异源多倍体杂种棉的研究

异源多倍体化是植物进化的重要因素之一.棉属植物有四个栽培种,即草棉(Gossypium. herbaceum)2n=2x=20、亚洲棉(G.arboreum)2n=2x=26、陆地棉(G.hirsutum)2n=4x=52、海岛棉(G.barbadense)2n=4x=52.其中四倍体栽培种是由两个二倍体棉种通过种间杂交、自然加倍而来的.四倍体栽培种在生长势、抗逆性以及农艺性状等方面均比二倍体栽培种优越.但是,随着倍性的增加,这种优越性具有一定的限度.因此,研究棉属植物最适染色体倍性,在棉花遗传理论研究与育种实践中,均具有重要意义.     

基于陆地棉茎尖转录组序列的genic-SSR标记的开发与评价

利用软件MISA和SSR Locator 对陆地棉（Gossypium hirsutum L.）Coker312茎尖转录组测序得到的73515条Unigene序列进行分析,查找到4507个SSR位点,分布于4039条转录本序列中,SSR出现频率为5.5%,非编码区的SSR位点要显著高于编码区（2853/1654）。SSR重复基元中,三核苷酸重复基元占主导地位（51.03%）,且AAG/CTT （20.08%）类型最多;其次是二核苷酸重复基元（28.76%）,主要为AG/CT（55.47%）。利用引物批量设计软件共开发1569对SSR引物,在陆地棉TM-1、海岛棉3-79 (G. barbadense L.)、阿非利加棉(G. herbaceum L.)、雷蒙德氏棉(G. raimondii Ulbrich.)四个棉种中进行初步评价,其中1117对引物能在四个棉种间扩增出稳定的条带,扩增率为71.2%。选择650对能稳定扩增出条带的引物,在涉及5个棉种（增加了亚洲棉（G. arboreum L.））的13份材料中进一步筛选,83对引物能在13份材料中扩增出特异性条带, PIC变幅在0.121～0.648之间,平均值为0.422,其中80对引物能在7份陆地棉材料中扩增出特异性条带,平均PIC值为0.336;挑选5对在本实验室作图亲本鲁棉研22和鲁原343间有明显多态的引物进行连锁分析,其中4对成功连锁到本实验室构建的遗传图谱上。本研究丰富了棉属genic-SSR的数量,为棉属遗传作图、性状关联分析提供了更多引物选择。     

陆地棉和海岛棉染色体组型比较

棉花染色体组型的研究,已有人做过工作,如Eduards曾研究了草棉(Gossypium nerbaceum var.africanum)2n=26和两种澳大利亚野生棉(G.bickii;G.sturticanum)2n=26染色体组型;陈瑞阳、聂汝芝、李懋学等人均在这方面做了工作。我们也对陆地棉(G.hirsutum)和海岛棉(G.barbadense)进行了核型分析,结果如下:     

棉花黄萎病病原菌诱导侵染对转基因抗病棉花生理性状的影响

通过研究棉花黄萎病病原菌诱导侵染对转基因抗病棉花生理性状的影响,旨在为提高转基因抗病棉花抗病性提供理论依据。Byd、28p两品种棉花为供试材料,应用花粉管通道法将几丁质酶与β-1,3-葡聚糖双价抗病基因导入棉花株系中,多年筛选获得不同抗性水平的棉花株系;棉种经棉花黄萎病病菌侵染后,苗期测定棉株内的生理生化变化。结果显示,转基因抗病棉株体内的酶活性已达对照水平,而感病及耐病棉株内的酶活性均有不同程度的变化。所测定的棉株内的酶活性及脯氨酸含量的变化与棉株的抗病性相关。     

[AAGG]异源四倍体新棉种的核型及同功酶分析

本文对山西农业大学棉花育种组创育的[AAGG]异源四倍体新棉种及其二倍体亲本亚洲棉(G．arboreum)、比克氏棉(G．bickii)进行了核型分析,并对[AG]异源二倍体和[AAGG]异源四倍体的过氧化物同功酶进行了分析。研究结果：异源四倍体[AAGG]的体细胞染色体数目为2n=4x=52,表现为双亲染色体数目之和,其核型公式为2n=4x=52=50m(6SAT) 2sm,按stebbins的核型分析原则,异源四倍体[AAGG]属1A型。过氧化物酶同功酶分析表明：[AG]棉种酶谱表现为双亲不完全互补型。并具有新式酶带。因此过氧化物酶同功酶可以作为鉴别远缘杂种的生物技术之一。     

