Transcript 2第二章棉花育种的种质资源

第二章 棉花育种的种质资源
主要内容
棉属的分类
棉属的起源与进化
种质资源的类别及其利用价值
种质资源的收集、保存及育种利用研究
问题思考
什么是种质资源？
举例说明棉花种质资源的重要性？
你认为哪些可以是棉花的种质资源？
你了解我国棉花的种质资源状况吗？
种质资源
作物育种中对所有可以用来进行作物改良的
品种、类型、近缘种或野生种的总称。
棉花育种的种质资源
棉属的野生种和种系
过时品种
推广品种
引进品种
尚未定型的品系
我国棉花品种的系谱来源
岱字棉
斯字棉
德字棉
福字棉
金字棉
墨西哥的一个家系12个棉株
我国棉花品种资源概况
品种资源的范围相当狭窄
缺乏
1.综合性状优良；
2.产量高；
3.纤维品质好；
4.兼抗枯黄萎病
品种
我国棉花品种状况（突出缺点）
纤维强力较差
细度偏粗
不抗黄萎病
没有好的种质资源？
棉属野生种，如瑟伯氏棉、异常棉等都具有
纤维强力较好、细度较细，并兼抗黄萎病
的基因。
研究棉花育种的种质资源十分重要
第一节 棉属的分类
植物分类学：被子植物锦葵目、锦葵
科、棉族
主要形态特征：
一年生或多年生木本灌木
叶片
枝条
花（苞叶，花萼，花瓣，花柱）
果实
种子
细胞学特征
一、根据形态特征分类
株型
叶形
花器构造
种子光滑与否
有否短绒
J.Bauhin 3个种 Xylon
G.Bauhin 4个种 Gossipium
J.P.Tounefort 6个种 Xylon
1735和1737年，林奈发表《自然系统》和《植物属
志》
1753年，《植物种志》发表，确定棉属分为三个种：
草棉，海岛棉，亚洲棉，后来增加了陆地棉和宗
教棉
1791-1793，Von Rohr 《棉花栽培评论》
1866，Parlatore 分为7个种
1863，1877-1878 Todaro 2个亚属，34个种
和4个组54个种
1926-27，George Watt 《世界野生棉和栽培
棉》 41个种24个变种。
以上学者提出的分类，主要依据棉花的形
态性状，未考虑历史、地理、细胞遗传学
等因素，不具有严格的进化方面的意义。
二、根据染色体数目分类
1922，R.G.Nikolajeva 棉花染色体数目
1925-1927，G.S.Zaitzev《棉属分类的贡献》
旧世界棉：非洲棉和亚洲棉
新世界棉：陆地棉和海岛棉
1932,S.C.Harland 《棉属遗传学》根据染色
体数目和能否相互杂交为标准，分为两类
第一类 染色体数n=26
第二类 染色体数n=13
三、根据染色体组分类
美国植物学家Fryxell 1992年将棉属分为4个
亚属、8个组、9个亚组、50个种
（P177棉属的种及地理分布）
39个增加了林地棉、小小棉等12个种，茅
叶棉不作为一个独立的种
A B C
D
E 5个染色体组分别代表亚洲、
非洲、澳洲、美洲、阿拉伯－印度类型的
二倍体棉种
栽培种的分类：草棉
草棉性状
植株矮小，下部无或少叶枝；
铃小，铃开裂角度大；
生育期短，极早熟；
较强的耐高温、干旱和盐碱能力；
产量低；
纤维品质差。
草棉种系
波斯棉
库尔加棉
槭叶棉
威地安棉
阿非利加棉
栽培种分类：亚洲棉
亚洲棉性状
叶枝少或无
