
3 四倍体 ( 4 x = 5 2 ) 陆夏地棉品种岱 字 15 一号、 洒 棉 2 号 、 钱 江 9 一号、 河 南 79 号、
海岛棉品种米 奴 非 10 号 、 岱字 15 号 火 米 奴 非 10 号 F , , ( 完紫中棉 X 安西草棉 ) F ,双二
倍体 ,
1
.
1
.
4 五倍体 ( s x = 6 5 ) ( 陆地棉河 _南 79 号 X 异常棉 ) F , 双二倍体 义 陆地棉钱 江 9 号
F
; 1个 ,
1
.
1
.
5 六倍体 ( 6 x = 78 ) ( 陆地棉河南 79 号 x 异常棉 ) F : 双二倍体 l 个 ;
1
.
1
.
6
, \ 倍体 ( s x 二 10 4 ) ( 陆地棉岱字 15 号 只 海岛棉米奴非 10 一号 ) F , 双二倍体 1 个 .
以上三倍休 、 五倍体 、 六倍体和八倍体植株材料都经过花粉母细胞的染色体数目鉴定 .
1
.
2 观察方法 各供试材料在植株生长盛期 , 分别选定若干棉株 , 于上午 10 时左右 , 在其
主茎中上部摘取成熟叶片 , 带回室内 . 按 C h a u d h ar i 和 B ar or w 的方法 , 在 叶 片`中脉附近
撕下下表皮 , 用碘 一碘化钾溶液染色 . 在显微镜下 , 随机选取每张叶片 _ _仁的 30 个 气 孔器 ,
分别测定气孔保卫细胞的长度和宽度 , 保卫细胞中的叶绿粒数目 , 并取 10 个 视 野 , 测量气
孔器密度 ( 单位叶面积上的气孔器数 目 ) . 对所测数据进行相关分析 .
2 结果和分析
2
.
1 叶片气孔器密度及其性状的差异
观察结果表明 , 不同棉种气孔保卫细胞中的叶绿粒数 目存在明显差异 . 由表 1 可见 , 二
倍体棉种内 , 叶绿粒数 目最多的是斯特提棉 , 最少的是索马里棉 , 两者相差 4 . 6 个 . 不 同棉
种气孔保卫细 胞的长度相差较大 , 最长的司笃克氏棉比最短的安西草棉 长 1 2 . 1微 米 , 而气
孔保卫细胞宽度上的差异则相对较小 . 至于气孔器密度 , 差异更大 . 斯特提棉高达 30 1 . 5 个 /
毫米 “ , 比瑟伯氏棉 1 2 2 . 1 个 /毫米 “多一倍以上 .
与二倍体种相比 , 四倍体棉种陆地棉的不 同品种和海岛棉之间 , 无论在叶绿粒数 目 , 还
是在保卫细胞的大小和气孔器密度上 , 彼此都比较接近 , 差异很小 . 这是因为它们都是四倍
体栽培种 , 同属 ( A D ) 染色体组 , 遗传背景相近 ,
1期 宋 平等 棉属中染色体倍性与叶片气孔性状的关系 4 1
不 同染色体组间叶片气孔保卫细胞的大小及其叶绿粒数目的差异 , 除 E 染色体组的司笃
克氏棉和索马里棉以外 , 同一染色体组内不同棉种间 , 气孔保卫细胞的大小及其叶绿粒数目
都比较接近 , 差异很小 . 但是 , 在不同的染色体组之间 , 气孔保卫细胞的大小及其叶绿粒数
目的差异很大 . 表 1 的资料表明 , 二倍体染色体组中 , 气孔器密度以 C 染色体组为最多 , B
染色体组最少 , 其顺序是 C > G > F > A > E > D > B ; 气孔保卫细胞长度 和宽度的大小顺
序分别是 E > C > F > D > A > B > G和 E > F > C > A > D > B > G , 两者较为一致 ; 保卫
细胞中的叶绿粒数 目的多少顺序是 C > A > F > G > E > D > B . 由此可见 ,不 同染色体组间
在气孔性状上的差异要比染色体组内不同种之间的差异大 . 可是 , 染色体组间气孔密度 、 叶绿
粒数 目和气孔保卫细 胞的长宽三个性状的大小排列顺序不尽相同 , 前两者较为接近 .
表 l 不同棉种间叶片气孔性状的比较
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9 士 2 . 2 1 1 . 3士 2 . 6
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.
8士 1 . 3 1石 . 7士 1 . 8
1 9
.
9 1石 . 4
2
.
2 染色体倍性与气孔器性状的关系
对 6 个不 同染色体倍性材料的观察数据进行了相关分析 . 结果表明 , 棉花叶片气孔保卫
细胞的长度和宽度与叶绿粒数目之间存在明显的正相关 ( 表 2 ) . 但 是 , 染色体数 目相同的
不同棉种间 , 气孔保卫细胞的长和宽与气孔器密度的相关性不 .显著 ( : 二 0 . 15 3 5 , : 二 0 . 2 8 4 3 ) ,
42 浙 江 农 业 大 学 学 报 巧 卷
表2 棉花气孔 保卫 细胞 大 J J
T al〕 Ic Z C) r r e l at i o , 1 e o e f f ie i e n t s b c tw c o n t l z e
与其 中叶绿粒数 目的相关 系数
5 12〔
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如二倍体种内 , 澳洲棉的气孔保卫细胞长度大于安西草棉 , 气孔器密度却多于后者 .
