全 文 ：遗 传 学 报 , 9 ( 1 ) : 。 7一 6 2 , 一。。 2
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棉属二倍体野生棉与四倍体栽培棉种间
杂交的胚珠培养
胡绍安 李秀兰
(中国农业科学院棉花研究所 , 安阳 )
用棉属二倍体野生种与四倍体栽培种陆地棉杂交及 四倍体栽培种海岛棉 、 陆地棉与二倍
体栽培种亚洲棉杂交 , 以陆地棉自交作对照。 将杂交和自交授粉后 2 天 (部分材料为 l 天 )的
胚珠在液体培养基上进行飘浮静置暗培养。 培养 , 。一 70 天 , 7 个杂交组合及 2 个自交品种的
胚珠均获得一定频率 的胚 (包括成熟和不成熟胚 )及成熟胚萌发的苗 。 其中陆地棉与澳洲野生
棉 、 阿拉伯棉 、 亚洲棉 、 海岛棉与亚洲棉等 4 个杂交组合已得到杂种一代植珠 。 试验结果表明 ,
同一组合的胚珠 ,在不同的培养基上获得胚的频率和胚萌发率有明显差异 ; 不同组合的胚珠 ,
在同一培养基上培养的结果也不一致。 陆地棉 x 亚洲棉 、 海岛棉 x 亚洲棉两个组合授粉后 l
天的胚珠培养也获得一定频率的胚发育 。
将棉属的某些野生种所具有的某些性状 ,通过杂交转育于栽培品种 ,但 由于这种种间
杂交存在不亲和性 , 一般难以杂交成功 。
近几年来 ,利用带胚珠的胚培养技术 , 比较顺利地解决了这个问题 。 我们的研究结果
表明 , 授粉后 2 天的种间杂交胚珠中 ,一部分已进入了双受精 ,受精卵暂处于休眠状态 ,胚
乳初生核已开始分裂为游离核 。 离体培养已受精的胚珠 , 可获得一定频率的不同发育程
度的胚及一些幼苗或植珠 。 这对于棉属各种的遗传研究和培育新种都具有重要的意义 。
本文报道棉花胚珠培养研究的最近结果 。
材 料 和 方 法
采用我所品种资源组栽培的 , 个野生棉即澳洲野生棉 、 阿拉伯棉 、长普棉 、 瑟伯氏棉 、
戴维逊氏棉与陆地棉中棉所 7 号 (简称中 7 )杂交 , 还有中 7 火亚洲棉石系 1 号 (简称石 1 ) ,
海岛棉 865 (简称海 86 力 X 石 1 , 陆地棉黑山棉 1 号 (简称黑 l) X 亚洲棉商丘紫花 (简称
丘紫 )共 7 个种间杂交组合 。 以中 7 、 黑 1 自交作对照 。 中 7 、 黑 1 、 海 8 6弓、 石 1 为我所
品种研究室保存的材料 。除海 8 65 种于小块隔离地 ,其他材料均种于品种试验地 。 于 6 月
下旬和 7 月份花期或盛花期 , 进行严格的去雄隔离杂交和自交 。 采摘杂交和自交授粉后
2 天 (部分材料为 1 天 ) 的子房 , 在无菌条件下进行表面消毒 , 即用镊子夹住子房浸入
70 多 的酒精中 , 随即取出 , 在酒精灯火焰上烧片刻 , 然后剖开子房 , 取出胚珠接种于装有
培养基的 1 0 毫升的三角瓶或 30 X 2 0 毫米的试管内。 每瓶 (或管 )接种 1枚子房内的胚
本文于 19 8 1 年 2 月 2 8 日收到 。
洲 遗 传 学 报 9卷
珠 ( 约 1 5一 25个 ) 。基木培养基采用 B ea sl ey等的配方略加改良 , 配制了 7 种组合培养基 。 以
B e a s le y 培养基 (培养基 7 )为对照 。培养基 l一 6 为 B e a s le y 培养基 , 每升附加 N H ; C I 8 0 2 . 5 毫
