全 文 ：棉属二倍体棉与四倍体
陆地棉种间杂交的胚珠
培养及植株培育
胡绍安 李秀兰
( 中国农业科学院棉花研究所 )
将棉属的某些野生种及亚洲棉所具有的
珍贵性状或种质 , 如高的纤维强力 、 抗病 、
抗虫 、 抗早 、 抗低温等性状 , 通过种间杂交
转育于生产上利用的栽培种 , 这是遗传育种
家长期以来的愿望 。 但由于种间杂交存在不
亲和性 , 一般很难杂交成功 , 致使种质转育
的愿望难以实现 。
前人及我们的研究 ( 1 9 7 9 ) 表明 , 授粉
后二天的种间杂交胚珠中 , 相当一部分已进
行了双受精 。 受精卵 ( 合子 ) 暂处于休眠状
态 , 但胚乳初生核已经分裂为游离核 。 杂种
胚的败育一般发生在授粉后 9 一 12 天的原球
胚阶段 。 如何将这种杂种胚在发育的早期阶
段 , 即败育之前进行离体培养获得杂种植株 ,
这是多年来不少研究者所探索的课题 , 但至
今仍未获得满意的结果 , 很难将授粉后 10 天
甚至 20 天以前的杂种幼胚培养成活或成熟 。
我们于 1 9 7 9年进行 了棉属种间杂交胚珠
培养的试验研究 , 当年即获得 1 0 多株 杂 种
幼苗 。 1 9 8 0年进一步进行试验研究 , 则获得
上述三个组合的杂种植株 。 这些植株种于温
室的花盆内 , 有的已经开花 ( 图版见封三图
3 )
。 这项研究结果与国外研究进展趋于一
致 , 并且还进一步在野生棉与陆地棉杂交方
面获得杂种植株 。 在国内 , 还未 曾报道 。 这
是克服棉属种间杂交不亲和性及胚胎培养研
究的一项突破 , 在棉花远缘杂交育种的实践
和理论上都有重要意义 。 它为棉花育种中更
好地利用野生棉资源进行棉属种间杂交和种
质的转育开创了一个新途径 。
材料和方法
用我所品种资源组引种栽培的澳洲野生
棉 ( G · s t u r t i a n u m ) 、 阿拉伯棉 ( G · 。 t o -
e k i i )
、 亚洲棉 ( G · a r b o r e u m ) 作父本 , 与
陆地棉中棉所 7 号 、 黑山棉 1 号作母本进行
杂交 。 将杂交授粉后二天的胚珠进行无菌离
体培养 。 方法按我们 1 9 8 0年报道过的 ( “ 棉
花 ” 1 9 8 0 · 5 期 ) 进行 。 基本培 养 基 采 用
B e a s l e y等 〔1 9 7 3 , A m e r . J o u r . B o t . 6 0 ( 2 ) ·
13 0一〕 的配方略加改良 , 详见表 1 。
表 1 培 养 基 及 附 加 成 份
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( 1 ) 1 一 6 培养基为 B e a s l e y培
养基 , 加 N H 4 C I 80 2 . 5 毫
克 /升 , 蔗搪 4 % 。
( 2 ) 培养基 7 为 B e a s l e y 原 配
方 , 不加 任何生 长 激 素物
质 。
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〔2 1〕
胚珠接种于液体培养基表面 , 在恒温暗
室内静置培养 。 温度 30 ℃ 士 2 ℃ 。 大约培养勃
天以后 。 一部分成熟的胚萌发长成幼苗 , . 及
时地将其转于生根的琼脂培养基进一步培育
幼苗 。 待幼苗长有很好的根系及长出二至二
片真叶时 , 再转于花盆中在温室 内培 育 植
株 。 胚珠培养 60 天以后 , 若不再有胚萌发 ,
则逐一地将胚珠进行解制 , 观察胚发育的情
况并统计有胚的百分数 。 同时将成熟的胚转
移至琼脂培养基培育成苗 。
试验结果与分析
胚珠和纤维的生长发育 。 胚珠接种后在
培养的四周以内 , 生长发育正常 , . 体积迅速
增大 。 纤维不断伸长 , 洁白而具光泽 , 缠绕
于未浸没培养液的上半部胚珠表面 , 而浸没
于培养液的下半部胚珠表面几乎没有纤维发
育 ( 图 1 、 4 、 7 ) 沉于培养瓶底的胚珠不
能成活 。 培养一个月后 , 胚珠体 积 增 大 减
缓 。 大约培养 40 天左右 , 胚珠的体积一般不
再增大 , 已相当于正常棉铃 内发育的胚珠体
积一般大小 。 至此 以后 , 纤维变为灰揭色 ,
随春培养时间的延长 , 纤维变为御询鞠静状
物 , 失去纤维的形状 。
胚的萌发及幼苗租植株伪培育。 胚珠培