比较不同染色体倍性棉株的气孔器性状 , 可以看出 , 随染色体倍性的提高 , 气孔器密度
降低 , 两者呈显著负相关 ( r 。 二 一 。 . 8 7 1 7 * * ) ; 而 保 卫 细胞的长宽随染 色 体倍性的提高而
增大 ( r : 二 。 . 9 8 3 2 * * , r w 二 0 . 6 7 8 3 * * ) ; 同样地 , 保卫细胞中的叶绿粒数 目 , 随 染色体倍性
表 3 棉花种间杂种 及其双二 倍体间气孔 {乡伏的比较
T a卜le 3 C o m P a r i s o n o n t h e s ot tn : 亡a l e h a : a e 比 r s o f 里e a f a , n o n g e 。`七古。 : z
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末 平等 棉 属件1染色体倍性与叶片气孔性状 的关系
的提高而增加 , 相关性显著 ( r 。 二 0 . 9 5 8 1* 中 ) .
从表 1 和表 3 还可以 看出 , 气孔器密度 、 保卫细胞的大小及其中的叶绿粒数目 , 并不象
染色体数目那样成倍地减少或增加 . 不 同倍性棉株间 , 这三个性状的平均数之比都与它们的
染色体数目之比相差较大 . 但是 , 完紫中棉 又 安西草棉 、 陆地棉河南 79 号 又 异 常 棉 、 陆地
棉岱字 15 号 x 海岛棉米奴非 10 号 , 这三个种间杂种 F , 与其加倍后的双 二 倍体的气孔密度
之比 、 叶绿粒数 目之比 , 分别接近于 2 : 1 和 1 : 2 , 与它们的染色体倍性比相似 .
3 讨 论
3
.
1 染色体组与叶片气孔器性状的关系
棉属染色体组的划分是细胞分类学的重要依据之一 目飞论, 普遍认为棉属中有 7 个染色
体组 , 1 个 复合染色体组 . 据报道 , 棉属中染色体相对大小的 顺 序 大 致 是 : C > E 、 F >
B > A > G > D
, 其中 C 组染色体几乎大于 D 组染色体的一倍 4[ ’ 6 , . 此外 , 各染色体组的染
色体大小与其 D N A 含量具有一定的关系 . 不 同染色体组的棉种间的 D N A 相对含量差异较
大 , 其顺序大致是 : C > G > A > E > F > B > D 闹 . 本试验的结果表明 , 棉种不 同染色体
组间气孔性状的差异较大 , 特别是气孔器密度和保卫细胞中的叶绿粒数目, 各染色体组中以
C 组最高 , 与其染色体的大小和 D N A 相对含量相符 . 各染色体组气孔密度 、 保卫细胞中叶
绿粒数目多少的排列顺序与染色体的大小和 D N A 含量多少的排列顺序有一定程度的吻合 .
这说明不同染色体组之间在气孔器密度和保卫细胞中的叶绿粒数上的差异与其染色体的大小
和 D N A 含呈的多少有一 定的对应关系 . 因此 , 叶片气孔器性状也可能作为棉属染色体组划
分的参考依据之一
3
.
2 用气孔器性状鉴定染色体的倍性
华中农学院棉麦教研组 ( 1 9 7 8 ) 曾观察了三种不同倍性棉花的气孔保卫细胞中的叶绿粒
数 目, 发现叶绿粒数随染色体倍性的提高而增加 , 不同倍性 间气 孔 叶绿粒数 目差异显著 ,
认为利用叶绿粒计数技术鉴定加倍处理材料的染色体倍性是准确可靠的 〔` , .
本试验中 , 染色体倍性比与叶绿粒数 目比和气孔密度比 , 并不 完全一致 . 导致这种差异
的原因可能有两个 . 首先 , 杂种 F ; 的加倍后代完全是人工合成的异源多倍体 , 而 陆 地棉和
海 岛棉是在 一长期进化过程中形成的异源四倍休 . 因此 , 陆地棉和海岛棉与其二倍体原始种亚
洲棉和草棉之间 , 在气孔器密度 比和叶绿粒数 目比与它们之间的染色体倍性比相差较大 ; 其
次 , 在多倍体中 , 染色体数 目不能无限制地增加 , 都有一个最适的倍性水平 , 故气孔性状的
表达也不是简单地随染色体倍性的提高而得到加强 . 尽管如此 , 不 同染色体倍性的棉种或杂
种后代间 , 气孔器密度 、 气孔保卫细胞的大小及其叶绿粒数 目的差异还是非常明显的 . 染色
体倍性水平与气孔保卫细胞的长度和宽度 、 叶绿粒数 目呈显著正相关 , 与气孔器密度呈负相
关 , 表明这些性状在遗传上是比较稳定的 , 并和染色体数 目有直接关系 . 因此 , 与其它植物
一样 , 用叶片气孔保卫细胞中的叶绿粒计数 , 配合气孔保卫细胞的长度和气孔器密度的测定 ,
也不失为一种鉴定不 同染色体数 目棉花植 株的简便而有效的方法 .
致 谢 季道藩教授对本试验给 于指导 , 谨此致谢 .
吐 4渐 江 农 业 大 学 学 报 13卷
图 版 说 明
不同染色体倍性的棉花植株叶片的气孔保卫细胞大小及其中的叶绿粒数目 (l o so x)
生 .二倍体 , 异常棉 ; 2 . 三倍体 , ( 陆地棉河南 79 号 x 异常棉 ) F i : 3 . 四借体 , 陆地棉河南 79 号 : 4 . 五倍体 , ( (陆
地棉河南 79 号 x 异常棉 ) F l 加倍后 火陆地棉钱江 9 号〕 F l , 6 . 六倍体 , ( 陆地棉河南79 号 x 异常 棉 ) F l 加倍 ;
6
.八倍体 , ( 陆地棉岱字饰号 x 海岛棉米奴非 10 号 ) F 动口倍 .
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参 考 文 献
华中农学院棉麦教研组 . 植物杂志 , 1 9 78 : ( 1 ) : 19 ~ 2 2
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