全 文 ：Ｊ．ＳＨＡＮＸＩ　ＡＧＲＩＣ，ＵＮＩＶ．（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）
学报（自然科学版）２０１５，３５（５）：４４９ ００３２９０
收稿日期：２０１５－０６－０３　　　修回日期：２０１５－０７－０９
作者简介：荣二花（１９７４－），女（汉），山西太谷人，博士，研究方向：作物信息技术。
＊通讯作者：吴玉香，教授，博士。Ｔｅｌ：１５０３４６６４４０２，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｘｉａｎｇｗｕ２００９＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ
基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ．３１１７１５９９，３１３０１３６４）；山西农业大学科技创新基金（２０１４ＹＺ０４）；博士基金（２０１３ＹＪ４５）；博士后基金（１２５３７５）
棉属三元杂种的合成及细胞遗传学鉴定
荣二花１，李灵娇３，杨娜３，陈弟２，吴玉香３＊
（１．山西农业大学 实验教学中心，山西 太谷０３０８０１；２．中国农业科学院 棉花研究所，河南 安阳４５５０００；
３．山西农业大学 农学院，山西 太谷０３０８０１）
摘　要：棉属有丰富的种质资源，野生棉具有栽培棉种所缺乏的许多优良性状，为了将野生澳洲棉和达尔文棉的优良
性状导入陆地棉，以期改良栽培种陆地棉。本研究通过陆地棉和Ｃ组野生澳洲棉远缘杂交获得杂种Ｆ１，并对其进行
染色体加倍，将加倍成的异源六倍体与野生四倍体达尔文棉杂交，获得陆地棉、澳洲棉、达尔文棉的三元杂种，并对该
杂种进行形态学和细胞遗传学鉴定。形态学观察结果表明：三元杂种有三个亲本的遗传特性。花粉母细胞减数分裂
结果表明后期存在异常行为，主要表现在６５％的花粉母细胞减数分裂后期染色体不能均等分离，使得末期形成大量
的多分体，这些多分体会进一步发育为败育花粉粒，统计结果表明正常花粉粒只占１８．３％，导致该杂种高度不育。本
研究不仅合成了综合三个亲本特性的三元杂种，也为该杂种不育提供了细胞遗传学证据，并为棉花新种质的创制提
供了理论依据和中间材料。
关键词：陆地棉；澳洲棉；达尔文棉；三元杂种；形态学；减数分裂
中图分类号：Ｓ３３４．３　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１６７１－８１５１（２０１５）０５－０４４９－０５
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ａｎｄ　Ｃｙｔｏｇｅｎｅｔｉｃ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｈｙｂｒｉｄ　ｉｎ　Ｃｏｔｔｏｎ
Ｒｏｎｇ　Ｅｒｈｕａ１，Ｌｉ　Ｌｉｎｇｊｉａｏ３，Ｙａｎｇ　Ｎａ３，Ｃｈｅｎ　Ｄｉ　２，Ｗｕ　Ｙｕｘｉａｎｇ３＊
（１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｘｉ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｇｕ　Ｓｈａｎｘｉ　０３０８０１，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｃｏｔｔｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ａｎｙａｎｇ　Ｈｅｎａｎ　４５５０００，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｓｈａｎｘｉ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｇｕ　Ｓｈａｎｘｉ　０３０８０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｒｉｃｈ　ｇｅｒｍｐｌａｓｍ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｉｎ　Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍａｎｄ　ｗｉｌｄ　ｃｏｔｔｏｎ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｐｏｓｓｅｓｓ　ｍａｎｙ　ｖａｌｕａｂｌｅ　ａｇｒｏｎｏｍｉｃ