养 50 天以后 , 一部分胚珠内成熟的胚开始在 `
培养液中萌发 ( 图 8 ) ; 胚根伸出胚珠 , 下
胚轴伸长 , 随即二片子叶张开 , 长成为一般
正常的幼苗 ( 图 2 、 5 、 9 ) 。 将这些幼苗
转于生根的琼脂培养基培育壮苗 , 胚根很快
伸长并长出侧根 , 然后再移至花盆内即长成
植株 ( 图 3 、 6 、 1 0 ) 。 将培养 6 0一 7 0天的
未有胚萌发的胚珠进行解剖 , 统计有胚发厄、 `
的百分率见 表 2 。
从表 2 可看到 , 在较适宜的培养葵 , 一
般获得胚的频率为 20 一 40 % , 高的达 50 一 60
%
。 这些胚的发育程度不一 , 有成熟胚 , 也
有不成熟胚 。 将剖出的成熟胚转移至生根的
琼脂培养基 ( R a d i 。 , l g 7 5 p l a n t p h y s i o l o g y ,
5 5
·
17 8一 1 8 2 ) , 一般均可发育 为 正 常 的
苗 ( 图 2 、 5 、 9 ) 。
表 2
一
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胚珠培养 60 一 70 天有胚率及胚萌发率 ( % )
一
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中 7 x 澳洲 野生棉 6 1 。 4 2 1 。 0 1 8 。 2 l 2 1 。 9 3 · 3
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中 7 x 阿拉伯 棉 2 3 。 2 0 1 。 8 中, 叫 叼. 13 。 9 “ ’ 2 {
“ 0 ` ” 6 。 1 2 6 。 9 5 。 9 17 。 1 0 4 2 。 5 3 。 0
黑山棉 1 号 x 商丘紫花 0 1 2 。 3 1 · 5 ! 一 } 一 1 4
。
8 7 。 8 , 6
·
2
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生长素与激动素对胚珠 、 胚和纤维生长
发育的效应 。 表 1 的七种培养基 , 对所试材
料的胚珠 、 胚和纤维的生长发育的效应有明
显差异 。 对于胚珠和纤维的生长 , 以培养基
6 为最好 , 它含有其他各培养基中所有的生
长素和激动素 。 其他几种培养基的效果依次
为 4 、 3 、 5 、 7 。 G A对纤维的生长 发 育
比起 I A A 、 N A A 、 K和腺喋吟来 , 有较明
显的促进作用 , 但对胚的发育作用不明显 。
腺嗓吟对胚珠和纤维的发育似乎有一定的抑
制作用 , 但对胚的发育却有 良好的作用 。 不
加任何生长激素的培养基 7 , 胚珠和纤维的
生长发育均比其他培养基差 , 但胚的发育情
况却比较好 , 有胚的频率比较高 , 但生长比
较弱 。 工 A A 、 N A A和 K的作用 , 在 0 . 5一 1
P P M的情况下 , 一般对培养均有利 。
对陆地棉 X 亚洲棉 ( 黑山棉 1 号 x 商丘
紫花 ) 等其他组合 , 还作过授粉后一天的胚
珠培养 ; 其结果 , 纤维及胚珠的生长与授粉
后二天的胚珠培养相仿 , 但获得胚的频率较
低 , 胚萌发的幼苗好象也较弱 。
二年的试验结果表 ( 下转第 13 页 )
〔2 2〕
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物理 、 化学的方法所花的时间要长 , 然而该
法作为一种检验种子发芽能力的新方法是可
以使用的 。
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图 2 变温处理对加速种子吸胀及发芽的效应
种子的吸胀的生命过程便会因生命的停止而
变得无所约束 。 既然棉籽萌发生理过程中 ,
确有这样一种规律可循 , 那么利用 E PS 夹板
法的有利条件设计以生物学方法来速检棉籽
的发芽能力的试验在实践上也就相对而行的
了 。 由于温烫予处理对于吸胀的效应仅限于
这样一段范围 , 因此从实际 应用 E PS 夹板法
的效果考虑 , 本项试验应以 35 ℃浸种 8 小时
其后于 35 ℃下萌发为宜 。 虽然在时间上相距
小 结
E P s夹板法作为种子发芽试验的新 方法
应用 , 归纳起来具有如 下诸 方面 的优 点 :
( j
.