克 (以下单位同 ) 。 此外 , 培养基 1 加 IA A 0 . 9 , 培养基 2 加 G A 1 . 5 , 培养基 3 加 K T .0 5 ,
培养基 4 加 N A A .0 5 , 培养基 5 加腺凛吟 10 , 培养基 6 加 G A 1 . 5 、 K T 0 . 5 、 N A八 .0 5 、
腺嘿吟 1 0 。 蔗糖 4多 。
胚珠接种在液体培养基表面后 , 在恒温暗室内静置培养 。 温度 30 士 2℃ 。 定期取培
养的胚珠用 F A A 固定液固定 , 以作石蜡切片 。 培养 5 0 多天后 , 一部分胚珠的胚萌发长
成幼苗 ,及时将其转移至生根的琼脂培养基上培育苗 , 然后再转移至花盆中培养植株 。 培
养 70 天左右 , 将未萌发的全部胚珠在无菌条件下进行解剖 , 观察胚发育的情况及统计胚
发育的百分数 。 将发育成熟的大胚转至生根培养基培育苗 。
试 验 结 果
胚珠和纤维的生长发育
不论是杂交的或自交的胚珠 , 在接种后 4 周内生长发育正常 , 胚珠体积迅速增大 。 纤
维不断伸长 , 洁白而具光泽 , 缠绕于未浸没于培养液的胚珠上半部表面 , 而浸在培养液的
下半部胚珠表面的纤维生长受到抑制 , 几乎没有纤维发生 。 沉没于培养瓶底部的胚珠则
不能成活 。 培养 1 个月以后 , 胚珠体积增大减慢 ,培养 40 天以后一般不再增大 ,有的开始
变为褐色 (图版 I , 1一斗) ;此后 , 洁白的纤维逐渐失去正常的形态 , 收缩变粗 , 变为灰褐色 ,
呈愈伤组织状 。 培养 50 一 70 天的胚珠 , 其所生长的纤维已呈不规则的瘤状物附于胚珠
上 。
生长素与激动素对胚珠和纤维生长发育的效应
我们所设计的 7 种培养基 , 对于所试验的材料的胚珠和纤维的生长发育影响有明显
差异 。 所有的材料以培养基 6 培养效果最好 , 其次是培养基 2 , 其余几种培养基的效果依
次为 4 、 3 、 5 、 7 。 可见 G A 对纤维的生长发育比 IA A 、 N A A 和 K T 有明显的促进作用 ,
而加腺嚓吟似乎有一定的抑制作用 。 在不加任何生长激素的培养基 7 , 纤维和胚珠的生
长发育均比其他几种培养基差 。 值得指出的是 , 海 8 6 5 x 石 1 的胚珠 , 即使在培养基 6 上
纤维的生长也不好 ,但胚珠的生长却很好 ,胚珠体积迅速增大 ,与其他材料的情况相仿 , 呈
鲜嫩白色 , 然而几乎是无纤维的 “ 光子 ” 。 黑 I X 商紫 、 中 7 X 石 1 授粉后 1 天的胚珠 , 纤
维及胚珠的生长发育都与其他授粉后 2 天的相似 ,但获得睦的频率却较低 ,所得的幼苗也
较弱 。
胚的生长发育及萌发
胚珠培养 50 天左右 , 一部分胚珠内发育成熟的胚开始萌发 ;下胚轴伸长 , 胚根从胚珠
内伸出 , 2 片子叶展开 (图版 I , 5 ) 。 将这些萌发的胚长成的幼苗及时转于琼脂生根培养
基 , 大部分能长成健壮的苗 (图版 I , 6 、 7 、 8 ) 。 培养 60 一70 天 , 将所有未萌发的胚珠进行
解剖 , 观察胚胎发育的情况 , 统计胚发育的百分率 。 各试验材料在不同培养基上胚萌发
的百分率 ( 1 0 个胚珠中有胚发育的胚珠数 ) 及有成热胚萌发的百分率 ( 10 个胚珠中有
胚萌发的胚珠数 )详见表 1。
7期 胡 绍安等 棉属二倍体 野生棉与 四倍休栽培 棉种间杂 交的胚珠培 养 ,…翻