ｔｒａｉｔｓ　ｗｈｉｃｈ　ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ　ｃｏｔｔｏｎ　ａｌｗａｙｓ　ｌａｃｋｓ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ｕｓｅｆｕｌ　ｔｒａｉｔｓ　ｆｒｏｍ　ｗｉｌｄ　ｓｐｅｃｉｅｓ　Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ　ａｎｄ　Ｇ．
ｄａｒｗｉｎｉｉ　ｉｎｔｏ　ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ　ｓｐｅｃｉｅｓ，ｔｅｔｒａｐｌｏｉｄ　Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍ ｗａｓ　ｃｒｏｓｓｅｄ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｗｉｔｈ　Ｃ－ｇｅｎｏｍｅ　ｓｐｅｃｉｅｓ　Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ　ａｓ
ｍａｌｅ　ｐａｒｅｎｔ，ｃｒｅａｔｉｎｇ　ａ　ｔｒｉｐｌｏｉｄ　ｈｙｂｒｉｄ．Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｄｏｕｂｌｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｔｒｉｐｌｏｉｄ　ｈｙｂｒｉｄ　ｌｅａｄｓ　ｔｏ　ａ　ａｌｏｈｅｘａｐｌｏｉｄ　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ
ｔｈｅｎ　ｃｒｏｓｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｗｉｌｄ　ｔｅｔｒａｐｌｏｉｄ　ｓｐｅｃｉｅｓ　Ｇ．ｄａｒｗｉｎｉｉ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｉｎ　ｔｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｈｙｂｒｉｄ（Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍ，Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ，Ｇ．
ｄａｒｗｉｎｉｉ）．Ｔｈｅ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｃｙｔｏｇｅｎｅｔｉｃ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｈｙｂｒｉｄ　ｗａｓ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ
ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ．Ｔｈｅ　ｈｙｂｒｉｄ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｒｅｅ　ｐａｒｅｎｔｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ
ｔｈｅ　ｍｅｉｏｓｉｓ　ｏｆ　ｔｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｈｙｂｒｉｄ　ｗａｓ　ａｂｎｏｒｍａｌ，ａｎｄ　６５％ａｂｎｏｒｍａｌ　ｍｕｌｔｉｓｐｏｒｅｓ　ａｐｐｅａｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅｌｏｐｈａｓｅ　ＩＩ，ｗｈｉｃｈ　ｆｉ－
ｎａｌｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｉｎｔｏ　ａｂｏｒｔｉｖｅ　ｐｏｌｅｎ　ｇｒａｉｎｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ａｌｓｏ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｗｅｒｅ　ｏｎｌｙ　１８．３％ｎｏｒｍａｌ　ｐｏｌｅｎ　ｇｒａｉｎｓ　ｉｎ
ｔｈｉｓ　ｈｙｂｒｉｄ　ｂｙ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｉｔ　ｌｅａｄｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｔｅｒｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｈｙｂｒｉｄ　Ｆ１．Ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｃｒｅａｔｓ　ｎｅｗ　ｃｏｔｔｏｎ
ｇｅｒｍｐｌａｓｍｓ　ｆｒｏｍＧ．ｈｉｒｓｕｔｕｍ，Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ，Ｇ．ｄａｒｗｉｎｉｉ　ｗｉｔｈ　ｔｈｒｅｅ　ｐａｒｅｎｔｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｉｔ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ
ｒｅａｓｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｒｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　ｔｈｉｓ　ｈｙｂｒｉｄ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍ；Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ；Ｇ．ｄａｒｗｉｎｉｉ　Ｗａｔｔ；Ｔｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｈｙｂｒｉｄ；Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ；Ｍｅｉｏｓｉｓ
　　棉花属双子叶植物（Ｄｉｃｏｔｙｌｅｄｏｎｓ）、锦葵科
（Ｍａｌｖａｃｅａｅ）、棉属（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ）。棉属有４个亚
属，８个组，９个亚组，５１个种，其中４６个为二倍体
棉种，５个为四倍体棉种［１］。棉属有四个栽培品种
即亚洲棉、草棉、陆地棉、海岛棉，其余４７个均为野
生棉种［２］。由于栽培棉种对病虫害及非生物胁迫
DOI:10.13842/j.cnki.issn1671-8151.2015.05.001
较为敏感［３］，而野生棉种有多种多样优异的农艺性
状，如抗干旱、盐碱，抗病虫，抗寒，种子无棉酚而植
株具棉酚，以及纤维品质优异等。通过远缘杂交，
期望将不同棉种所特有的有益性状进行遗传重组，
创造出品种间杂交无法得到的新种质，是棉花遗传
育种的重要途径［４］。
陆地棉为四个栽培棉种之一，是世界９０％以
上的栽培棉种，也是最重要的纤维作物。澳洲棉和
达尔文棉均为野生棉种，澳洲棉具有抗病虫及抗干
旱、抗短期低温等优良特性，并能提高衣分和强
力［５］。利用野生棉改良陆地棉国内外都有很多成