)E SP 夹板法实验装置的成本较其他方法
的装置价廉 , 每块 E SP 薄片成本仅为 2 分 , 比
培养皿降低 2叮升左右 , 同时由于本实验装置
的基本材料是聚苯 乙烯泡沫塑料因而较玻璃
器皿相比不易损坏 。 ( 2 ) 适宜于广大基层
和科研单位使用 。 如需 自行设备 , E P S取材
也极为方便 , 此外实验 本身 无其 他特 殊要
求 。 ( 3 ) 实验过程较其他方法不易为霉菌
侵染 。 这样就减少了实验误差 。 提高了实验
结果的可靠程度 , 此外实验的管理和测试也
较方便。 ( 4 ) E P S夹板法发芽的材料 , 胚 根
挺直 , 有便于有关胚根生长等方面的测定工
作 。
注 : 萌发板材料可由上海塑料七厂供应 。
地址: 光复西路 2 6了1号
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( 上接第2 页 ) 明 , 培养授粉后二天
的种间杂交胚珠 , 在较适宜的培养基 , 均获
得 20 一 40 % 的胚 。 有一个值得关注的问题 ,
即一部分成熟胚在培养基上出现 早 萌 发 现
象 , 而同样另一部分成熟胚则不萌发 , 是什
么原因尚不清楚 , 也许是胚发育过程中的异
质现象 。 但是培养基中的无机物营养源及附
加的生长激素物质对于胚珠培养的成败以及
促进胚的发育乃至成熟起着重要作用 。
关于 I A A 、 G A 、 N A A 、 K和腺嚓 吟 几
种生长激素物质对于胚珠培养的效应 , 情况
较复杂 。 在配合使用时 , 有相成的作用 , 也
有桔抗的作用 。 我们在这方面的试验仅仅开
始 , 深入研究这方面的问题是很重要的 。
棉属在常规种间杂交的所谓不亲合性 ,
从胚胎发育的情况看 , 并非花粉不能萌发 、
伸长或不能进行受精作用 , 一般 问题发生在
授粉后大 约15 天以前即胚发育的早期 , 胚乳
发育出现异常现象 , 提早解体败育 , 随之胚
停止发育 , 最后败死 。
离体堵养下所提供的环境条件及营养条
件 , 使大部分杂种胚得以继续生长发育 , 一
部 分胚发育至成熟并萌发 。 这中间除遗传的
因素外 , 从生理学的角度分析 , 仿佛说明 ,
母 沐植株所提供的营养物质 , 或母体植株所
提 洪的条件 , 不适宜或有碍杂种胚的生长发
育 。 因此 , 调整杂种胚发育的外界条件及营
养条件 , 能使其顺利地生长发育直到成熟 ,
最后获得杂种植株 , 从而克服了杂交的不亲
和性 。
克服棉属种间杂交的不亲和性 , 这是迄
今采用其他的方法仍未很好地解决的难题 。
我们试验研究的初步结果 , 为解决这一难题
提供了有效的手段 , 同时对进一步探索种间
杂交不亲和性的机制及有关的理论问题也展
示了很好的前景 。
〔1 3〕