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　作物学报　ACTA AGRONOMICA SINICA　2007 ,33(8):1279-1285
ISSN　0496-3490;CODEN TSHPA9
棉属 G染色体组野生棉种的体细胞胚胎发生与植株再生研究
汪静儿　孙玉强　章方镳　沈晓佳　祝水金＊
(浙江大学农业与生物技术学院 ,浙江杭州 310029)
摘　要:通过培养基激素配比 、碳源种类等培养条件的筛选 , 对 2 个 G 染色体组棉种(纳尔逊氏棉 , Gossypium nelsonii
Fryx.;澳洲棉 , Gossypium australe F.Muell.)进行体细胞培养并获得了体细胞胚 , 其中纳尔逊氏棉获得了再生植株 , 澳洲棉
获得了大量的胚状体。与 D染色体组棉种克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum Anderss)相比 , G染色体组棉种再生时间
长 ,且体细胞胚畸形严重 、萌发困难 , 但通过培养条件的调控可以得到大量胚状体和少量再生植株。激素组合 0.1 mg
L-1KT+0.1 mg L-1 2 , 4-D诱导的愈伤组织较松软 , 分化潜力高;胚性愈伤组织的增殖使用 0.2 mg L-1 KT+0.5 mg L-1
IBA 的激素组合;组合 0.25 mg L-1 IBA+0.3 mg L-1 KT 有利于体细胞胚胎发生 ,而含激素组合 MSB5+0.15 mg L-1 KT+
0.5 mg L-1 NAA的培养基适合体细胞胚胎的萌发和植株再生。此外 ,愈伤组织诱导宜用葡萄糖作为碳源 , 而在胚性愈伤
组织的增殖及保存和胚状体的萌发过程中用麦芽糖作碳源的效果更佳。
关键词:纳尔逊氏棉;澳洲棉;体细胞胚胎发生;植株再生
Somatic Embryogenesis and Plant Regeneration in Wild Cotton Species of G Genome
WANG Jing-Er , SUN Yu-Qiang , ZHANG Fang-Biao , SHEN Xiao-Jia , and ZHU Shui-Jin＊
(College of Agriculture and Biotechnology , Zhejiang University , Hangzhou 310029 , Zhejiang , China)
Abstract:The wild cotton species of G genome in Australia have some outstanding characters such as the delayed gland
morphogenesis trait that is available in the utilization of cotton seeds and provides higher resistance to pests and diseases.
However , the upland cotton germplasm with the trait has not been obtained due to the distant relationship between the G
genome species and upland cotton.Protoplast fusion technique which depends on the success in the somatic culture of two
different species can avoid sexual incompatibility in convention hybridization.Fewer papers have been reported on plant
regeneration from somatic culture successfully in wild cotton species.In this paper , callus inducing and plant regeneration
of the two wild cotton species G genome , Gossypium australe F.Muell.and Gossypium nelsonii Fryx.were studied through
the regulation of culture conditions such as plant growth regulators (PGRs)and carbon sources with the Gossypium
klotzschianum Anderss of D genome as a control.The results indicated that under the same condition , the frequency of
somatic embryo germination and the plant regeneration ability of Gossypium klotzschianum were high , and most of the
regenerated plants from Gossypium klotzschianum were normal.For Gossypium nelsonii , although many plantlets were
regenerated , most of them were monstrous , while that of Gossypium australe was still staying at the stage of somatic
embryo , indicating that the plant regeneration of G genome cotton species obtained in our experiment was more difficult than
that of D genome species.Furthermore , the callus of G genome species induced in the medium with the hormone
combination of 0.1 mg L-1 KT +0.1 mg L-1 2 , 4-D held good for cell differentiation , and it was better for proliferation
of the embryogenic callus in the medium with 0.2 mg L-1 KT +0.5 mg L-1 IBA.It was helpful for initiation of somatic
embryos when IBA concentration in the medium was decreased to 0.25 mg L-1 and KT was increased up to 0.3 mg L-1 ,
and the medium of MSB5 with 0.15 mg L-1 KT and 0.5 mg L-1 NAA was in favor to plant regeneration.In addition ,
glucose , the sugar source in tissue and cell culture , was good for callus induction from theG genome cotton species , while
maltose was even better than glucose for proliferation of embryogenic callus and germination of somatic embryo.This report
provides an useful technique for somatic culture of the wild cotton species , and also ensures the protoplast fusion feasibly
between these wild cotton species and other cotton species to converge several good traits into a new germplasm.However ,
it is needed to study further about the various culture factors and conditions for building a quick and high efficient tissue
culture regeneration technique of the two wild cotton species of G genome.