四个栽培棉种间的杂种F1细胞遗传学与亲缘关系研究

以棉属四个栽培棉种进行种间杂交,产生(亚洲棉×草棉)和(陆地棉×海岛棉)2个二元杂种F1及其[(亚洲棉×草棉)×(陆地棉×海岛棉)]四元杂种F1,观察和测定4个栽培棉种及其2个二元杂种F1和四元杂种F1的花粉母细胞(PMC)减数分裂的染色体行为及其花粉生活力,以研究4个栽培棉种间的亲缘关系和进化关系。结果表明,二元杂种(亚洲棉×草棉)F1的PMC减数分裂中期Ⅰ出现一个四体环,其余为二价体,染色体构型为2n=26=11Ⅱ 1Ⅳ;花粉生活力的测定表明,(亚洲棉×草棉)F1可育型花粉为50.71%,表现为典型的配子半不育特性,说明两个二倍体棉种间发生一次染色体易位。(陆地棉×海岛棉)F1以26个二价体细胞为主,但有少量的单价体、三价体以及四价体,染色体构型为2n=52=0.78Ⅰ 22.24Ⅱ 0.94Ⅲ 0.98Ⅳ。花粉生活力的测定表明,(陆地棉×海岛棉)F1可育型花粉为54.84%,可见2个四倍体棉种间亲缘关系较近,二者之间仅发生了染色体的易位或倒位。而由4个栽培种合成的四元杂种F1,其减数分裂异常,染色体丢失现象普遍,部分染色体不能联会配对,以单价体的形式存在,并出现三价体、四价体、五价体等多价体,染色体构型为2n=52=5.45Ⅰ 14.41Ⅱ 2.44Ⅲ 1.59Ⅳ 0.63Ⅴ 0.15Ⅵ,其可育花粉为6.87%。研究结果表明了4种栽培棉种之间的亲缘关系相对较近,可以通过遗传重组产生综合有4个栽培棉种性状的新种质。     

棉属种间高代系的过氧化物酶同工酶研究

利用薄层等电聚焦方法,对已稳定遗传２０代的棉属陆地棉（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ ）×中棉（Ｇ．ａｒｂｏｒｅｕｍ ）种间高代系蕾期真叶及花药中的过氧化物酶同工酶进行研究,结果表明：１．同一棉种的不同品种,其过氧化物酶同工酶基本相同,同一染色体组的不同棉种,其过氧化物酶同工酶存在一定的差异,不同染色体组的棉种,其过氧化物酶同工酶存在显著的差异;２．高代系的同工酶谱与母本“科遗２号”相似,而与父本中棉“完紫”具有较大的差异     

基于陆地棉茎尖转录组序列genic-SSR标记的开发与评价

利用软件MISA和SSR Locator对陆地棉(Gossypium hirsutum L.)Coker312茎尖转录组测序得到的73515条Unigene序列进行分析,查找到4507个SSR位点,分布于4039条转录本序列中,SSR位点出现频率为5.5%,非编码区的SSR位点要显著高于编码区(2853/1654)。SSR重复基元中,三核苷酸重复基元占主导地位(51.03%),且AAG/CTT(20.08%)类型最多;其次是二核苷酸重复基元(28.76%),主要为AG/CT(55.47%)。利用引物批量设计软件共开发1569对SSR引物,在陆地棉TM-1、海岛棉3-79(G.barbadense L.)、阿非利加棉(G.herbaceum L.)、雷蒙德氏棉(G.raimondii Ulbrich.)4个棉种中进行初步评价,其中1117对引物能在4个棉种间扩增出稳定的条带,扩增率为71.2%。选择650对能稳定扩增出条带的引物,在涉及5个棉种(增加了亚洲棉(G.arboreum L.))的13份材料中进一步筛选,83对引物能在13份材料中扩增出特异性条带,PIC变幅在0.121~0.648之间,平均值为0.422,其中80对引物能在7份陆地棉材料中扩增出特异性条带,平均PIC值为0.336;挑选5对在本实验室作图亲本鲁棉研22和鲁原343间有明显多态的引物进行连锁分析,其中4对成功连锁到本实验室构建的遗传图谱上。本研究丰富了棉属genic-SSR的数量,为棉属遗传作图、性状关联分析提供了更多引物选择。     

