一種增加棉花纖維長度的培養基及其培養方法

一種增加棉花纖維長度的培養基及其培養方法
【專利摘要】本發明涉及棉花纖維領域，特別涉及一種增加棉花纖維長度的培養基及其培養方法。一種增加棉花纖維長度的培養基，在BT培養基中添加第二組分，第二組分選自以下物質中的任一種：油菜素內酯、茉莉酸甲酯、油菜素內酯和茉莉酸甲酯、蔗糖、氯化鉀、甘露醇。本發明提供的一種增加棉花纖維長度的培養基，采用棉花胚珠離體培養方法，排除了全株參與的復雜性，排除了田間條件下，水分、光照、溫度等的變化，在離體條件下可以人為的控制條件更好的研究棉纖維的發育機理；通過該培養基培養得到的棉花纖維的長度得到很大的提高，這對棉花品質的提高具有重要意義。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及棉花纖維領域，具體而言，涉及一種增加棉花纖維長度的培養基及其 培養方法。 一種增加棉花纖維長度的培養基及其培養方法

【背景技術】
[0002] 棉纖維是由胚珠外珠被的表皮細胞延伸而成，長纖維和短纖維都是一個單細胞， 成熟的棉纖維為扁平管狀，由基部、中部、頂端組成。棉纖維由外而內由初生胞壁、次生胞壁 和中腔組成，初生胞壁是纖維的原始結構，由果膠構成，外部有蠟質；次生胞壁由纖維素構 成，呈輪紋狀層次。
[0003] 棉纖維發育從開花到吐絮結束，一般在40-50天，根據其生理代謝不同，將棉纖維 發育過程分為纖維原始細胞的分化、伸長、次生壁加厚以及脫水成熟四個連續發育時期。棉 纖維原始細胞的分化指胚珠表皮細胞分化形成纖維原始細胞，在棉花開花前3天開始，開 花當天完成。隨后纖維原始細胞胞質內的IAA氧化酶被酸類物質破壞而導致IAA活性得到 提高，促進了表皮細胞突起，進而促使纖維的伸長，在這個時期內，早期分化的纖維形成長 纖維，晚期分化的纖維形成短纖維，一般花后30天纖維達到最大長度。纖維伸長期和次生 壁加厚期有很長一段時間的重疊期，棉纖維脫水成熟是從裂鈴到充分吐絮，大約5天左右， 棉鈴裂后，纖維脫水干燥，細胞死亡，縮成扁管狀，由于纖維束呈螺旋狀沉積，因受脫水產生 的內力的影響，使得纖維收縮轉曲，最終纖維成熟。
[0004] 棉纖維發育除受到基因型的影響外，溫度、水分和光照等環境因素以及栽培條件 都嚴重影響纖維發育，進而影響棉纖維品質。基因型對棉花纖維品質的影響不言而喻。在 環境因素中，溫度是制約棉纖維分化和發育的主要因素，溫度高，伸長快，時間短，反之，溫 度低，則伸長期長。水分是通過影響棉株的生長和生理過程間接影響棉纖維發育，光照則是 主要影響次生壁和纖維素的淀積而影響纖維品質。
[0005] 利用高通量測序的方法，對無絨無絮突變體和野生型的轉錄組進行分析，發現信 號轉導途徑、脂質代謝途徑，生長素信號途徑，蔗糖信號途徑，纖維代謝途徑、磷酸酶和脫氫 酶等途徑或基因在纖維發育早期其重要作用。
[0006] 白玉林等以新陸早16號等材料，測定了棉纖維發育過程中IAA和GA等內源激素 的含量，結果表明在纖維快速伸長期的IAA和GA等激素的含量較高，推測IAA和GA等對棉 纖維的伸長有一定的促進作用。胚珠表皮細胞的分化與IAA含量有密切關系，開花后0-3d， IAA含量越高，胚珠表皮分化越多，并直接增加了棉子表面著生的纖維數。外源激素 IAA和 GA均能有效促進纖維的伸長，但二者作用時期不同，其中IAA主要作用于棉纖維的伸長期， 而GA則主要作用于棉纖維發育的早期。趙旌旌和王隆華（2000)研究發現，在適當的pH條 件下，GA3，GA4和GA4+7對棉纖維的伸長均有顯著的促進作用，但是每種赤霉素都有一個合 適的濃度，且各不相同。IAA、GA和KT對離體纖維啟始和發育的影響，結果表明單獨使用KT 不能促進纖維的生長，而IAA與GA單獨使用時都能促進纖維的生長，且同時使用時促進作 用更為明顯。譚瑕嶺（2009)測定了開花后6d棉花纖維和胚珠中菜油淄醇的含量，發現其 在纖維快速伸長期有較高的含量，而在次生壁合成期則含量下降。在離體胚珠培養的BT培 養基添加菜油淄醇，纖維長度與對照相比明顯變短，由此推測菜油淄醇與纖維伸長有密切 關系。外源乙稀也能促進離體纖維的生長。
[0007] 植物組織培養是目前應用最廣泛的生物技術之一。胚珠培養是研究離體纖維生長 發育的重要方法。胚珠培養是指從子房中剝離出胚珠，并接種于培養基上培養的過程。棉 花胚珠離體培養為棉花纖維生長發育的研究提供了實驗平臺，可以避免大自然的一些不 確定因素（天氣、溫度、光照等）的影響，而實現大量穩定生產棉纖維伸長發育的重要方法 之一，可以作為研究細胞伸長和分化的一個參考模型。
[0008] 農業部棉花品質監督檢驗測試中心對我國1998-2011年14年間主產棉區的 主栽品種進行了纖維品質性狀的調查分析并指出我國生產領域棉纖維上半部平均長度 主要分布在中線28. 0-30. 9mm區間，占77. 1% ;纖維長度整齊度指數達到或高于高檔次 (83.0%-85. 9%)的樣品占55. 57%。由此可見，我國棉花纖維品質中的纖維長度整齊度 較好，而纖維長度只以中絨為主，難以完全滿足中短絨和中長絨的需求，提高我國棉花纖 維品質，特別是調整棉花纖維長度分布成為我國棉花育種亟待解決的關鍵問題。


