一种增加棉花纤维长度的培养基及其培养方法

一种增加棉花纤维长度的培养基及其培养方法
【专利摘要】本发明涉及棉花纤维领域，特别涉及一种增加棉花纤维长度的培养基及其培养方法。一种增加棉花纤维长度的培养基，在BT培养基中添加第二组分，第二组分选自以下物质中的任一种：油菜素内酯、茉莉酸甲酯、油菜素内酯和茉莉酸甲酯、蔗糖、氯化钾、甘露醇。本发明提供的一种增加棉花纤维长度的培养基，采用棉花胚珠离体培养方法，排除了全株参与的复杂性，排除了田间条件下，水分、光照、温度等的变化，在离体条件下可以人为的控制条件更好的研究棉纤维的发育机理；通过该培养基培养得到的棉花纤维的长度得到很大的提高，这对棉花品质的提高具有重要意义。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及棉花纤维领域，具体而言，涉及一种增加棉花纤维长度的培养基及其 培养方法。 一种增加棉花纤维长度的培养基及其培养方法

【背景技术】
[0002] 棉纤维是由胚珠外珠被的表皮细胞延伸而成，长纤维和短纤维都是一个单细胞， 成熟的棉纤维为扁平管状，由基部、中部、顶端组成。棉纤维由外而内由初生胞壁、次生胞壁 和中腔组成，初生胞壁是纤维的原始结构，由果胶构成，外部有蜡质；次生胞壁由纤维素构 成，呈轮纹状层次。
[0003] 棉纤维发育从开花到吐絮结束，一般在40-50天，根据其生理代谢不同，将棉纤维 发育过程分为纤维原始细胞的分化、伸长、次生壁加厚以及脱水成熟四个连续发育时期。棉 纤维原始细胞的分化指胚珠表皮细胞分化形成纤维原始细胞，在棉花开花前3天开始，开 花当天完成。随后纤维原始细胞胞质内的IAA氧化酶被酸类物质破坏而导致IAA活性得到 提高，促进了表皮细胞突起，进而促使纤维的伸长，在这个时期内，早期分化的纤维形成长 纤维，晚期分化的纤维形成短纤维，一般花后30天纤维达到最大长度。纤维伸长期和次生 壁加厚期有很长一段时间的重叠期，棉纤维脱水成熟是从裂铃到充分吐絮，大约5天左右， 棉铃裂后，纤维脱水干燥，细胞死亡，缩成扁管状，由于纤维束呈螺旋状沉积，因受脱水产生 的内力的影响，使得纤维收缩转曲，最终纤维成熟。
[0004] 棉纤维发育除受到基因型的影响外，温度、水分和光照等环境因素以及栽培条件 都严重影响纤维发育，进而影响棉纤维品质。基因型对棉花纤维品质的影响不言而喻。在 环境因素中，温度是制约棉纤维分化和发育的主要因素，温度高，伸长快，时间短，反之，温 度低，则伸长期长。水分是通过影响棉株的生长和生理过程间接影响棉纤维发育，光照则是 主要影响次生壁和纤维素的淀积而影响纤维品质。
[0005] 利用高通量测序的方法，对无绒无絮突变体和野生型的转录组进行分析，发现信 号转导途径、脂质代谢途径，生长素信号途径，蔗糖信号途径，纤维代谢途径、磷酸酶和脱氢 酶等途径或基因在纤维发育早期其重要作用。
[0006] 白玉林等以新陆早16号等材料，测定了棉纤维发育过程中IAA和GA等内源激素 的含量，结果表明在纤维快速伸长期的IAA和GA等激素的含量较高，推测IAA和GA等对棉 纤维的伸长有一定的促进作用。胚珠表皮细胞的分化与IAA含量有密切关系，开花后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着生的纤维数。外源激素 IAA和 GA均能有效促进纤维的伸长，但二者作用时期不同，其中IAA主要作用于棉纤维的伸长期， 而GA则主要作用于棉纤维发育的早期。赵旌旌和王隆华（2000)研究发现，在适当的pH条 件下，GA3，GA4和GA4+7对棉纤维的伸长均有显著的促进作用，但是每种赤霉素都有一个合 适的浓度，且各不相同。IAA、GA和KT对离体纤维启始和发育的影响，结果表明单独使用KT 不能促进纤维的生长，而IAA与GA单独使用时都能促进纤维的生长，且同时使用时促进作 用更为明显。谭瑕岭（2009)测定了开花后6d棉花纤维和胚珠中菜油淄醇的含量，发现其 在纤维快速伸长期有较高的含量，而在次生壁合成期则含量下降。在离体胚珠培养的BT培 养基添加菜油淄醇，纤维长度与对照相比明显变短，由此推测菜油淄醇与纤维伸长有密切 关系。外源乙稀也能促进离体纤维的生长。
[0007] 植物组织培养是目前应用最广泛的生物技术之一。胚珠培养是研究离体纤维生长 发育的重要方法。胚珠培养是指从子房中剥离出胚珠，并接种于培养基上培养的过程。棉 花胚珠离体培养为棉花纤维生长发育的研究提供了实验平台，可以避免大自然的一些不 确定因素（天气、温度、光照等）的影响，而实现大量稳定生产棉纤维伸长发育的重要方法 之一，可以作为研究细胞伸长和分化的一个参考模型。
[0008] 农业部棉花品质监督检验测试中心对我国1998-2011年14年间主产棉区的 主栽品种进行了纤维品质性状的调查分析并指出我国生产领域棉纤维上半部平均长度 主要分布在中线28. 0-30. 9mm区间，占77. 1% ;纤维长度整齐度指数达到或高于高档次 (83.0%-85. 9%)的样品占55. 57%。由此可见，我国棉花纤维品质中的纤维长度整齐度 较好，而纤维长度只以中绒为主，难以完全满足中短绒和中长绒的需求，提高我国棉花纤 维品质，特别是调整棉花纤维长度分布成为我国棉花育种亟待解决的关键问题。


