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棉花是世界上重要的经济作物,棉纤维是最主要的天然纤维,为纺织工业提供重要原材料。随着现代生活水平的不断提高和纺织工业的快速发展,人们对棉纤维品质、产量和抗逆性等提出了越来越高的要求。但陆地棉品种遗传基础非常狭窄,育种手段主要依赖于品种间杂交,难以培育出突破性品种,阻碍了育种的进一步发展。棉属(Gossypium)由5个异源四倍体和45个二倍体组成,广泛分布于全球热带及亚热带地区。野生种蕴藏有抗病虫和耐受不良环境等潜在利用价值的有益特性。为了进一步拓宽陆地棉的遗传基因基础,丰富棉花育种的基因资源,通过远缘杂交把野生种有利的基因向栽培种渐渗,创造具有野生种优异基因的陆地棉新种质,为棉花育种提供丰富的种质资源,具有重要意义。澳洲棉(G. australe Mueller),是原产于澳大利亚的二倍体野生种(2n=2x=26, G2G2),具有抗黄萎病,抗螨类,抗旱,增加衣分率,种子无腺体植株有腺体等许多优良性状。培育一套陆地棉-澳洲棉染色体异附加系,可以全面、系统挖掘和研究澳洲棉优异基因资源,同时,将澳洲棉的抗黄萎病等优异基因向陆地棉渐渗,为棉花育种提供优异新种质。主要研究结果如下：1.种间杂种F1的获得：采用人工去雄、重复授粉杂交方法,配制了杂交组合,陆地棉×亚洲棉、陆地棉×瑟伯氏棉、陆地棉×克劳茨基棉、陆地棉×旱地棉、陆地棉×雷蒙德氏棉、陆地棉×司笃克氏棉、陆地棉×索马里棉、陆地棉×长萼棉、陆地棉×比克氏棉、陆地棉×澳洲棉,均获得有胚种子,结铃率分别为10.77%、2.13%、36.51%、72.00%、74.60%、0.73%、0.40%、2.85%、1.34%、3.13%；杂交组合亚洲棉×异常棉、亚洲棉×瑟伯氏棉、亚洲棉×戴维逊氏棉、亚洲棉×克劳茨基棉、亚洲棉×旱地棉、亚洲棉×雷蒙德氏棉、亚洲棉×司笃克氏棉、亚洲棉×索马里棉、亚洲棉×长萼棉、亚洲棉×比克氏棉、亚洲棉×澳洲棉也均获得有胚种子,结铃率分别为74.60%、5.00%、48.00%、43.40%、5.41%、40.98%、91.81%、38.06%、7.45%、41.18%、19.57%。通过表型初步鉴定,获得了陆地棉×旱地棉、陆地棉×雷蒙德氏棉、陆地棉×长萼棉、亚洲棉×异常棉、亚洲棉×瑟伯氏棉、亚洲棉×旱地棉、亚洲棉×雷蒙德氏棉、亚洲棉×司笃克氏棉、亚洲棉×索马里棉9个组合的真杂种植株,为进一步研究棉属不同种的亲缘关系提供了基础材料。2.种间杂种F1的染色体加倍：①将收到的种子用0.75%的秋水仙素+5%二甲基亚砜(DMSO)溶液处理已萌发的种子。结果表明,组合陆地棉×雷蒙德氏棉、陆地棉×特纳氏棉杂种F1的种子经处理后植株成活率分别为33.33%和40%,植株染色体加倍比例为50%和33.33%。②对非洲草棉×澳洲棉杂种F1植株用0.1%的秋水仙素+5%二甲基亚砜(DMSO)溶液处理24h,20天后统计了该组合的诱导成活率为33.33%,开花、结铃后利用形态学和生理测定,获得了染色体加倍的枝条1个,并得到了后代种子。3.杂种五倍体获得：以陆地棉-异常棉和陆地棉-雷蒙德氏棉六倍体为母本,分别与陆地棉进行杂交,分别获得2株和1株五倍体,利用形态学标记、SSR分子标记和GISH技术对获得的五倍体进行了确定。4.陆地棉-澳洲棉染色体异附加系的培育利用形态学、分子标记(SSR)和基因组原位杂交(GISH)技术培育了一套陆地棉-澳洲棉外源异附加系：首先根据本实验室构建的异源四倍体棉的分子遗传图谱,每隔10cM选择一个标记,进行陆地棉与澳洲棉多态性筛选,获得了一套澳洲棉特异的SSR分子标记745个。以陆地棉-澳洲棉五倍体为母本,陆地棉遗传标准系TM-1为父本,进行连续回交,对回交后代的种子进行GISH分析,筛选出单体异附加系进行进一步鉴定；每隔5-10 cM选择其中均匀分布在澳洲棉13条染色体上的175个SSR标记对单体异附加系植株进行分子标记鉴定,从而确定每个单体异附加系的身份。经过GISH鉴定和分子标记鉴定,共分离得到了12个单体异附加系,分别为MAAL-1Ga、 MAAL-2Ga、MAAL-3Ga、MAAL-4G2、MAAL-5Ga、MAAL-6Ga、MAAL-8Ga、 MAAL-9Ga、MAAL-10Ga、MAAL-11Ga、MAAL-12Ga、MAAL-13Ga和一个TMAAL-7Ga、8Ga、10Ga三体异附加系。同时,对分离得到的单体异附加系进行形态学比较,结果表明,MAAL-4G3种子较大,MAAL-5Ga则纤维明显变短,MAAL-6G3为棕色纤维,MAAL-8G3则叶色特深,含有7Ga染色体的为红色花瓣基因,MAAL-11Ga则表现高度不育基因。陆地棉-澳洲棉单体异附加系n+l雌、雄配子的传递率：以陆地棉-澳洲棉单体异附加系为父、母本与四倍体陆地棉TM-1进行正反交,然后利用SSR分子标记来鉴定其杂种后代的外源染色体传递。结果表明,陆地棉-澳洲棉单体异附加系n+l雌配子的传递率在14.75%～95.12%,其中,以MAAL-10G3的传递率最高,MAAL-5G3最低；n+l雄配子的传递率很低,只检测到MAAL-6G3和MAAL-10Ga通过了雄配子的传递,传递率分别为14.81%和5.7%。陆地棉-澳洲棉单体异附加系n+l雌、雄配子的传递为我们进一步分离二体异附加系带来了希望。单体异附加系MAAL-10Ga的高频传递：在异附加系回交后代中,利用分子标记鉴定发现,单体异附加系MAAL-10Ga在不同世代传递率不同且很高,即为高频传递的现象,且平均传递率>90%。前人研究发现,目前这种高频传递的机制解释为无融合生殖和杀配子染色体,为了解释这种现象,我们以MAAL-10Ga为母本,具有显性标记的无腺体的海1为父本进行杂交,观察F1种子的腺体,结果显示,F1种子无腺体,说明F1进行了精卵融合的有性生殖而非无融合生殖形成种子。排除了这种高频传递的无融合生殖现象,所以初步判定MAAL-10G3具有杀配子染色体功能,有待进一步研究。单体异附加系抗黄萎病的鉴定：利用V991生理小种对亲本、陆地棉-澳洲棉双二倍体、部分陆地棉-澳洲棉单体异附加系及感病和抗病对照进行黄萎病抗性鉴定。结果表明,三个陆地棉-澳洲棉异附加系MAAL-1Ga、MAAL-4Ga、MAAL-5Ga的相对抗性指数分别为31.11、16.75和55.04,即耐病、抗病和感病,为棉花抗黄萎病育种提供新的可能抗源。