苗期遮荫对棉花产量与品质形成的影响

为揭示棉麦两熟共生期遮荫对棉花产量与品质形成的影响。在棉花苗期利用模拟棉麦两熟共生期遮荫的方法进行了研究。结果表明,遮荫对棉铃形成的影响因果枝,果节部位而异,遮荫有利于棉株下（1-3果枝）,中（4-6果枝）,上（7-9果枝）部果枝内围（1-2果节）铃的形成,对外围（≥3果节）尤其顶部果枝（≥10果枝）外围铃形成不利,从而决定铃重也随果枝,果节部位相应地变化,但遮荫对单株平均铃重的影响畔 小,变遮荫棉花籽棉产量而论,下,中部果枝的内围铃籽棉产量高于常规棉,在上,顶部果枝则相反,各部位果枝外围铃的籽棉产量均低于常规棉,遮荫棉花内,外围铃分布为1：0.36(常规棉为1：0.58),产量分布为1：0.42(常规棉为1：0.72)。苗期遮荫对棉纤维,棉籽品质性状的影响也主要在顶部果枝和上部果枝外围铃,综合分析遮荫棉花产量与品质的形成,棉花苗期耐遮荫性品种间存在差异。在本研究中以中9418耐遮荫性最强,中棉所19和春矮早次之。     

关于棉属四倍体种起源问题的过氧化物酶同工酶研究

本文采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳和等电聚焦技术,对棉属(Gossypium)A基因组2个二倍体种、D基因组10个二倍体野生种和四倍体2(AD)基因组的3个种进行过氧化物酶同工酶酶谱分析。种间酶谱关系符合形态学,细胞学和遗传学的研究结果,但G.gossypioides,G.thurberi和G.trilobum的酶谱与D基因组其他种有较大差异却与A基因组相似。由二倍体种酶液组成的体外人工混合体与自然四倍体的比较分析表明,四倍体棉种G.darwinii,G.barbadense和G.hirsutum是A基因组和D基因组的异质组合,G.raimondii而不是G.thurberi或G.trilobum为四倍体种祖先基因组的最可能的D亚基因组供体。对过氧化物酶同工酶分析为棉属种间亲缘关系和四倍体起源的研究提供生化遗传依据的可行性进行了阐述。     

三种野生和四个栽培棉种的核型研究

作者对棉属 D 组的瑟伯氏棉(Gossypium thurberi)、戴维逊氏棉(C.davidsonii)、雷蒙德氏棉(G.raimondii)、A 组的草棉(G.herbaceum)、中棉(G.arboreum)、AD 组的陆地棉(G.htrsutum)和海岛棉(C.barbadense)等7个种的核型进行了研究。各个种的核型可简式为:瑟伯氏棉2n=2x=26=24m 2Sm(2SAT);戴维逊氏棉20=2x=26=20m 6Sm(4SAT);雷蒙德氏棉2n=2x=26=20m 6Sm(2SAT);草棉2n=2x=26=18m 4Sm 4St(4SAT);中棉2n=2x=26=18m 6Sm(2SAT) 2St(2SAT);陆地棉2n=4x=52=32m 18Sm(4SAT) 2St(2SAT);海岛棉20=4x=52=38m 12Sm(2SAT) 2St(2SAT)。此外,作者对四倍体种的 A 组和 D 组的供体问题进行了讨论。     

多效唑对棉花幼苗几种酶活性的影响

为探索多效唑对植物的抑制效应,我们研究了它对棉花幼苗的脱氢酶、过氧化物酶和吲哚乙酸氧化酶活性的影响。用陆地棉(Gossypium hirsutum)生产推广的原种73-27作供试材料。种子经硫酸脱绒后,在珍珠岩基质上催芽,转入通气水培。培养液综合Hoagland和Arnon培养配方配制而成。水培容器表面用钻孔的聚乙烯泡沫覆盖。每盆培养液5L,50株棉苗。重复三次。用气泵定时供气。水培一周后更换培养液,加入多效唑和GA,以不加多效唑和GA作对照。多效唑浓度为0.1,0.5,1,5,10ppm。GA浓度为0.5,1,2.5,5ppm以     

不同温度敏感性棉花纤维发育相关酶活性变化对低温的响应

选用纤维比强度形成存在温度敏感性差异的两个棉花品种（科棉1号：温度弱敏感型品种,苏棉15：温度敏感型品种）为材料,于2006—2007年在江苏南京设置大田分期播种试验,使棉纤维发育处于不同的温度条件,研究低温对棉纤维发育相关酶（蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶）活性及相应基因表达的影响.结果表明：由晚播造成的低温（棉纤维发育期日均最低温分别为21.1、20.5和18.1 ℃）影响了纤维发育相关酶的活性变化,从而影响了棉纤维素累积和纤维比强度的形成.低温提高了纤维中蔗糖酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性,降低了蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶的活性.低温使Expansin、蔗糖合成酶基因的高表达时间延长,β-1,3-葡聚糖酶基因的表达峰值出现时间延迟,且表达量降低.两个棉花品种的纤维素合成相关酶对低温的响应存在差异,温度敏感型品种（苏棉15）的酶活性的变化幅度明显高于温度弱敏感型品种（科棉1号）, 可能是导致不同棉花品种纤维比强度形成存在温度敏感性差异的主要原因.     