Keywords:Gossypium nelsonii ;Gossypium australe;Somatic embryogenesis;Plant regeneration
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2004CB117305);国家自然科学基金项目(30471108 , 30671325)
作者简介:汪静儿(1979-),女 ,博士研究生。
＊通讯作者(Corresponding author):祝水金(1962-),男 ,主要从事棉花生物技术研究。E-mail:shjzhu@zju.edu.cn
Received(收稿日期):2006-12-07;Accepted(接受日期):2007-02-26.
　　棉属(Gossypium)包含 51个棉种 ,其中 5个为四
倍体 ,其余是二倍体 ,它们分布于不同的地域 ,根据
染色体形态结构 ,分属于 8 个不同的染色体组(A 、
B 、C 、D 、E 、F 、G 和 K)[ 1] 。棉属中有 4个栽培棉种 ,
其余为野生棉种。4个栽培种中陆地棉(Gossypium
hirsutum L.)和海岛棉(Gossypium barbadense L.)为四
倍体棉种 , 亚洲棉(Gossypium arboreum L.)和草棉
(Gossypium herbaceum L.)为二倍体棉种 。栽培棉的
种质资源少 ,导致某些优良性状稀缺 ,满足不了生产
的需要 ,而野生棉种中具有许多人们所需的优良性
状 ,如抗虫 、抗病 、抗旱 、高强纤维 、胞质雄性不育 、耐
低温等 ,是棉花遗传改良和育种的宝贵资源。来源
于澳大利亚的 G 染色体组的野生棉种具有一些特
殊的优良性状 ,其中子叶色素腺体延缓形成对于提
高棉花植株的自身抗逆性和种子综合利用具有重要
的价值 ,一直被棉花遗传育种者所重视 ,并进行了广
泛的杂交转育研究[ 2-7] 。然而 ,由于G染色体组棉种
与栽培陆地棉之间的遗传亲缘关系较远 ,种间有性
杂交难以成功。通过棉种间的体细胞融合技术以获
取种间杂种 ,进而转育野生二倍体棉的优良性状是
一条行之有效的技术途径 。而建立一套适合这些二
倍体野生棉种的体细胞胚胎发生和植株再生体系是
体细胞杂交创造种间杂种的基础和先决条件 。
目前 ,四倍体棉种陆地棉体细胞培养较易获得
体细胞胚胎发生和植株再生[ 8-11] ,而二倍体棉种中
只有 Gossypium arboreum L., Gossypium davidsonii
Kell., Gossypium klotzschianum Anderss , Gossypium
raimondii Ulbr., Gossypium stocksii Mast.&Hook.和
Gossypium aridum (Rose &Standl.)Skov.等获得成
功[ 12-14] ,有关澳洲野生棉种的体细胞胚胎发生和植
株再生的研究还未见报道 。本研究以2个属于G染
色体棉种的澳洲二倍体野生棉种 —纳尔逊氏棉
(Gossypium nelsonii Fryx.)和 澳 洲棉 (Gossypium
australe F.Muell.)为材料 ,重在通过对培养基激素
配比 、碳源种类等条件的优化 ,以建立一个适合 G
染色体组棉种的愈伤组织诱导 、体细胞胚胎发生和
植株再生的培养体系 ,为利用体细胞融合技术获得
这些棉种与栽培棉种间杂种奠定基础。
1　材料与方法
1.1　实验材料与试剂
纳尔逊氏棉 、澳洲棉和克劳茨基棉(对照)均来
自中国农业科学研究院棉花研究所海南野生棉种植
园 ,植株保存于本实验室的网室内 ,冬季剪枝后移至
温室。
植物凝胶Phytegal为美国Sigma公司产品 ,其余
试剂均国产分析纯 。
基本培养基采用MS培养基的无机物+B5 培养
基的有机物(简称MSB5)。
1.2　实验方法
1.2.1　无菌苗培养和愈伤组织的诱导　　棉花种
子去壳后用 75%酒精消毒 2 min ,再用 0.1%HgCl2
消毒7 min ,无菌水清洗2 ～ 3次 ,置 1 2MS+20 g L-1
蔗糖+8 g L-1琼脂粉的培养基中 ,暗培养至萌发再
进行光培养 ,光周期为 16 h光照 8 h黑暗 ,光照强度