【發明內容】

[0009] 本發明的目的在于提供一種增加棉花纖維長度的培養基及其培養方法，以解決上 述的問題。
[0010] 在本發明的實施例中提供了一種增加棉花纖維長度的培養基，在BT培養基中添 加第二組分，所述第二組分選自以下物質中的任一種：油菜素內酯、茉莉酸甲酯、油菜素內 酯和茉莉酸甲酯、蔗糖、氯化鉀、甘露醇。
[0011] 優選地，所述第二組分為油菜素內酯，所述油菜素內酯的含量為0.05-1 μ mol/L。
[0012] 優選地，所述油菜素內酯的含量為0. 1-0. 5 μ mol/L。
[0013] 優選地，所述第二組分為茉莉酸甲酯，所述茉莉酸甲酯的含量為0. 05-7 μ mol/L。
[0014] 優選地，所述茉莉酸甲酯的含量為0. 5-5 μ mol/L。
[0015] 優選地，所述第二組分為油菜素內酯和茉莉酸甲酯，所述油菜素內酯的含量為 0· 05-0. 2 μ mol/L，所述茉莉酸甲酯的含量為0· 5-5 μ mol/L。
[0016] 優選地，所述第二組分為蔗糖，所述蔗糖的含量為2-15g/L。
[0017] 優選地，所述第二組分為氯化鉀，所述氯化鉀的含量為0. 01-0. 08mol/L。
[0018] 優選地，所述第二組分為甘露醇，所述甘露醇的含量為3-10g/L。
[0019] 優選地，所述BT培養基還含有吲哚乙酸和赤霉素；所述吲哚乙酸的添加量為 8-12 μ mol/L，所述赤霉素的添加量為4-6 μ mol/L。
[0020] 本發明還提供了一種增加棉花纖維長度的培養方法，包括以下步驟：田間棉花開 花前一天進行自交并掛牌標記，取開花后三天的幼鈴的胚珠，然后采用權利1-9任一項所 述的增加棉花纖維長度的培養基進行離體暗培養；培養溫度為30°C ±2°C。
[0021] 本發明實施例提供的一種增加棉花纖維長度的培養基，采用棉花胚珠離體培養方 法，排除了全株參與的復雜性，排除了田間條件下，水分、光照、溫度等的變化，在離體條件 下可以人為的控制條件更好的研究棉纖維的發育機理；通過該培養基培養得到的棉花纖維 的長度得到很大的提商，這對棉花品質的提商具有重要意義。