毛细管内均相辣根过氧化物酶（HRP）与核酸杂交偶联HRP催化化学发光比较研究

目的：了解毛细管内核酸偶联和游离辣根过氧化物酶（HRP）催化化学发光差异。方法：不同浓度HRP和经核酸杂交固定于毛细管内壁HRP催化化学发光反应。结果：①游离HRP催化化学发光线性检测范围窄（2.7×10-5-1.3×10-6mg/ml,R2〉0.96）,下限为1.0×10-7mg/ml;②2.0×1014-2.0×106copies/ml的5μl单链DNA杂交后,1.0-10min时DNA浓度M对数（lgM）与化学发光I值线性相关（R2〉0.99）,且大于阴性I值平均数＋3倍标准偏差（s.d）;③5.0×1011-5.0×106copies/ml的5μl PCR产物杂交后,10min内PCR产物对数lgM与I值线性相关（R2〉0.97）,且大于阴性I值平均数＋3倍标准偏差（s.d）。4.0-7.0min内lgM与I值的R2〉0.99,3次平行检测标准偏差〈5.0%。结论：毛细管内核酸杂交的HRP催化化学发光检测线性范围宽、灵敏度高、底物用量少,有望用于临床核酸分子杂交检测。     

丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和根系防御性酶活性的影响

在温室盆栽条件下,研究丛枝菌根(AM)真菌地表球囊霉(Glomus versiforme)对连作土壤中西瓜自根苗和嫁接苗生长、根系膜透性、丙二醛(MDA)含量和防御性酶活性的影响.结果表明： 接种AM真菌能显著增加西瓜自根苗和嫁接苗的生物量,提高根系活力,降低根系膜透性和MDA含量.接种AM真菌的自根苗地上部鲜质量、地上部干质量和根系活力分别增加了57.6%、60.0%和142.1%,而接种AM真菌的嫁接苗分别增加了26.7%、28.0%和11.0%;自根苗（C）、嫁接苗（G）、接种AM真菌自根苗（C+M）和接种AM真菌嫁接苗（G+M）的根系细胞膜透性为C>G>C+M>G+M,根系MDA含量为C>G>G+M>C+M.接种AM真菌能提高西瓜自根苗和嫁接苗根系的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、几丁质酶和β 1,3 葡聚糖酶活性,而且接种AM真菌的西瓜自根苗和嫁接苗根系POD、PAL和β-1,3-葡聚糖酶活性的峰值比不接种的提前2周出现.接种AM真菌能激活西瓜自根苗和嫁接苗与抗逆性有关的防御性酶反应,使根系对逆境产生快速反应,从而提高其抗连作障碍的能力.     

丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和根系防御性酶活性的影响

在温室盆栽条件下,研究丛枝菌根(AM)真菌地表球囊霉(Glomus versiforme)对连作土壤中西瓜自根苗和嫁接苗生长、根系膜透性、丙二醛(MDA)含量和防御性酶活性的影响.结果表明： 接种AM真菌能显著增加西瓜自根苗和嫁接苗的生物量,提高根系活力,降低根系膜透性和MDA含量.接种AM真菌的自根苗地上部鲜质量、地上部干质量和根系活力分别增加了57.6%、60.0%和142.1%,而接种AM真菌的嫁接苗分别增加了26.7%、28.0%和11.0%;自根苗（C）、嫁接苗（G）、接种AM真菌自根苗（C+M）和接种AM真菌嫁接苗（G+M）的根系细胞膜透性为C>G>C+M>G+M,根系MDA含量为C>G>G+M>C+M.接种AM真菌能提高西瓜自根苗和嫁接苗根系的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、几丁质酶和β 1,3 葡聚糖酶活性,而且接种AM真菌的西瓜自根苗和嫁接苗根系POD、PAL和β-1,3-葡聚糖酶活性的峰值比不接种的提前2周出现.接种AM真菌能激活西瓜自根苗和嫁接苗与抗逆性有关的防御性酶反应,使根系对逆境产生快速反应,从而提高其抗连作障碍的能力.     