50μmol m-2 s-1 ,温度 28℃,1周后 ,切取无菌苗的下
胚轴 ,切为10 mm左右的小段 ,或切取约 5 mm2 子叶
小片 ,或将根切割几段 ,接种到愈伤组织诱导培养基
MSB5 中 , 附加以下不同的激素组合和碳源:
(1)MSB5+0.1 mg L-1 KT +0.1 mg L-1 2 ,4-D+30 g
L
-1葡萄糖;(2)MSB5 +0.1 mg L-1 KT +0.1 mg L-1
2 ,4-D+30 g L-1蔗糖;(3)MSB5+0.5 mg L-1 IAA +
0.1 mg L-1KT +30 g L-1葡萄糖;(4)MSB5+0.5 mg
L
-1
IBA +0.1 mg L-1 KT +30 g L-1葡萄糖。
1.2.2　胚性愈伤组织的增殖和体细胞胚的诱导　
　挑选新鲜 、黄绿色 、颗粒状的愈伤组织进行增殖和
胚性愈伤组织的诱导 ,研究不同培养条件对 G染色
体棉种胚性愈伤组织增殖和胚胎发生的影响。挑选
出来的愈伤组织分别在附加不同激素组合和碳源的
MSB5 培养基中培养比较 ,其中激素组合见结果与分
析中的表 4 ,表 5为不同的碳源添加到激素组合为
0.5mg L-1 IBA +0.2 mg L-1 KT 的培养基中的处
理 。诱导获得的体细胞胚胎萌发 ,再生的植株在
MSB5 +0.15mg L-1KT +0.5mg L-1NAA +2%活
性碳的培养基上生长发育。
1.2.3　统计分析　　在培养过程中 ,接种或继代 3
周后进行数据统计 ,记录愈伤组织发生率 、胚性愈伤
组织的增殖量 、体细胞胚胎发生率等 。愈伤组织发
生率为外植体接种到愈伤组织诱导培养基上培养
28 d后诱导出愈伤组织的外植体占接种的外植体的
百分率;增殖量为平均每天增殖的愈伤组织的鲜重 ,
以继代培养 28 d 后胚性愈伤组织净鲜重除以培养
天数(28)计算;体细胞胚胎发生率为每克鲜重胚性
愈伤组织中的体细胞胚胎数 。所得数据用 Microsoft
Excel进行分析。
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2　结果与分析
2.1　不同棉种的愈伤组织诱导效果
2个 G染色体棉种的外植体接种后约 1周 ,外
植体下胚轴两端 、子叶边缘的叶脉处及根的切割处
开始膨大 ,产生愈伤组织。不同外植体的愈伤组织
诱导效果有明显差异 ,其中由子叶和根段诱导的愈
伤组织玻璃化 、水渍化严重(图 1-A , B),继续培养就
会褐化死亡 ,不适宜进行体细胞培养。不同棉种间
由下胚轴诱导产生的愈伤组织差异较大 ,愈伤组织
的颜色从黄色到绿色到白色 ,质地从致密到紧凑到
松软 ,生长速度从缓慢到迅速。其中澳洲棉产生的
愈伤组织致密 ,里层为绿色 、黄色或浅白色 ,而表面
却包以白色愈伤组织 ,且生长缓慢(图 1-F);纳尔逊
氏棉的愈伤组织质地紧凑 、绿色 、湿润 、生长较快(图
1-E)。对照克劳茨基棉的愈伤组织质地疏松 ,浅黄
绿色 ,增殖快 ,呈”疯长”趋势(图 1-C , D)。
图 1 纳尔逊氏棉 、澳洲棉和克劳茨基棉诱导的愈伤组织
Fig.1 Callus induced from G.nelsonii , G.australe , and G.klotzschianum
A:克劳茨基棉子叶诱导产生的愈伤组织;B:克劳茨基棉根段诱导产生的愈伤组织;C:克劳茨基棉下胚轴诱导产生的愈伤组织;D:克劳茨
基棉下胚轴诱导产生的愈伤组织的生长状况;E:纳尔逊氏棉下胚轴诱导产生的愈伤组织;F:澳洲棉下胚轴诱导产生的愈伤组织。
A:Callus induced from cotyledons of G.klotzschianum ;B:Callus induced from root segments of G.klotzschianum ;C:Callus induced from hypocotyls of
G.klotzschianum ;D:Prolif erating of callus from G.klotzschianum hypocotyl;E:Callus induced f rom hypocotyls of G.nelsonii;F:Callus induced
from hypocotyls of G.australe.