功的报道：如早在６０年代 Ｍｕｒａｍｏｔｏ［６］将澳洲棉
和陆地棉杂交，Ｆ１加倍，再对六倍体进行选择，第
四代具备比陆地棉和海岛棉更大的耐寒性，抗根腐
病菌，且改进了纤维品质。梁理民等人［７］通过陆地
棉和斯特提棉种间杂交育成新品种秦远号，同时选
育出抗病优质、抗病高强、抗病大铃、抗病高衣分，
抗枯黄萎病的棉花新种质。迄今为止，我国已获得
陆地棉与１９个野生棉种及其他栽培种的高代种间
杂种（４代以上）［８］。
本研究通过远缘杂交试图将野生澳洲棉和达
尔文棉的优良性状导入陆地棉，合成综合野生棉和
陆地棉优良性状的新种质，并对杂种进行形态学鉴
定和减数分裂行为探讨，以期寻求杂种不育的直接
原因，并进一步探讨育性恢复的有效方法，为棉花
遗传改良及新种质创制提供理论依据和有价值
材料。
１　材料和方法
１．１　实验材料
本实验所用材料有：陆地棉（Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍ）
（２ｎ＝４ｘ＝５２）、Ｃ组野生澳洲棉（Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ）
（２ｎ＝２ｘ＝２６）、四倍体野生达尔文棉（Ｇ．ｄａｒｗｉ－
ｎｉｉ）（２ｎ＝４ｘ＝５２）。野生棉材料来源于国家种质
三亚野生棉圃，其染色体组及地理分布见表１。
表１　供试材料及其地理分布
Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
类名
Ｃｌａｓｓｉｆｉｃ
染色体组
Ｇｅｎｏｍｅ
地理分布
Ｇｅｏｇ．ｄｉｓｔｒ．
陆地棉Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍ （ＡＤ）１ 亚利桑那、墨西哥
澳洲棉Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ　 Ｃ３ 澳洲中部、北部
达尔文棉Ｇ．ｄａｒｗｉｎｉｉ （ＡＤ）５ 加拉帕格斯群岛
　　三元杂种合成过程如下：
１．２　三元杂种的形态学观察和鉴定
对三元杂种植株和其三个亲本进行形态学观
察鉴定并比较，分别选取同一节位（第五节）的三个
亲本叶片和杂种叶片进行比较，并选取同一节位
（第五节）的三个亲本花朵和杂种花朵进行比较，包
括花瓣、雌雄蕊等性状差异较大的部位分别进行比
较，判断亲本的遗传物质及形态性状在杂种中的
表现。
１．３　三元杂种的花粉母细胞减数分裂制片及观察
花粉母细胞减数分裂观察制片和照相采用李
懋学等［９］的方法。挑选各个时期分散好的片子用
ＯＬＹＭＰＵＳ　ＤＰ７１显微镜观察并拍照，分别选取
６０个视野，观察减数分裂后期染色体分离状况，记
录多分体出现的种类及数目，并计算其各自所占
比例。
１．４　三元杂种的花粉粒制片及观察
花粉粒观察制片和照相也采用李懋学等［９］的
方法。挑选花粉粒分散好的片子用 ＯＬＹＭＰＵＳ
ＤＰ７１显微镜观察并拍照，选取４０个视野观察统计
花粉粒类型和出现的频率，并计算其各自所占
比例。
２　结果与分析
２．１　三元杂种的形态学观察和鉴定
三元杂种植株长势良好，表现出了强的杂种优
势。选取同一节位叶片及花朵进行比较（图１）。
从图１中可以看出：杂种叶片为阔心型，有异源六
倍体中间亲本的特性，综合亲本陆地棉叶片阔和澳
洲棉椭圆形状的特征。花朵淡粉色，比异源六倍体
中间亲本淡，但比亲本澳洲棉深，亲本澳洲棉紫色，
杂种没有明显花斑，不像亲本澳洲棉，雌蕊柱头像
母本陆地棉，雄蕊遗传了陆地棉黄色花药和野生达
尔文棉亲本花丝短的特性，但更像中间亲本异源六
倍体。
０５４ 山 西 农 业 大 学 学 报（自然科学版） ２０１５
图１　杂种叶片及花朵和亲本比较
Ｆｉｇ．１　Ｌｅａｆ　ａｎｄ　ｆｌｏｗｅｒ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｐａｒｅｎｔｓ
注：１．叶片比较；２．花朵比较；３．花瓣比较；４．雌雄蕊比较。图中顺序由上而下分别为：亲本陆地棉和澳洲棉、异源六倍体和
