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棉花是重要的经济作物之一，棉花生产对于我国棉农收入和国民经济的发展具有重要的意义。随着基因工程和分子生物学的发展，转基因技术正广泛地应用于现代植物育种中。然而，建立高效而稳定的植物体细胞培养再生技术体系是植物遗传转化和植物基因工程的基础。此外，棉属野生种中具有陆地棉栽培种所缺少的许多优良性状，通过棉种间的体细胞杂交技术获取种间杂种转育野生棉的优良性状是一条行之有效的技术途径，而建立一套适合这些野生棉种的体细胞胚胎发生和植株再生体系是体细胞杂交创造种间杂种的基础和先决条件。本研究在前人工作的基础上，以四倍体野生棉种毛棉(G.tomentosum Nutt& Seem)为材料，四倍体陆地棉(G.hirsutum L.)珂字棉201为对照，研究野生棉种毛棉体细胞培养过程中的影响因素，以建立适合于四倍体野生棉的体细胞培养体系。主要结果如下：
1、研究了多种激素及其配比、碳源、不同凝固剂和灭菌时间对珂字棉201和野生棉种毛棉2个四倍体棉种愈伤组织和胚性愈伤的诱导和分化效应的影响。结果表明，以下胚轴为外植体诱导出的愈伤比以其他外植体诱导出的愈伤组织质量高，数量多，且易于诱导产生胚性愈伤。用0.1 mg·L-12，4-D+0.1 mg·L-1KT的激素组合，诱导产生的愈伤组织较松脆鲜艳，分化潜力高，但不利于胚胎的发生。在一定范围内，2，4-D用量增加，出愈率提高，但胚胎发生率降低，而降低激素2，4-D的浓度有利于胚胎发生。胚性愈伤的增殖使用0.5mg·L-1IBA+0.2mg·L-1KT的激素组合时，胚性愈伤增殖快且较易产生体细胞胚胎。在愈伤组织诱导培养、胚性愈伤组织诱导和胚状体萌发过程中宜用葡萄糖作碳源。棉花在愈伤组织和胚性愈伤组织的诱导、增殖和胚状体的萌发过程中，使用phytagel(植物凝胶)作为凝固剂的效果远优于使用琼脂作为凝固剂，但在无菌苗的种植时可使用琼脂，以节省科研成本。此外，培养基灭菌时间长短对于培养基的有效成份和培养效果有较大的影响，棉花体细胞培养宜采用14 min的灭菌时间，既可杀灭所有微生物，又不影响培养基的培养效果。
2、不同浓度的PEG对2个四倍体棉种非胚性愈伤组织影响。在培养中添加PEG能起到抑制毛棉愈伤增殖过快和保持愈伤组织紧凑性的作用，低浓度(5.0 g·L-1)PEG处理对于毛棉愈伤组织增殖的影响较小，但愈伤组织褐化严重，形成的胚状体量较少；中等浓度(10.0g·L-1)PEG处理对于毛棉的愈伤组织有少量抑制作用，但愈伤组织的质地较好，为黄绿色健康愈伤，并出现大量的体细胞胚，尽管体细胞胚的畸形率较高；高浓度的PEG(15 g·L-1)处理对于愈伤组织的增殖有明显的抑制作用，且体细胞胚胎畸形率更高。体胚形成过程中添加PEG不利于正常胚形成，形成大量畸形胚。PEG处理对于陆地棉体细胞培养也有相同的效果。因此，PEG处理对于毛棉愈伤组织的增殖有抑制作用，高浓度的PEG处理不利于毛棉体胚发生和植株再生，但中等浓度的PEG处理可抑制毛棉愈伤组织生产过快，提高愈伤组织的质量，有利于毛棉体胚的形成和植株再生。
3、在培养基上添加不同浓度的硝酸银(AgNO3)，研究AgNO3对野生棉四倍体棉种毛棉胚性愈伤组织增殖的影响和对陆地棉愈伤诱导的作用。结果表明，培养基中添加一定浓度的AgNO3有利于毛棉胚性愈伤的诱导，促进了胚性愈伤增殖和体细胞胚胎发生，且大大降低了愈伤组织的褐化程度。在添加3 mg·L-1AgNO3的培养基上，毛棉胚性愈伤增殖最快，愈伤褐化少，体胚发生率最高，但也含有大量畸形胚。而培养基中添加4 mg·L-1AgNO3时，愈伤褐化较多，体胚发生率较低。AgNO3对愈伤组织的诱导也有影响，在陆地棉珂字棉201和陆地棉标准系TM-1进行愈伤诱导过程中，培养基中添加低浓度(1～4 mg·L-1)的AgNO3可促进诱导愈伤，且诱导出的愈伤质量较高，添加5mg·L-1的AgNO3则对愈伤组织的诱导起阻碍作用，导致无法得到高质量的愈伤组织。由此可见，添加适当浓度的AgNO3有利于四倍体棉种器官的发生和体胚的发生，对愈伤组织也具有一定的促进作用。
4、在培养基上添加不同浓度的硫酸铜(CuSO4)，以研究CuSO4对野生棉四倍体棉种毛棉胚性愈伤诱导增殖和陆地棉(珂字棉201和TM-1)愈伤诱导的影响。结果表明，在添加CuSO4的培养基上，毛棉胚性愈伤的增殖较快，体胚发生率较高。在含3.5 mg·L-1CuSO4的增殖培养基上毛棉胚性愈伤的增殖量最大，愈伤褐化少，产生了大量的胚状体，但也存在大量畸形胚。然而，CuSO4处理对陆地棉不同基因型和外植体愈伤诱导有明显差异。珂字棉201下胚轴和叶片对于低浓度的CuSO4处理效果不明显，出愈速度和诱导出的愈伤重量与不添加CuSO4所诱导出的愈伤组织无显著差异，但诱导出的愈伤组织更加健康；培养基中添加高浓度CuSO4则对2个陆地棉品种的愈伤诱导均起阻碍作用。TM-1叶片在添加了CuSO4的培养基上诱导出的愈伤组织少且褐化严重，下胚轴在添加CuSO4的培养基上诱导出的愈伤组织褐化严重，愈伤量少。由此可见，CuSO4对陆地棉愈伤诱导的效果不明显甚至起抑制作用，但低浓度的CuSO4对胚性愈伤的增殖有利。适当浓度的CuSO4(3.5 mg·L-1)对于野生棉毛棉的体胚发生有一定的促进作用。