棉花对大气CO2浓度升高的响应及其对棉蚜种群发生的作用

通过模拟试验研究了棉花对大气 CO2 浓度升高 (70 5 .0 μl/ L 和 10 32 .3μl/ L vs.387.4 μl/ L)的响应及其对棉蚜 (Aphisgossypii Glover)种群发生的作用机制。结果表明 :(1) CO2 浓度升高可以促进棉花的生长 ,显著提高棉花的株高和生物产量 ;(2 )CO2 浓度增加对棉花的光合作用十分有利 ,单株叶面积显著增加 ,同时 ,叶绿素含量也显著增加 ;(3)高的 CO2 浓度可明显影响棉花组织的营养成分和次生代谢物质的含量 ,游离脂肪酸和游离氨基酸显著增加 ,可溶性蛋白含量显著降低 ,此外 ,大气 CO2增加下棉花组织内棉酚和单宁含量也显著增加了 ;(4 )棉蚜的发育历期与棉花组织的游离脂肪酸、游离氨基酸、可溶性蛋白、和棉酚的含量呈显著负相关 ;而棉蚜的繁殖力与组织含水量呈显著负相关 ,与游离脂肪酸、游离氨基酸和棉酚的含量呈显著正相关。大气 CO2 浓度升高主要是通过影响棉花的营养组成和次生代谢物质含量 ,而间接作用于棉蚜 ;未来 ,随着大气 CO2 浓度增加 ,棉花组织营养物质的变化对棉蚜种群的发生和危害有加重的趋势     

棉酚对几种动物精子ATP酶抑制作用的比较研究

本文比较了棉酚对几种动物精子ATP酶的抑制作用。实验所测为精子细胞的总ATP酶活力;采用的棉酚浓度为10μM至80μM。20μM时精子酶的相对活力为海胆7604％,大鼠74％,家兔51.6％;40μM时酶的相对活力百分数下降至海胆52.5,大鼠35和家兔29.7;达80μM时酶的相对活力进一步下降至海胆26.7,而大鼠及家兔仅余13.2。结果表明(1)棉酚对精于ATP酶的抑制作用是依赖浓度的变化;(2)各种动物精子ATP酶活力的下降情况显示,大鼠及家兔(哺乳动物)精子ATP酶对棉酚的敏感性比海胆(无脊椎动物)要高些。这种差异性可能对棉酚在临床上的应用具有一定的参考价值。     

棉花铃期与棉籽干物质积累模拟模型

基于不同熟性棉花品种的异地分期播种试验,综合量化品种特性、主要气象条件（温度、太阳辐射）和栽培措施（施氮量）对棉花铃期与棉籽干物质积累的影响,基于生理发育时间,建立棉花铃期模拟模型,并基于棉籽生长的“库限制”假设,建立棉籽干物质积累模拟模型.通过量化棉铃对位叶氮浓度的变化,为模型构建氮素效应函数.利用不同生态点的品种、播期和施氮量田间试验资料对模型进行检验,结果表明：德夏棉1号、科棉1号和美棉33B的铃期预测值与实测值的根均方差（RMSE）分别为2.25 d、2.61 d和2.75 d,科棉1号和美棉33B的棉籽干物质模拟值与实测值的RMSE分别为9.5 mg·seed^-1和8.2 mg·seed^-1.表明该模型预测精度较高.     

重组青霉素G酰化酶拆分制备（S）-邻氯苯甘氨酸

对产青霉素G酰化酶的重组枯草芽胞杆菌发酵产酶条件进行优化,确定优化后的发酵条件：可溶性淀粉10g/L、蛋白胨12g/L、酵母粉3g/L、NaCl10g,／L;pH7．5、培养温度37℃、装液量80mL（500mL三角瓶）、培养28h,青霉素G酰化酶的表达水平由最初的7．34U／mL提高至18．23U／mL。以表达青霉素G酰化酶的枯草芽胞杆菌发酵液为酶源,在水相中对映选择性催化N-苯乙酰-（R,S）-邻氯苯甘氨酸制备（S）-邻氯苯甘氨酸,当底物浓度为100mol／L时转化4h,转化率达44．2％。对底物浓度为80mmoL／L反应液中的（S）-邻氯苯甘氨酸进行分离,达到理论收率的94．29％（以N-苯乙酰-（R,S）-邻氯苯甘氨酸的0．5倍摩尔量为理论产率）,e．e．值大于99．9％。170℃条件下,N-苯乙酰-（R）-邻氯苯甘氨酸与苯乙酸共熔消旋为N-苯乙酰-（R,S）-邻氯苯甘氨酸可用于循环拆分。