亲本达尔文棉、三元杂种。
Ｎｏｔｅ：１．Ｌｅａｆ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ；２．Ｆｌｏｗｅｒ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ；３．Ｐｅｔａｌ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ；４．Ｐｉｓｔｉｌ　ａｎｄ　ｓｔａｍｅｎ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．Ｐｉｃｔｕｒｅ　ｏｒｄｅｒ　ｉｓ　Ｇ．ｈｉｒ－
ｓｕｔｕｍ，Ｇ．ａｕｓｔｒａｌｅ，ａｌｏｈｅｘａｐｌｏｉｄ，Ｇ．ｄａｒｗｉｎｉｉ，ｔｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｈｙｂｒｉｄ　ｆｒｏｍ　ｕｐ　ｔｏ　ｄｏｗｎ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
２．２　花粉母细胞减数分裂的观察
正常花粉母细胞减数分裂在末期Ⅱ会形成由
４个细胞核组成的四分体，最终产生４个子细胞。
而微核是由染色体后期Ⅱ向多极不均等分离形
成的，一个花粉母细胞内可能形成了５个或５个
以上大小不等的核，三元杂种的花粉母细胞，在
减数第二次分裂后期，染色体向多极不均等分
离，观察到不同数目的微核；即多分体，本研究选
取６０个视野中２００个多分体进行统计分析，发
现四分体７０个，比例为３５％，多分体及有微核出
　　　
现的多达１３０，频率为６５％。不同多分体出现的
个数和比例的统计如表２。
表２　杂种花粉母细胞减数分裂后期多分体出现情况
Ｔａｂｌｅ　２　Ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｓｐｏｒｅｓ　ｉｎ　ｔｅｌｏｐｈａｓｅ　ＩＩ　ｏｆ　ｈｙｂｒｉｄ　ｉｎ
ｐｏｌｅｎ　ｍｏｔｈｅｒ　ｃｅｌｓ
类型
Ｓｈａｐｅ
４　 ５　 ６　 ７　 ８　 ９
总计
Ｔｏｔａｌ
数量 ７０　 ２０　 ５０　 ２０　 ３０　 １０　 ２００
百分数／％ ３５　 １０　 ２５　 １０　 １５　 ５　 １００
图２　三元杂种减数分裂后期出现的各种多分体
Ｆｉｇ．２　Ｖａｒｉｏｕｓ　ｍｕｌｔｉｓｐｏｒｅｓ　ｉｎ　ｍｅｉｏｓｉｓ　ｏｆ　ｔｅｌｏｐｈａｓｅ　ＩＩ　ｉｎ　ｈｙｂｒｉｄ
注：１．正常四分体；２．五分体；３．六分体；４．七分体；５．八分体。
Ｎｏｔｅ：１．Ｔｅｔｒａｄ；２．Ｐｅｎｔａｄ；３．Ｈｅｘａｄ；４．Ｈｅｐｔａｄ；５．Ｏｃｔａｄ．
２．３　三元杂种花粉粒的观察
三元杂种植株在自然授粉情况下不结铃，大量
杂交、自交不结种子，说明三元杂种不育，导致这种
不育的原因之一是性细胞减数分裂异常。探究其
花粉粒形状和饱满度可以为其育性恢复提供理论
依据。
三元杂种花粉粒发育不整齐，大小不一，形
状各异，既存在发育饱满的大花粉粒，也存在极
　　　　
小的败育花粉粒，正常花粉粒大小均匀，形状规
则均为饱满的球形，如图３所示左边为正常花粉
粒，即完整的饱满球形花粉粒，右边为无刺突花
粉粒以及不完整的破裂花粉粒或干瘪的椭圆状
花粉粒。对４０个视野中的２３０个花粉粒的统计
结果如表３，表明三元杂种正常的花粉粒只占
１８．３％，大部分为异常花粉粒。这是三元杂种不
育的直接原因。
１５４３５（５） 荣二花等：棉属三元杂种的合成及细胞遗传学鉴定
表３　三元杂种花粉粒类型及出现频率
Ｔａｂｌｅ　３　Ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ａｎｄ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｏｌｅｎ
ｇｒａｉｎｓ　ｉｎ　ｔｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｈｙｂｒｉｄ
花粉粒类型
Ｓｈａｐｅ
小圆
Ｒｏｕｎｄ
椭圆
Ｏｖａｌ
无刺
