全 文 ：江 西棉花 1 9 93 年第 3期 专题综述
用胚珠培养技术培养棉属种间’杂种
张 宝红 李秀兰
(中国农科院棉花研 究所 河南安阳 4 551 工2 )
棉花的种质资源丰富 , 即有栽培种 , 又
有野生种 , 且 . 两者的性状不同 , 如野生种 共
有栽培种没有的抗逆 、 抗虫和 抗病性 , 栽 培
种则具 有高产优质等性状 , 将两者 结合起来
一直 是棉花育种学家努力探讨的工作 , 但由
于远缘杂交的不亲和性 , 限制了优 良性状的
有目的转移 。 但随着生物技术灼发展 , 人 们
在了解棉花 种问杂交败育的原因夙 采用胚
珠 ( 或幼胚 ) 培养的方法 , 有效地克服 了棉
花 种间杂交的不亲和性 , 从而为棉花的远缘
杂交育种开辟了一条新的途径 。 本文拟对棉
花远缘杂交败育的机理 及胚珠培养培育杂种
植株的研究进展做一评述 。
1 杂种胚败育的原因
棉花种问杂交不亲和性导致杂种灭亡 的
原 因 , 一般不 是异种花粉不能穿过母本花柱
进入胚囊进行受精 , 而是 由于杂种胚胎发育
过程中胚 、 胚乳及母你组织 ( 如珠心 、 珠被
等 ) 之间的生理 代谢失调 , 导致胚乳生长异
常或解体 , 从而使幼胚停滞分化而夭亡 。 李
正清早年的研究结果表 明 , 陆地棉与亚洲棉
杂交时 , 亚洲棉的花 粉能在陆地棉的柱头上
正常发芽 , 花 粉管也能达到胚珠 , 受精率可
达 90 形 以上 , 但结实率却极 低。 苏联学者德
科夫 从胚胎学角度研究了这一现象 , 结果发
现 : 亚洲棉自交的胚珠 , 发育到 2 天 , 胚占
据种子空腔的三分之一 , 其余地方是胚乳 ,
这时的胚与成热种子 内的胚大小一致 ; 而亚
洲棉与陆地棉杂交的胚珠发育到 2 天 , 仅胚
囊的珠孔端 有一 小胚 , 其余地方均是空的 。
这一结果也被其他许多学者在多种棉属种间
杂交组合的胚 怡发育中所证实 , 可见在棉属
种间杂交时, 由于胚乳旷 败育而 使幼胚死亡 。
2 利用胚珠培养技术克服种 间
杂交不亲和性
既 然造成棉属种间杂交不亲和性的原 因
是 幼胚得不到足够的营养物质而天亡 。 因此
将幼胚进行人工离体培养 , 通过调整杂种胚
发育的外界环境及营养条件 , 可以有效地改
善杂种胚 、 胚 乳和母体组织间的生理不协调
性 , 从而可进行胚拯救 , 使之发育成杂种植
株 , 这一技术 已被广泛应用于棉花远缘杂交
育种中 。
早 在 9] 35 年 s k o v s t e d 就曾将杂 种 种
子剥 去种皮后 , 放 在人 工培养基上培寨 获得
了戴维逊氏棉 x 阿拉伯棉的 F : 杂种植 株 。 此
后) B e a s le 丁 ( 1 9 4 0 ) 将四倍体栽培种与二
倍体栽培种不同组合的种间杂交的种子剥 去
种皮 后培养成苗 。 W e a v e r ( 1 9 5 8 ) 、 J o s h i
和 P u n d i r ( 1 9 6 6 ) 先 后对棉花种 l’a 杂 交 后
不同天数的胚珠和培养基的改 良 进 行 了 研
究 。 S t e w a r t 和 H s u ( 1 9 7 7 、 1 9 7 5 ) 进 一
步改进培养技术 , 把四 倍体棉和与二倍体棉
种杂交后两天灼许多组合的胚珠 , 在液体培
养基中培养 成 杂 种 植 株 , 随 后 , 梁 正 兰
( 19 7 8 )
、 钱思颖 ( 1 9 8一、 1 9 8 2 ) 、 胡 绍 宝
( 19 2 1
,
1 9 8 2
、
19 9 2 )