【具體實施方式】
[0022] 下面通過具體的實施例子對本發明做進一步的詳細描述。
[0023] 實施例1
[0024] 1. 1試驗地點本實驗于2014年1月-5月在中國農業科學院棉花研究所棉花生物 學國家重點實驗室海南科研中心進行。
[0025] 1. 2試驗材料供試材料為棕1-61、棕263、RT白絮、綠棉CC28、綠棉G88,所有材料 均有中國農業科學院棉花研究所國家中期庫提供。所有材料有本實驗室每年自交保存。實 驗用的植物生長調節劑有吲哚乙酸（IAA)、赤霉素（GA3)、茉莉酸甲酯（MeJA)和油菜素內酯 (BR)購自阿拉丁。氯化鉀、甘露醇和蔗糖均為國產分析純。胚珠離體培養用的化學試劑購 自德國Amresco公司或美國Sigma公司。
[0026] BT培養基的配置：BT培養基配方如表1所示。將配方中的物質配制好后，pH調 至5. 0,所用BT培養基分裝在100ml三角燒瓶中，每瓶加50ml培養基，經高壓滅菌（121 °C， 20min)，備用。
[0027] 表1BT培養基配方
[0028]

【權利要求】
1. 一種增加棉花纖維長度的培養基，其特征在于，在BT培養基中添加第二組分，所述 第二組分選自以下物質中的任一種：油菜素內酯、茉莉酸甲酯、油菜素內酯和茉莉酸甲酯、 蔗糖、氯化鉀、甘露醇。
2. 根據權利要求1所述的增加棉花纖維長度的培養基，其特征在于，所述第二組分為 油菜素內酯，所述油菜素內酯的含量為〇. 05-1 μ mol/L。
3. 根據權利要求1所述的增加棉花纖維長度的培養基，其特征在于，所述第二組分為 茉莉酸甲酯，所述茉莉酸甲酯的含量為0.05-7 μ mol/L。
4. 根據權利要求3所述的增加棉花纖維長度的培養基，其特征在于，所述茉莉酸甲酯 的含量為〇· 5-5 μ mol/L。
5. 根據權利要求1所述的增加棉花纖維長度的培養基，其特征在于，所述第二組分為 油菜素內酯和茉莉酸甲酯，所述油菜素內酯的含量為〇. 05-0. 2 μ mol/L，所述茉莉酸甲酯的 含量為 0. 5-5ymol/L。
6. 根據權利要求1所述的增加棉花纖維長度的培養基，其特征在于，所述第二組分為 蔗糖，所述蔗糖的含量為2-15g/L。
7. 根據權利要求1所述的增加棉花纖維長度的培養基，其特征在于，所述第二組分為 氯化鉀，所述氯化鉀的含量為〇. 01-0. 〇8mol/L。
8. 根據權利要求1所述的增加棉花纖維長度的培養基，其特征在于，所述第二組分為 甘露醇，所述甘露醇的含量為3-10g/L。
9. 根據權利要求1-8任一項所述的增加棉花纖維長度的培養基，其特征在于，所述BT 培養基還含有吲哚乙酸和赤霉素；所述吲哚乙酸的添加量為8-12 μ mol/L，所述赤霉素的 添加量為4-6ymol/L。
10. -種增加棉花纖維長度的培養方法，其特征在于，包括以下步驟：田間棉花開花前 一天進行自交并掛牌標記，取開花后三天的幼鈴的胚珠，然后采用權利1-9任一項所述的 增加棉花纖維長度的培養基進行離體暗培養；培養溫度為30°C ±2°C。
【文檔編號】C05G3/00GK104109032SQ201410365731
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】杜雄明, 劉松江, 龔文芳, 孫君靈, 潘兆娥, 賈銀華, 何守樸, 龐寶印, 王立如 申請人:中國農業科學院棉花研究所