Ｎｏｔｈｏｒｎ
破裂
Ｆｒａｃｔｕｒｅ
正常
Ｎｏｒｍａｌ
总计
Ｔｏｔａｌ
数量 ９４　 ２０　 ８　 ６６　 ４２　 ２３０
百分数／％ ４０．８　 ８．７　 ３．５　 ２８．７　 １８．３　 １００
图３　三元杂种花粉粒类型
Ｆｉｇ．３　Ｐｏｌｅｎ　ｇｒａｉｎ　ｔｙｐｅ　ｉｎ　ｈｙｂｒｉｄ．
注：左为正常花粉粒，右为异常花粉粒（小圆且无刺突；破
裂椭圆状花粉粒）ｂａｒ＝１００μｍ
Ｎｏｔｅ：Ｌｅｆｔ　ａｒｅ　ｎｏｒｍａｌ　ｐｏｌｅｎ　ｇｒａｉｎｓ，Ｒｉｇｈｔ　ａｒｅ　ｓｍａｌ
ｒｏｕｎｄ　ａｎｄ　ｎｏ－ｔｈｏｒｎ，ｏｖａｌ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｐｏｌｅｎ　ｇｒａｉｎｓ，ｂａｒ＝
５０μｍ
３　讨论
３．１　三元杂种Ｆ１不育原因及育性恢复方法探讨
杂种不育在种间杂种中普遍存在，部分或完全
阻断了不同种间遗传信息的交换。原因在于异种
间遗传性的不协调，在棉属中常见的有细胞核不育
和细胞质不育。前者指的是双亲染色体结构上的
差异，染色体组型之间的不相适应，即不具有或缺
少同源性，减数分裂时不能正常配对或配对后不能
正常分裂，产生畸形花粉粒和畸形雌雄配子，导致
杂种不育。细胞质不育性则是由于异种间的细胞
质和细胞核不协调而产生［１０］。本研究中三元杂种
高度不育的直接原因在于减数分裂紊乱，染色体分
离不均等，向多极移动产生多分体，最终形成的配
子得不到全套染色体，花粉粒无活力。三元杂种
Ｆ１不育性主要体现在花粉没有生活力。有望通过
以下途径加以克服：强制自交和大量回交；控制营
养和环境条件；染色体加倍等。Ｂｅｎｂｏｕｚａ等［１１］报
道通过远缘杂交获得雷蒙地棉、斯特提棉、陆地棉
三元杂种，通过人工授粉使三元杂种与亲本陆地棉
大量回交以及自交，成功获得了可育的稳定遗传后
代。采用三元杂种与栽培棉亲本回交也可获得很
好的效果［１２］。吴玉香等［｀１３］研究证明延长种间杂
种植株的生长时间有利于协调不同来源的染色体
组之间的关系，使染色体组趋于平衡，育性得到大
幅度恢复。本研究中的三元杂种有望通过以上方
法恢复其育性，选育出可育的杂种遗传后代，为棉
花遗传育种及新种质创新提供理论依据和有价值
材料。
３．２　克服远缘杂交不亲和的方法
杂交不亲和是远缘杂交育种的首要难题。主
要分为受精前障碍和受精后障碍两类［１４］。克服受
精前障碍的方法有：（１）改良授粉方式，如混合授
粉、授蒙导花粉、蕾期授粉和重 复 授 粉［１５，１６］，
Ｓｕｎｄａｒａｍ等［１７］探究了三叶棉、戴维逊氏棉、瑟伯
氏棉、辣根棉四种野生棉在海岛棉雌蕊上的花粉管
行为，认为蕾期授粉、试管内授粉可有效促进授粉
成功。（２）应用激素类物质如赤霉素、萘乙酸或秋
水仙素等涂抹或喷洒柱头［１５］，通过吸引花柱中促
进花粉管生长的物质促进花粉管生长，抑制花的脱
落，提高受精率［１８］。山西省农科院［１９］在培育特早
熟抗蚜棉花新品种晋棉５１号过程中，对获得的陆
地棉×异常棉的远缘杂种后代采用杂交铃喷（滴）
ＧＡ３ 和ＮＡＡ、离体培养杂交当代幼胚技术，成功
克服了杂交当代不亲和性。（３）体细胞杂交技术使
得不兼容物种间的基因融合以及细胞核或细胞质
性状的转移成为可能［１６］，孙玉强等［２０］通过体细胞
杂交技术成功地将野生三裂棉和陆地棉原生质体
融合，将三裂棉优良性状转入陆地棉，杂种植株具
有比双亲更强的光合能力及营养器官。（４）在授粉
前对花粉、花柱进行一定的物理处理，如适当加热、
电磁辐射、紫外线和γ射线照射等，可以提高受精
率，对克服受精前障碍有积极帮助［２１］。受精后障
碍的克服常采用幼胚拯救技术，包括子房培养、胚
珠培养和幼胚培养，这在菊科杂交种获得成
功［２２，２３］。此外，染色体数目不同的双亲杂交，染色
体数目多的一方做母本成功率较大；多倍体起到基
因转移的载体作用和基因渐渗的媒介作用，可以把
野生种中简单遗传的抗病基因转移到栽培种
中［２４］，Ｒｏｂｉｎｓｏｎ等［２５］通过六倍体做桥梁获得陆地
棉、长萼棉和辣根棉三元杂种，该杂种能抗线虫，大