蕾铃期短，铃小壳薄
吐絮快而集中，早熟
耐旱和耐瘠能力强，对枯萎病有较强抗性，铃病轻。
对棉铃虫、红铃虫、棉蚜、红蜘蛛有较强抗性
产量低
纤维粗短
亚洲棉地理种系(Silow，1944)
苏丹棉
印度棉
缅甸棉
长果棉
孟加拉棉
中棉
亚洲棉分类（1923，王善佺）－生
态型和经济价值
早熟类
大铃类
长绒类
粗绒类
紫绒类
毛叶类
从形类
杂类
我国的项显林按材料的原产地和表现型分为早熟
矮秆、中熟、多毛高秆。
栽培种分类：陆地棉
陆地棉性状
叶枝少或无
铃大，卵圆或圆形，铃面光滑
中晚熟
野生种具有抗病虫，抗不良环境特性
产量高
纤维品质较好
陆地棉种系
莫利尔氏棉
李奇蒙德氏棉
鲍莫尔氏棉
尖斑棉
尤卡坦棉
马利加兰特棉
阔叶棉
栽培种分类：海岛棉
海岛棉性状
植株高大
铃小，锥形或长卵圆形，铃面粗糙
晚熟
抗逆性一般
产量低
品质特优
海岛棉分类
秘鲁棉
葡萄叶棉
巴西棉
达尔文氏棉
埃及棉型
海岛棉型
中国云南联核木棉、离核木棉
第二节 棉属的起源与进化
一、二倍体棉种的起源与进化
1.二倍体种的单源起源
（1）细胞学证据
（2）种间杂交，染色体之间或多或少可以配
对。
2.染色体组基数
研究表明G.stocksii棉中7条染色体同源，其
余6条是不同的。N=13的种具有多倍体的特
性
棉族的染色体基数为n=7,经过杂交加倍变成
现在的染色体基数n=13。棉属也不例外。
3.棉属染色体组间进化关系
（1）.Phillips(1966,1974) 种间杂种F1减
数分裂染色体配对情况
原始祖先种：E组
中间进化类型：C组和D组 G组与C组
同源
进化类型：
B组和A组 F组与A组
同源
（2）Kattermant和Ergle、Edwards 1976年
单核DNA含量分析，认为D组可能是棉属中
原始的类群
（3）Johnson和Thein 1970 种子蛋白质凝胶
电泳分析。 认为B组可能是最原始的类群
（4）聂汝芝等1993年，根据棉属植物的核型研究
结果。认为B组为最原始祖先。
east and northeast F组和E组
south
A组
west and northwest D组
southeast
C组
G组和F组由E组或B组衍生而来
王坤波、陈松、周宝良等都认为B组为最原始祖先。
二、二倍体栽培种的进化
草棉和亚洲棉，A染色体组
与B染色体组杂交产生可育的后代
由B染色体组衍生进化而来
仅草棉有野生类型，阿非利加草棉是所有二
倍体栽培棉的祖先
三、异源四倍体棉的起源
亚洲棉×美洲四倍体棉种杂交
新世界棉由两个n=13的种的非同源染色体加
倍而成的双二倍体
A染色体的亚洲棉
小D染色体的美洲二倍体种
非洲草棉变种为A染色体亚组的供体
雷蒙德氏棉可能是D染色体亚组的供体
第三节 种质资源的类别
及其利用价值
一、类别
1.第一种质库（AD染色体组棉种）
可以与陆地棉直接杂交的棉种和类型
（1）陆地棉
（2）海岛棉
（3）四倍体野生棉种
2.第二种质库（A和D染色体组血缘相近的种）
通过一定的技术，可获得杂种（染色体
加倍等）
（1）草棉
（2）亚洲棉
（3）D、B和F染色体组的野生棉种
3.第三种质库（C、G、K、E染色体组野生种）
与栽培棉血缘关系较远暂时难以利用的野生
棉种