2.2　胚性愈伤组织诱导和植株再生
纳尔逊氏棉最早诱导的愈伤组织是绿色的 ,呈
较紧密的团状结构(图 1-E)。在激素 2 , 4-D浓度逐
渐降低的培养基上 ,愈伤组织继代 3 ～ 4代后增殖加
快 ,结构呈疏松状(图 2-H),在 MSB5 +0.5 mg L-1
IBA +0.1 mg L-1 KT+30 g L-1葡萄糖的培养基上
出现多种类型和颜色的细胞形态 ,从中挑选干燥 、疏
松 、黄绿色 、鲜亮 、颗粒状的细胞团继代 ,均能诱导出
胚性愈伤组织 ,再继代增殖 ,胚状体伴随产生 ,继而
萌发(图 2-I , J),将萌发的胚状体单独挑出来进行培
养 ,获得体细胞再生小植株 ,但畸形率较高(图 2-K ,
L ,M)。相同的培养条件下 ,获得了大量澳洲棉体细
胞胚状体(图 2-F ,G)。克劳茨基棉在相同的培养条
件下获得了形态正常的再生植株(图 2-C , D)。可
见 ,G染色体二倍体野生棉种的体细胞培养的植株
再生难于D染色体棉种的克劳茨基棉。
2.3　激素配比对G 染色体组棉种体细胞胚胎发生
和植株再生的影响
2.3.1　对愈伤组织诱导的影响　　棉花体细胞培
养愈伤组织诱导过程中 , 外源激素是必不可少的。
对于 G染色体棉种 ,虽然不添加激素也能产生少量
愈伤组织 ,但多为绿色的紧密结构 。2 , 4-D和 KT 激
素组合的不同配比试验表明 ,接种后 5 ～ 7 d ,外植体
两端膨大 ,开裂 ,愈伤组织开始形成 。接种后 2周左
右 ,大量愈伤组织产生 ,其中MSB5+0.1 mg L-1 2 ,4-
D+0.1 mg L-1 KT +30 g L-1葡萄糖 +2.5 g L-1
phytegal的激素组合培养基对于不同棉种都能诱导
出较好的愈伤组织 ,且继代培养仍能良好生长 ,尽管
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图 2 纳尔逊氏棉 、澳洲棉和克劳茨基棉的胚性愈伤组织诱导和植株再生
Fig.2 Embryogenic callus initiation and plant regeneration in G.nelsonii , G.australe , and G.klotzschianum
A:克劳茨基棉胚性愈伤组织增殖;B:克劳茨基棉胚状体萌发;C:克劳茨基棉植株再生;D:克劳茨基棉植株再生;E:澳洲棉胚性愈伤组织
增殖;F:澳洲棉各种胚状体的萌发;G:澳洲棉萌发胚状体继代培养;H:纳尔逊氏棉下胚轴诱导的愈伤组织继代多次后的形态;I:纳尔逊氏
棉胚性愈伤组织增殖;J:纳尔逊氏棉胚状体产生;K:纳尔逊氏棉胚状体萌发及培养;L:纳尔逊氏棉植株再生;M:纳尔逊氏棉植株再生。
A:Embryogenic callus prolif eration in G.klotzschianum;B:Somatic embryo germination in G.klotzschianum ;C and D:Plant regeneration in
G.klotzschianum;E:Embryogenic callus proliferation in G.australe;F:Somatic embryos with different types produced from embryogenic
callus in G.australe;G:Subcultured somatic embryos in G.australe;H:Callus of G.nelsonii subcultured many times;I:Embryogenic
callus proliferation in G.nelsonii;J:Somatic embryo initiation in G.nelsonii;K.Somatic embryo germination in G.nelsonii;
L:Plant regeneration in G.nelsoni i;M:Plant regeneration in G.nelsonii.