大解弱了美国棉花受线虫的危害。本研究以染色
体多的陆地棉做母本，和二倍体澳洲棉杂交制成杂
种三倍体，再对其进行染色体加倍，获得了可育的
异源六倍体杂种，但该六倍体杂种与达尔文棉杂交
后获得不育三元杂种，有待进一步寻找恢复育性的
有效方法。
２５４ 山 西 农 业 大 学 学 报（自然科学版） ２０１５
参　考　文　献
［１］Ｆｒｙｘｅｌ　Ｐ　Ａ．Ａ　ｒｅｖｉｓｅｄ　ｔａｘｏｎｏｍｉｃ　ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ　Ｌ．（Ｍａｌｖａｃｅａｅ）［Ｊ］．Ｐｈｅｅｄｅａ，１９９２，２（２）：１０８－１６５．
［２］王坤波，杜雄明，宋国立．棉花种质创新的现状与未来［Ｊ］．植物遗传资源学报，２００４，５（增刊）：２３－２８．
［３］Ｙｕｑｉａｎｇ　Ｓｕｎ，Ｓｈｏｕｍｅｉ　Ｌｉｕ，Ｙｕ　Ｗａｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ａｎ　ｉｎｔｅｒｓｐｅｃｉ？ｃ　ｓｏｍａｔｉｃ　ｈｙｂｒｉｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｕｐｌａｎｄ（Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍＬ．ｃｖ．ＺＤＭ－３）ａｎｄ　ｗｉｌｄ　ｄｉｐｌｏｉｄ
ｃｏｔｔｏｎ（Ｇ．ｋｌｏｔｚｓｃｈｉａｎｕｍＡ．）［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｃｅｌ　ａｎｄ　Ｏｒｇａｎ　Ｃｕｌｔｕｒｅ，２０１１，１０６（２）：４２５－４３３．
［４］梁正兰．棉花远缘杂交的遗传与育种［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９９：１－２．
［５］梁正兰，孙传渭．棉花远缘杂交［Ｍ］．北京：科学出版社，１９８２：３２．
［６］Ｍｕｒａｍｏｔｏ　Ｈ．Ｈｅｘａｐｌｏｉｄ　ｃｏｔｔｏｎ：ｓｏｍｅ　ｐｌａｎｔ　ａｎｄ　ｆｉｂｅｒ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｃｒｏｐ　Ｓｃｉ，１９６９，９（１）：２７
［７］梁理民，刘有良，王增信，等．陆地棉×斯特提棉种间杂交创造抗枯黄萎病新种质［Ｊ］．西北农业学报，２００２，１１（４）：１６－１８．
［８］庞朝友，杜雄明，马峙英．具有野生棉外源基因的陆地棉特异种质创造与利用进展［Ｊ］．棉花学报，２００５，１７（３）：１７１－１７７．
［９］李懋学，张赞平．作物染色体及其研究技术［Ｍ］．北京：中国农业出版社，１９９６：６３－６６．
［１０］中国农业科学院棉花研究所．中国棉花遗传育种学［Ｍ］．济南：山东科学技术出版社，２００３：２７０
［１１］Ｈ　Ｂｅｎｂｏｕｚａ，Ｊ　Ｍ　Ｌａｃａｐｅ，Ｊ　Ｍ　Ｊａｃｑｕｅｍｉｎ，ｅｔ　ａｌ．Ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｗ－ｇｏｓｓｙｐｏｌ　ｓｅｅｄ　＆ｈｉｇｈ－ｇｏｓｓｙｐｏｌ　ｐｌａｎｔ　ｔｒａｉｔ　ｉｎ　ｕｐｌａｎｄ　ｃｏｔｔｏｎ：
Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ［（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ　ｈｉｒｓｕｔｕｍ ×Ｇ．ｒａｉｍｏｎｄｉｉ）２×Ｇ．ｓｔｕｒｔｉａｎｕｍ］ｔｒｉｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｈｙｂｒｉｄ　ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ｍａｐｐｅｄ　ＳＳＲｓ
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（编辑：邢国芳）
３５４３５（５） 荣二花等：棉属三元杂种的合成及细胞遗传学鉴定