4.第四基因库，如BT基因
二、利用价值
1.提高丰产性。
铃数如瑟伯氏棉
铃重如异常棉、雷蒙德氏棉
衣分如澳洲棉
2.改良纤维品质
纤维强度、细度、长度如异常棉、雷蒙德氏
棉
3.提高抗病性
抗黄萎病：异常棉、澳洲棉、瑟伯氏棉等
抗枯萎病：瑟伯氏棉、澳洲棉、旱地棉等
4.提高抗虫性
抗棉铃虫：索马里棉、异常棉等
抗蚜虫：戴维逊氏棉、斯托克西棉等
抗红蜘蛛：海岛棉、比克氏棉等
5.提高抗逆性
抗旱：澳洲棉、辣根棉等
耐低温：斯托提棉、瑟伯氏棉
耐盐渍化：戴维逊氏棉、陆地棉的尤卡坦棉
种系
6.细胞质雄性不育系的培育
异常棉、瑟伯氏棉等
7.种子无腺体/植株有腺体棉花新类型的选育
比克氏棉、南岱华氏棉
8.选育出带有苞叶早落基因的新品种
哈克尼西棉、辣根棉等苞叶吐絮前甚至开花
前自动脱落。
两对隐性基因控制，转育困难
9.杂交不亲和性育种
亲本保存和遗传隔离
如克劳茨基棉、戴维逊氏棉等
第四节 种质资源的收集、保
存及育种利用研究
一、收集、保存
前苏联共收集保存世界各地棉花种9000余份，
其中陆地棉5400多，海岛棉1800份，二倍
体棉种1000多份，野生种31个
（1）低温库长期保存
（2）温室保存野生棉活体
（3）田间轮流种植
美国
陆地棉淘汰品种 密西西比州斯通维尔试验
站保存
二倍体的棉种由得克萨斯州农工大学学院试
验站保存
海岛棉品种由亚利桑那州菲尼克斯棉花研究
中心保存
法国
搜集了2000多份栽培品种和32个野生种材料
印度
中央棉花所，保存有7000多份材料。陆地棉
4000多份；亚洲棉1700份；非洲棉400份野
生种24个
中国
中国农业科学院棉花研究所
保存国内外搜集得全套棉花种质资源，陆地
棉4115份，海岛棉387份，亚洲棉418份，
草棉12份，陆地棉野生种系349份、棉属野
生种51，近缘植物10种。
二、棉属野生种的繁殖与保存技
术研究
1.White培养基育苗：
种子剥壳
种仁入瓶，培养基培养
移入小塑料钵
注意：土壤消毒；水分控制；
盖杯保湿
2.钱思颖改进法（1988）
浸种
剥壳
土壤消毒
种仁催芽
三、育种利用研究
1.开花结实性研究
（1）短日照处理
（2）温度
2.陆地棉种系的光周期反应
10h只能现蕾，9h才能开花、
结铃、吐絮
3.枯黄萎病鉴定
项显林研究证明：亚洲棉具有较强的抗枯萎
病性和感黄萎病性
沈端庄等研究表明：陆地棉种系和海岛棉的
抗黄萎病性最强，其次是亚洲棉，最差是
陆地棉
3.枯黄萎病鉴定
郑泗军研究表明：野生种系是一个混合群体，
应对野生种系材料的抗病性分别加以鉴定
和筛选
江苏农业科学院经济作物研究所与植物保护
研究所研究表明：对枯黄萎病均表现免疫
的5个种，分别为瑟伯氏棉、三裂棉、旱地
棉、澳洲棉和比克氏棉
本章回顾
第一节 棉属的分类
一、根据形态特征的分类
二、根据染色体数目分类
三、根据染色体组分类
四、棉属分类
本章回顾
第二节 棉属的起源与进化
一、二倍体棉种的起源与进化
二、二倍体栽培种的进化
三、异源四倍体的起源
本章回顾
第三节 种质资源的类别及其利用价值
一、类别
二、利用价值
本章回顾
第四节 种质资源的收集、保存及育种利用研
究
一、收集、保存
二、棉属野生种的繁殖与保存技术研究
三、育种利用研究