、 张圣 章 ( 1 9 8 2 ) 、 刘
承勿 ( 10 5 3 ) 、 陈志贤 ( 玲。 5 ) 、
以 及 M i r z a ( 19 8 4 ) 、
张献龙 ( 10 8 5 、
j
B a j a j ( 1 9 8 5 )
、
A l t m a n ( 19 8 7 ) 等先后以棉属的许多种 间
a 9 9 3一 0 4一 19收稿
江西棉花 1 9 9 3年第 3 期 专题综述
杂交胚珠进行离体培养 , 均获 得 了杂 种 植
株 。 梁正兰等还 同时在培养基中添加秋水仙
碱 , 从而使 F :染色体加倍为双 二 倍 体 , 大
大提高了杂种植株育性 。
到 目前为止 , 人们已通过胚珠培养 , 成
功地获得了陆地棉 x 中棉等几十 个 种 间 杂
附表 种间杂交胚珠培养结果
母 本
父 本 —草棉 亚洲棉 陆地棉 海岛棉棉 山 二 /1 i r s u t u m 十./岛 棉b a r b a d e n s e洲 棉a r b o r e u m棉h e r b a e e u m
盐 , 有的植株有脏体种子无腺体 ; 有的纤维
优质 。 其中部 分 已提供育种 利用或将广泛提
供育种利用 , 对棉花优质多抗丰产新品种的
选育起到了一定的推动作用 。
3 影响胚珠培养成苗的因素 及
培养程序的建立
影响棉花种间杂 交 胚 珠 成 苗 因 素 很
多 。 首先基因型组合和培养基类型对杂种 幼
胚的成胚率或成苗率 都有明显影 响 。 在培养
基中适当提高按 态氮和硝 态氮之比 , 能提高
成胚率和成苗率 ; 在培养基中添 加 I A A 或
脯氨酸可提高成胚率 ` 其次 , 幼胚 龄对胚珠
培养成苗的影响也很大 。 若幼胚龄过小 , 不
仅难培养成功 , 又不易得到大胚 ( 一般种 间
杂交铃在自然状态下 3 ~ 6 天即脱落 ) , 故一
般采用授粉后两天的胚珠进行培养 。 另 外 , 在
杂种胚珠培养中 , 培养基中添加 适 量的 活 性
碳 , 能有效地 防止胚萌发后胚根的褐化死 亡 。
利用胚珠培荞技术培育杂种植株的 一般
步骤为: 取授粉后两天的胚珠 , 接种在改良
的 B T 液体培养基中 , 进行静止的培荞 , 待
胚成熟后 , 剥出移植于 S H 生根培荞基中 ,
不 久便萌发成苗 。 试管苗在移栽 前先进行水
培 , 可有效地提高移栽成活率 。
4 结束语
尽管利用胚 珠培养技术在培育棉花种 间
杂种方面已取得很大的进展 , 但是 目前还存
在着许多问题 , 首先培养中的 幼胚 成胚率 较
低 , 并且不是所有的种间杂交组合可培荞成
苗 , 因而还需要不断探讨培养基的组成及激
素的使用种类和浓度 配比 , 以探索出 一种合
适的培养基 , ` 供棉花胚珠培养培育种间杂种
使用 。 此外 , 要重视杂种植株的后期工程 ,
棉花的种间杂种 , 是一种宝贵的遗传 )资源和
育种材料 , 应逐步应用到常规育种 中去 , 以
发挥棉花基因库的作用 。
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伯 氏 棉。 t五u r b e r i
白 棉
I n C a if u 爪
特径
S t U一r t
安 棉
1 a n u m
一--认长.G夏.G黄瑟G灰斯
注 : 十 : 获得杂种植株 , E : 获得杂种胚 , 但
未获得杂种植株 , P : 开花前幼苗死亡 ; O : 尚未
获得胚 。
, 并得到了一大批优 良新 种 同 。 由 表 可
, 它们中间有的抗枯黄萎病 ; 有的抗旱抗
种见