2个G染色体棉种的愈伤组织增殖明显差异于对照
克劳茨基棉(图 1-D 、E 、F)。
从表 1可知 , 2 ,4-D+KT 、IAA+KT 和 IBA+KT
3个激素组合处理中 ,2 ,4-D+KT较适合于愈伤组织
的诱导 , 产生的愈伤组织量最大且生长状态好 。
IAA+KT 组合产生的愈伤组织量很少 ,且多为绿色
紧密结构 ,并逐步褐化;IBA+KT 组合产生的愈伤组
织量介于前二组合之间 ,多产生稀松的黄绿色的愈
伤组织 ,边缘褐色 ,少数边缘泛红色。
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表 1 不同激素组合对 G染色体棉种的愈伤组织诱导的影响
Table 1 Effect of different PGRs combinations on callus induction of G genome species
棉种
Species
激素组合
Hormones combination
(mg L-1)
出愈率
Callus induction rate
(%)
愈伤组织生长情况Growth of Callus
增殖量
Quantity
颜色
Color
质地
Texture
G.nelsonii (0.1)2, 4-D +(0.1)KT 94.44±9.62 ++++ 绿色Green 较疏松 Loose
(0.5)IAA +(0.1)KT 31.11±10.18 + 绿色Green 致密 Hard
(0.5)IBA +(0.1)KT 55.56±13.88 ++ 绿色Green 紧凑 Compact
G.australe (0.1)2, 4-D +(0.1)KT 77.78±9.62 +++ 白绿色Green and white 致密 Hard
(0.5)IAA +(0.1)KT 25.57±12.62 + 绿色或白色Green or whi te 致密 Hard
(0.5)IBA +(0.1)KT 38.89±9.62 + 绿色或白色Green or whi te 致密 Hard
G.klotzschianum (0.1)2, 4-D +(0.1)KT 100±0　 +++++ 浅黄绿色 Light kelly 疏松 Loose
(0.5)IAA +(0.1)KT 66.67±16.67 ++ 黄绿色Kelly 紧凑 Compact
(0.5)IBA +(0.1)KT 38.89±9.62 ++ 黄绿色Kelly 紧凑 Compact
　　“ +”表示愈伤组织从继代 28 d后增殖的数量。
“ +” means the quantity of proliferated callus at 28 d after subculture.
2.3.2　激素组合对胚性愈伤组织诱导和植株再生
的影响　　虽然 2 , 4-D 可诱导形成大量的愈伤组
织 ,但不利于胚胎发生 ,尽管诱导获得的愈伤组织经
过多次继代培养后也可分化出胚性愈伤组织 。这与
前人在棉花组织培养中的结果一致[ 10] 。纳尔逊氏
棉和澳洲棉的愈伤组织在添加 2 ,4-D的诱导培养基
上均未直接诱导出胚性愈伤组织。在继代培养基中
逐步去掉 2 ,4-D后 ,在 0.5 mg L-1 IBA+0.2 mg L-1
KT的继代培养基中培养 3 ～ 4个月均出现大量的胚
性愈伤组织。说明激素配比对于野生棉种胚性愈伤
组织的诱导十分重要 。
由表 2可以看出 ,激素对棉花体细胞胚发生和
发育的调控作用十分明显 ,2 , 4-D+KT 组合不利于
体细胞胚胎发生;IAA +KT 的诱胚效果优于 2 , 4-
D+KT 而次于 IBA +KT , IBA+KT组合最有益于体
细胞胚胎发生 ,培养过程中出现了大量的球形胚 、心
形胚 、鱼雷胚和子叶胚 。IBA KT 的不同比例影响着
体细胞胚胎的发生能力 ,比例适当可提高 G 染色体
棉种体细胞胚胎的发生和植株再生。当降低 IBA和
KT 的浓度(0.25 mg L-1 IBA+0.1 mg L-1 KT)时 ,胚
胎发生频率降低 ,褐化严重;而在降低 IBA浓度和提
高 KT(0.25 mg L-1 IBA+0.3 mg L-1 KT)的培养基
上 , 2 个棉种均能产生大量的体细胞胚 , 且褐化
较少。
表 2 不同激素配比对 G染色体组棉种胚性愈伤组织增殖和体细胞胚胎发生的影响
Table 2 Effect of different PGRs combinations on embryogenic callus(EC)proliferation and somatic embryogenesis of G genome species