【发明内容】

[0009] 本发明的目的在于提供一种增加棉花纤维长度的培养基及其培养方法，以解决上 述的问题。
[0010] 在本发明的实施例中提供了一种增加棉花纤维长度的培养基，在BT培养基中添 加第二组分，所述第二组分选自以下物质中的任一种：油菜素内酯、茉莉酸甲酯、油菜素内 酯和茉莉酸甲酯、蔗糖、氯化钾、甘露醇。
[0011] 优选地，所述第二组分为油菜素内酯，所述油菜素内酯的含量为0.05-1 μ mol/L。
[0012] 优选地，所述油菜素内酯的含量为0. 1-0. 5 μ mol/L。
[0013] 优选地，所述第二组分为茉莉酸甲酯，所述茉莉酸甲酯的含量为0. 05-7 μ mol/L。
[0014] 优选地，所述茉莉酸甲酯的含量为0. 5-5 μ mol/L。
[0015] 优选地，所述第二组分为油菜素内酯和茉莉酸甲酯，所述油菜素内酯的含量为 0· 05-0. 2 μ mol/L，所述茉莉酸甲酯的含量为0· 5-5 μ mol/L。
[0016] 优选地，所述第二组分为蔗糖，所述蔗糖的含量为2-15g/L。
[0017] 优选地，所述第二组分为氯化钾，所述氯化钾的含量为0. 01-0. 08mol/L。
[0018] 优选地，所述第二组分为甘露醇，所述甘露醇的含量为3-10g/L。
[0019] 优选地，所述BT培养基还含有吲哚乙酸和赤霉素；所述吲哚乙酸的添加量为 8-12 μ mol/L，所述赤霉素的添加量为4-6 μ mol/L。
[0020] 本发明还提供了一种增加棉花纤维长度的培养方法，包括以下步骤：田间棉花开 花前一天进行自交并挂牌标记，取开花后三天的幼铃的胚珠，然后采用权利1-9任一项所 述的增加棉花纤维长度的培养基进行离体暗培养；培养温度为30°C ±2°C。
[0021] 本发明实施例提供的一种增加棉花纤维长度的培养基，采用棉花胚珠离体培养方 法，排除了全株参与的复杂性，排除了田间条件下，水分、光照、温度等的变化，在离体条件 下可以人为的控制条件更好的研究棉纤维的发育机理；通过该培养基培养得到的棉花纤维 的长度得到很大的提商，这对棉花品质的提商具有重要意义。

