棉花(Gossypiumspp.)是全世界范围内重要的天然纤维作物和重要的蛋白质和油料来源作物,其天然纤维一直以来作为重要的纺织工业原料在世界范围内的经济地位不可动摇。同时棉花也是重要的粮食作物,棉籽仁的含油量高达35～38%,蛋白含量也高达35～39%,从营养学的角度来讲棉籽是优异的蛋白油料来源。陆地棉作为世界范围内的主要栽培棉种,由于其棉籽中含有棉酚毒素而使得对棉籽的加工利用受到限制,人和单胃动物均不能长期食用含棉酚的棉籽产品。澳洲棉种具有一种"植株有腺体一种子无腺体"的性状,这种性状又称"子叶色素腺体延缓发生",表现为在成熟的种子中不含色素腺体和棉酚,色素腺体的形成发生于种子萌发的过程中,随着种子萌发逐步在体表形成腺体并含有棉酚,起到对幼苗的保护作用。利用部分澳洲野生棉种作为育种材料来改良陆地棉栽培种,通过将"植株有腺体一种子无腺体"的性状转育到陆地棉栽培种以实现低(无)棉酚棉种的培育,是从根本上去除棉酚实现棉籽经济利用的最有效的途径。红星草棉作为一个二倍体栽培棉种,具有抗旱和抗角斑病等特性,草棉作为与陆地棉A亚组染色体亲缘关系最近的A亚组染色体棉种,利用其与澳洲棉杂交创制的四倍体在转育澳洲棉的目标性状进入陆地棉栽培种可发挥桥梁作用。本研究中新合成的红星草棉—澳洲棉双二倍体是在以红星草棉作为母本与澳洲棉杂交获得的杂种F1的基础上,利用秋水仙素对F1植株的芽头进行加倍处理后成功培育的。双二倍体杂种S1幼苗在长到两片真叶时表现出叶片发黄,植株生长停滞,经嫁接后成活并收获少数S2种子。为了充分描述红星草棉—澳洲棉双二倍体这个新的棉种材料,我们对S1植株表型进行了调查。S1植株在叶片的形状上表现出典型的居于双亲之间的中间形状,S2种子表现为似草棉籽粒大但种仁体表腺体比红星草棉略少,S2纤维表现为澳洲棉的棕色但纤维长度稍微比澳洲棉长,同时S1植株的花器与双亲的花器经解剖对比,发现萼片、苞叶和蜜腺的性状居于中间表型,花瓣颜色表现为澳洲棉的紫色,花蕊的颜色表现红星草棉的黄色。两个亲本的一些典型表型在双二倍体植株上或分别得以保留或融合为中间表型,在杂种F1植株上观察到的表型与S1类似。通过利用S2种子发根切取根尖进行有丝分裂中期染色体数目观察,确认了新合成的双二倍体染色体数目为2n=4X=52;利用澳洲棉全基因组DNA经地高辛标记后作为探针进行原位杂交,在根尖细胞的分裂相中检测到了 26个染色体信号,证实了新合成双二倍体的一个染色体组就是澳洲棉的G2染色体组。通过对S1植株花粉母细胞进行减数分裂中期Ⅰ的染色体数目和配对情况的显微镜检,发现在所观察的49个花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ普遍都存在2-4个单价体,个别还出现了三价体,只有两个花粉母细胞的染色体是完全配对成26个二价体。染色体的不完全配对干扰了减数分裂的顺利进行,是导致S 1植株花粉育性较低的主要原因。为研究新合成的双二倍体材料在经历染色体组的重组和加倍之后,基因组DNA甲基化修饰所表现出来的变化,我们通过嫁接扩大群体然后分别进行干旱和低温胁迫处理,利用MSAP技术对基因组DNA的胞嘧啶甲基化修饰进行了初步的摸索性研究。红星草棉、澳洲棉和杂种F1、S1、S2五个材料的整体胞嘧啶甲基化水平为47.40～55.09%,表现出较大的时空条件差异性。杂种后代的基因组DNA的甲基化信息主要遗传于两个亲本共有的CCGG位点的甲基化信息,变异位点多发生在两个亲本特有的CCGG位点甲基化信息,各个杂种后代总的甲基化变异频率,随着染色体组的加倍和世代增加而逐渐降低,甲基化的修饰呈现一个逐渐稳定的变化。杂种后代在应对干旱和低温胁迫时,其甲基化的修饰主要体现在不同亲本来源的甲基化遗传模式的遗传率的动态调整,其中S2植株较其他四个材料更能保持甲基化的稳定。本研究通过对新合成的红星草棉—澳洲棉双二倍体材料的细胞学鉴定和形态表型调查,对其做了系统的鉴定,确认了其作为新合成的双二倍体的事实。同时利用MSAP技术对新合成的双二倍体材料及其两个亲本材料进行了全基因组DNA甲基化修饰的初步研究。本研究结果为转育澳洲棉"植株有腺体——种子无腺体"性状进入陆地棉栽培种的可能性提供了参考,MSAP实验结果对于开展后续研究做了适当的探索,对了解全基因组DNA甲基化修在四倍体棉花形成初期,异源四倍体内部的染色体互作压力和外在的环境胁迫压力对新合成的异源四倍体的稳定和塑造作用中,所发生的一些变化,具有一定的参考意义。