棉种
Species
激素组合
PGRs(mg L-1)
胚性愈伤增殖
EC growth rate(g FW d-1)
愈伤褐化程度
Color of callus
体细胞胚胎发生率
Somatic embryogenesis(%)
G.nelsonii (0.5)IBA +(0.2)KT 0.09±0.009 褐化较少 Browning less 30.8±5.22
(0.25)IBA +(0.3)KT 0.04±0.007 褐化少 Browning little 42.6±8.96
(0.25)IBA +(0.1)KT 0.13±0.009 褐化多 Browning much 0
(0.1)2 , 4-D+(0.2)KT 0.06±0.02 褐化较少 Browning less 0
(0.5)IAA +(0.2)KT 0.04±0.01 褐化较少 Browning less 6±3.54
G.australe (0.5)IBA +(0.2)KT 0.03±0.007 褐化较少 Browning less 27±8.8　
(0.25)IBA +(0.3)KT 0.04±0.012 褐化少 Browning little 43.6±17.81
(0.25)IBA +(0.1)KT 0.03±0.012 褐化较多 Browning more 10±5.7
(0.1)2 , 4-D +(0.2)KT 0.03±0.012 褐化较少 Browning less 0
(0.5)IAA+(0.2)KT 0.03±0.019 褐化较少 Browning less 7.4±2.7
G.klotzschianum (0.5)IBA +(0.2)KT 0.08±0.011 褐化较少 Browning less 38.8±8.04
(0.25)IBA +(0.3)KT 0.07±0.008 褐化少 Browning little 67±7.18
(0.25)IBA +(0.1)KT 0.05±0.01 褐化较多 Browning more 18.4±6.58
(0.1)2 , 4-D +(0.2)KT 0.05±0.01 褐化较少 Browning less 0
(0.5)IAA +(0.2)KT 0.04±0.012 褐化较少 Browning less 7.4±3.51
2.4　碳源对 G染色体组棉种胚性愈伤组织诱导和
植株再生的影响
碳源是培养基中必不可少的组成成分 ,不同碳
源对愈伤组织的诱导效果不同。以下胚轴为外植
体 ,接种后 1周左右 ,蔗糖和葡萄糖 2种碳源处理的
外植体两端都膨大 ,差异不明显。然而 ,接种 28 d
1283　第 8期 汪静儿等:棉属 G染色体组野生棉种的体细胞胚胎发生与植株再生研究 　　　
后 ,2种碳源诱导的愈伤组织生长情况有明显的差
异 ,其中葡萄糖培养基产生的愈伤组织量较多 ,呈淡
绿色或黄绿色 ,质地较疏松 。蔗糖培养基中产生的
愈伤组织 ,量少且多为紧密结构 ,易褐化。因此 ,在
G染色体组棉种的愈伤组织诱导过程中宜用葡萄糖
作为碳源 。
但在 G 染色体组棉种的胚性愈伤组织增殖和
胚状体的萌发过程中 ,麦芽糖作为碳源效果更好。
其愈伤组织几乎不褐化 ,胚状体多 ,且保存时间也最
长 。葡萄糖次之 ,虽胚性愈伤组织增殖略高于麦芽
糖 ,但长期保存不如麦芽糖 ,会部分褐化;而蔗糖培
养基中的胚性愈伤组织增殖少且褐化死亡严重 ,几
乎不产生胚状体(表 3)。
表 3 碳源对 G染色体组棉种胚性愈伤组织的增殖和体细胞胚胎发生的影响
Table 3 Effect of difference sugars on ECproliferation and somatic embryogenesis
棉种
Species
胚性愈伤增殖量 EC proliferation
麦芽糖Maltose 葡萄糖Glucose 蔗糖 Sucrose
体细胞胚胎发生频率 Somatic embryogenesis
麦芽糖Maltose 葡萄糖Glucose 蔗糖 Sucrose
G.nelsonii 0.062±0.009 0.07±0.008 0 54.4±6.07 42.6±8.96 0
G.australe 0.060±0.010 0.07±0.007 0.01±0.007 62.8±6.98 43.6±17.82 0