【具体实施方式】
[0022] 下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。
[0023] 实施例1
[0024] 1. 1试验地点本实验于2014年1月-5月在中国农业科学院棉花研究所棉花生物 学国家重点实验室海南科研中心进行。
[0025] 1. 2试验材料供试材料为棕1-61、棕263、RT白絮、绿棉CC28、绿棉G88,所有材料 均有中国农业科学院棉花研究所国家中期库提供。所有材料有本实验室每年自交保存。实 验用的植物生长调节剂有吲哚乙酸（IAA)、赤霉素（GA3)、茉莉酸甲酯（MeJA)和油菜素内酯 (BR)购自阿拉丁。氯化钾、甘露醇和蔗糖均为国产分析纯。胚珠离体培养用的化学试剂购 自德国Amresco公司或美国Sigma公司。
[0026] BT培养基的配置：BT培养基配方如表1所示。将配方中的物质配制好后，pH调 至5. 0,所用BT培养基分装在100ml三角烧瓶中，每瓶加50ml培养基，经高压灭菌（121 °C， 20min)，备用。
[0027] 表1BT培养基配方
[0028]

【权利要求】
1. 一种增加棉花纤维长度的培养基，其特征在于，在BT培养基中添加第二组分，所述 第二组分选自以下物质中的任一种：油菜素内酯、茉莉酸甲酯、油菜素内酯和茉莉酸甲酯、 蔗糖、氯化钾、甘露醇。
2. 根据权利要求1所述的增加棉花纤维长度的培养基，其特征在于，所述第二组分为 油菜素内酯，所述油菜素内酯的含量为〇. 05-1 μ mol/L。
3. 根据权利要求1所述的增加棉花纤维长度的培养基，其特征在于，所述第二组分为 茉莉酸甲酯，所述茉莉酸甲酯的含量为0.05-7 μ mol/L。
4. 根据权利要求3所述的增加棉花纤维长度的培养基，其特征在于，所述茉莉酸甲酯 的含量为〇· 5-5 μ mol/L。
5. 根据权利要求1所述的增加棉花纤维长度的培养基，其特征在于，所述第二组分为 油菜素内酯和茉莉酸甲酯，所述油菜素内酯的含量为〇. 05-0. 2 μ mol/L，所述茉莉酸甲酯的 含量为 0. 5-5ymol/L。
6. 根据权利要求1所述的增加棉花纤维长度的培养基，其特征在于，所述第二组分为 蔗糖，所述蔗糖的含量为2-15g/L。
7. 根据权利要求1所述的增加棉花纤维长度的培养基，其特征在于，所述第二组分为 氯化钾，所述氯化钾的含量为〇. 01-0. 〇8mol/L。
8. 根据权利要求1所述的增加棉花纤维长度的培养基，其特征在于，所述第二组分为 甘露醇，所述甘露醇的含量为3-10g/L。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的增加棉花纤维长度的培养基，其特征在于，所述BT 培养基还含有吲哚乙酸和赤霉素；所述吲哚乙酸的添加量为8-12 μ mol/L，所述赤霉素的 添加量为4-6ymol/L。
10. -种增加棉花纤维长度的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：田间棉花开花前 一天进行自交并挂牌标记，取开花后三天的幼铃的胚珠，然后采用权利1-9任一项所述的 增加棉花纤维长度的培养基进行离体暗培养；培养温度为30°C ±2°C。
【文档编号】C05G3/00GK104109032SQ201410365731
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】杜雄明, 刘松江, 龚文芳, 孙君灵, 潘兆娥, 贾银华, 何守朴, 庞宝印, 王立如 申请人:中国农业科学院棉花研究所