6 0 遗 传 字 报 9 卷
表 1 的试验结果表明 , 在不同的培养基上 ,获得胚的频率及胚的萌发率由高到低培养
基的趋向为 1 、 3 、 4 、 弓、 7 , 2 和 6 偏低 。 从材料看 , 同一杂交组合的胚珠 , 在不同的培养
基上 , 获得胚的频率有明显的差异 ; 同时 ,不同的组合或品种 ,在同一种培养基获得的结果
也不一致 。 同一种材料 ,在有胚率高的培养基上 , 其胚的萌发率也高 。 如中 夕x 澳洲野生
棉 , 在培养基 1上有胚及胚的萌发率最高 , 分别为 61 . 4外 和 21 . 0多 。 从接种量大的 5 个
杂交组合的胚及胚的萌发情况看出 , 以中 7 x 澳洲野生棉最佳 , 其次是中 7 x 石 1 、 中 7 x
阿拉伯棉 , 最差的为黑 I X 商紫 。 从胚的萌发来看 , 以中 7 X 澳洲野生棉最高 , 其次为海
86 5 X 石 1 , 中 7 X 阿拉伯则很低 。 对于胚发育的好坏和频率的高低 , 除与培养基的成分
有关外 , 可能与材料的遗传特性和生理特性也有关 。
从表 1还可看出 ,两个陆地棉品种 (中 7 、 黑 l) 自交的有胚率和萌发率都比它们各 自
的杂交组合低 。 两年的试验结果都看到这种情况 。
授粉后 1 天的胚珠培养 , 培养时虽然受精过程 尚未完成 , 但是经离体培养 , 在适宜的
培养基上 , 其受精作用仍可继续进行 , 并可获得一定数量的正常发育的胚和幼苗 。
从曾报道的 ( 1 9 79 、 1 9 8 0 )及本文研究的培养条件下胚珠切片观察表明 , 在棉属的 4 个
栽培种的 自交及其种间杂交 , 需授粉后 48 小时左右方能完成受精作用 ,授粉后 48 一 7 2 小
时的胚珠内可见到初生胚乳核已分裂 ,而受精卵尚处休眠状 , 需 72 小时以后合子才开始
分裂 。
生长素和激素对于胚发育的影响
表 1 的结果表明 , 单独使用植物生长素 I A A 比配合使用激动素 K T 或 G A 更有利
于胚的发育 。 IA A 与 N A A 配合使用 , 比之与 K T 配合使用有较高的成胚率和胚萌发
率 。 可见 IA A 、 N A A 对胚的发育有一定的促进作用 。 激动素 K T 的作用 , 从两年的试
验结果看 ,在适宜的浓度下 ,对于胚的发育也有一定的作用 。 G A 对纤维的生长发育具有
良好的促进作用 , 然而对于胚的发育并无明显作用 。 腺嘿吟对于胚珠和纤维的生长发育
作用不明显 , 甚至有一定的抑制作用 , 然而对于胚的发育则有良好的作用 。 含有各种培养
墓中所具有的生长素和激动素的培养基 (培养基 6 ) , 对于胚珠和纤维的生长发育有十分
良好的作用 ,但对于胚的发育作用则不明显 。
讨 论
两年的试验结果表明 ,培养授粉后 2 天的种间杂交胚珠 , 在适宜的培养基上 , 获得胚
的频率一般在 20 一40 务 。 但是尚有相当一部分胚未能发育为成熟胚 。 一部分成熟胚出
现 “ 早萌 ” 现象 ;而一部分成熟胚在培养基上则不萌发 ,但从胚珠内剖出转培于生根培养基
上 , 一般能获得正常的苗或植株 。 调整培养基的成分 , 其中主要是氮源的不同和生长素或
激素的种类及其用量 (最适量 ) ,是获得较高频率的成熟胚及促进成熟胚萌发的关键 。
在 B ea sle y 培养基中加适量的 N H ; lC 为基本氮源 , 对于胚的发育有良好的作用 , 特