G.klotzschianum 0.060±0.009 0.07±0.007 0.01±0.007 79.6±5.94 67.0±7.18 0
愈伤组织颜色及褐化程度 Color of callus
麦芽糖 Maltose 葡萄糖 Glucose 蔗糖 Sucrose
G.nelsonii 鲜黄色 Fresh yellow 黄色 Yellow部分氧化 Oxidation 褐化死亡 Browning and died
无褐化 No browning 部分褐化 Partically browning
G.australe 黄绿色 Yellowish-green 黄绿色 Yellowish-green 褐化死亡 Browning and died
无褐化 No browning 少数褐化 Few browning
G.klotzschianum 绿色 Green 绿色 Green 褐化死亡 Browning and died
无褐化 No browning 少数褐化 Few browning
3　讨论
目前有关野生棉的离体培养 、胚胎发生和植株
再生的报道不多[ 14] 。Price 等[ 15] 建立了克劳茨基棉
的悬浮培养系并获得了体细胞胚胎;Finer等[ 16] 获得
了克劳茨基棉的体细胞胚胎;Sun等[ 13] 获得了克劳
茨基棉的再生植株。较容易再生的克劳茨基棉是 D
染色体组的棉种 ,而属于G 染色体组的纳尔逊氏棉
和澳洲棉棉花体细胞组织培养还未见报道。本实验
成功获得了这 2个G 染色体组棉种的体细胞胚胎 ,
其中纳尔逊氏棉已通过体细胞胚胎发生途径获得了
再生小植株 ,而澳洲棉只能得到大量的体细胞胚状
体 ,未获得再生植株。2个 G 染色体组棉种的体细
胞胚胎发生和植株再生能力均弱于 D染色体组的
克劳茨基棉 ,说明G染色体棉种的体细胞离体培养
较困难 。澳洲棉体细胞离体培养过程中 ,虽能获得
大量体细胞胚状体 ,但很难继续萌发。因此 ,需进一
步优化激素 、有机和无机营养物 、碳源等培养基的成
分及培养条件 ,促进澳洲棉的体细胞胚胎萌发 ,以获
得再生植株 。另一方面 ,由于该棉种具有体细胞胚
胎难萌发的特性 ,在体细胞杂交研究中 ,可以使澳洲
棉作为原生质体融合的融合亲本的一个半选择条
件 ,有利于体细胞杂种的筛选 ,更能快速有效地将野
生棉中的优异基因转移到栽培棉中 ,获得新的棉花
种质材料。
本试验研究结果还表明 ,G染色体组棉种体细
胞组织培养过程中 ,用 0.1 mg L-1 KT+0.1 mg L-1
2 ,4-D的激素组合诱导产生的愈伤组织较松脆鲜
艳 ,分化潜力高 ,但不利于胚胎的发生 。在继代过程
中 ,需逐步降低 2 ,4-D的浓度 ,逐步改用 IBA有利于
胚性愈伤组织的发生。胚性愈伤组织的增殖应使用
0.2 mg L-1 KT +0.5 mg L-1 IBA 的激素组合。将
IBA的浓度降低 1 2 ,KT 的浓度增加1 2有利于胚胎
发生 ,而植株再生可以在MSB5+0.15mg L-1 KT +
0.5mg L-1NAA+0.2%活性碳的培养基上生长 。此
外 ,在愈伤组织诱导过程中 ,采用葡萄糖作碳源 ,而
麦芽糖利于胚性愈伤组织的诱导和植株的再生 。这
些结果说明 G染色体野生棉种的体细胞培养条件
与栽培棉种及其他野生棉种存在着明显的差异 ,并
存在着培养周期长 、再生频率低 、再生株畸形率高 、
存活率低等问题 ,尚需进一步的深入研究以完善 G
染色体组棉种体细胞培养技术体系。
4　结论
通过对培养基激素配比使用 、不同碳源等培养
条件的筛选 ,成功获得了纳尔逊氏棉的体细胞再生
小植株和大量澳洲棉的体细胞胚状体 。G染色体组
野生棉种体细胞培养宜采用 0.1 mg L-1 KT + 0.1
1284 　　　　作　　物　　学　　报 第 33 卷　
mg L
-1
2 , 4-D激素组合的培养基诱导产生愈伤组
织 ,用0.25mg L-1 IBA +0.3 mg L-1KT 的激素组合
的培养基进行体细胞胚的诱导 ,用 MSB5 +0.15 mg
L
-1
KT +0.5 mg L-1 NAA激素组合的培养基进行
体细胞胚的萌发和植株再生。此外 ,愈伤组织诱导
过程中应选用葡萄糖作为碳源 ,而在胚性愈伤组织
的增殖和胚状体的萌发过程中应改用麦芽糖作碳
源。然而 ,G染色体组棉种体细胞培养还存在再生
时间长 ,体细胞胚畸形率高和萌发困难等问题 。
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1285　第 8期 汪静儿等:棉属 G染色体组野生棉种的体细胞胚胎发生与植株再生研究