别是有利于成熟胚在培养后期萌发 。 如前所述 , 所用的几种植物生长素和激动素 , 对于胚
珠 、 纤维和胚的生长发育的作用是不相同的 , 目前的培养结果也只是初步的 。 进一步研究
各种生长素和激动素的单独使用及配合使用的有益效应以及最适用量 , 以达到胚珠培养
胡绍安等 : 棉属二倍体野生棉与四倍体栽培棉种间杂交的胚珠培养
的最大效果甚为重要 ( 。 `实验还表明 , IA A 、 G八 、 N A A 、 K T 及腺呼吟等一起配合使用 ,
对胚珠和纤维的生长发育虽有明显的作用 ,但其中有相辅相成 , 也有拮抗作用 。 对此应进
行深人的研究 。
值得提及的是 , Bea sle y 培养基是进行棉花胚珠培养的良好培养基 , 如不加任何生长
激索类物质对于胚的发育都有良好的作用 。 但是所获得的胚或胚萌发的幼苗 , 一般都比
较瘦弱 。 适当加人生 氏激素物质 ,情况能大大改善 。 从实验结果中看到这样的趋势 , 即种
间杂交胚珠培养的成胚率均比自交的高 。 分析其原因 , 可能是授粉后的杂交胚珠 , 通过离
体培养所给予的条件 , 克服了在不培养情况下大部分胚在发育早期的致死障碍而得以继
续发育直到成熟 。 然而在正常情况下 , 杂种胚在原母体植株上某些条件不适 一犷其生 一长发
育的需要 , 甚至发生阻碍作用 , 因此胚在发育早期败死 。 但是 ,在同样的培养条件下 , 自交
胚珠却没有杂交胚珠的效果好 , 其原因尚不清楚 , 有待进一步研究 。
试验主要用 aR id ; 1 ( 19 7 5 ) 的棉苗生根液体培养基改为琼脂培养基培养所获得 的 成
热胚及其萌发的幼苗 ,使其生长为具有较发达根系的苗 ,然后转培于花盆培养植株 。 但是
此培养基 、 幼苗的根系生长到一定时期 ,根尖便发生黑褐色 ,再延长培养时间 , 幼苗终因根
系的败坏 、沥停止生长 , 必需迅速转换新的培养基 。 试验也发现 pH 的调整也很重要 。 研
究解决将幼苗培养为杂种植株的间题 , 也是整个培养过程重要的一个环节 。
参 考 文 献
l 1
介
3 1
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6 2遗 传 于以 。 卷
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胡绍安等 :棉属二倍体野生棉与四倍体栽培棉种间杂交的胚珠培养 图版 I
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1
. 海 8 5 6丫 石 1 授粉后 2天 ,培养 9 天的胚珠。 2 . 中 7火瑟伯 氏棉授粉后 2 天 , 培养 10 天的胚
珠 。 3 . 中 7 K 阿拉伯棉授粉后 2 天 , 培养 2 4 天的胚珠 。 4 . 中 7火澳洲野生棉授粉后 2 天 , 培
养 30 天的胚珠。 5 · 中 7火澳洲野生棉授粉后 2 天 , 培养 5 5 天的胚珠 , 胚萌发成幼苗。 6 .
中 7火 澳洲野生棉授粉后 2 天 , 培养 59 天的胚珠内胚萌发移至生根培养基的苗 。 7 . 中 7 x 阿拉
伯棉胚珠培养获得的植株 。 8 . 中 夕丫澳洲棉野生棉胚珠培养获得的植株 。
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