陆地棉铃基凸起突变体的遗传规律研究

陈旭升，狄佳春，赵亮

（江苏省农业科学院经济作物研究所/农业部长江下游棉花与油菜重点实验室，南京210014）

棉花是质量性状突变体发生较多的作物，曾有报道棉花中约有200个质量性状突变体[1]。此后，关于棉花新的质量性状突变体的报道不是很多[2-7]。目前知晓的棉铃突变体有：光滑铃（Smooth boll，bp）、无腺体铃（Glandless boll，gl1，gl6，Gl1y）以及多毛铃（Hairy boll，hb）[8]。 笔者在陆地棉中新发现的 1 个棉铃突变体，依据表型称之为 “棉铃基部凸起”（Boll-base bulge）突变体，简称“基凸铃”突变体。通过对该突变的表型观察，明确其与正常棉铃的表型差异，并分析该突变体的遗传规律。

1 材料与方法

2013年在正常棉铃的陆地棉品系P003群体中，发现1棵棉铃基部凸起的突变体单株，编号为P003-1-2。

2014年将该单株种植为株行。在开花期做自交，在吐絮期观察该群体的棉株均表现出铃基凸起。混收综合农艺性状比较优良单株的自交铃。2015年种植自交铃群体，编号R169。

2015年以基凸铃突变系R169为母本、正常铃品系P003为父本杂交得到F1。

2016年，在江苏省农业科学院南京试验地种植F1，开花期自交得F2。在开花期以F1为母本，分别与正常铃品系P003、基凸铃亲本R169回交，得2个回交群体BC-1和BC-2。

2017年，种植 R169、P003、BC-1、BC-2、F1、F2材料，在结铃吐絮期调查6个材料/群体的棉铃基部是否凸起。按孟德尔质量性状遗传分离比例，对分离群体进行χ2适合性测验，分析基凸铃性状的质量遗传规律。

2 结果与分析

2.1 基凸铃突变体的发现与表型特征

在铃期观察突变铃与正常铃的表型特征 （图1）。由图1可见，正常棉铃基部光滑，没有凸起。基凸铃突变体的棉铃基部具有明显的凸起表型，铃基凸起性状在棉铃较小时已开始出现，直至棉铃大小定型。

当棉铃吐絮、铃壳脱水干枯后，该突变体的铃壳基部留有明显凸起的残迹（图2）。铃壳凸起的残迹瓣位于棉铃基部与铃柄连接，并对应铃壳开裂处的中间位置。突变体的棉株以4囊铃为主，也会出现少量5囊铃。基凸铃的凸起残迹数与棉铃的囊数相同。

2.2 基凸铃突变体的遗传分析

图1 棉基部凸起突变体的表型

图2 不同囊数的铃壳基部凸起残留特征

2017 年在江苏省农业科学院棉花试验地，种植P1、P2、BC-1、BC-2、F1、F2共 6 个世代材料，在吐絮期调查各群体的性状表现（表1）。由表可知：以基凸铃为母本与正常棉铃父本杂交，其F1在吐絮后未见铃壳基部有凸起的残迹。说明F1棉铃铃基突起性状呈隐性表达。回交群体BC-1各棉株全部表现为正常铃。经χ2检测，隐性回交群体BC-2中正常铃株与基凸铃株比例符合1∶1的理论分离比例，F2群体中正常铃株与基凸铃株比例符合3∶1的理论分离比例。这些遗传试验结果说明，基凸铃突变体是受1对隐性基因控制的质量性状，该基因暂命名为bu。

表1 基凸铃与正常铃品系杂交后代的性状表现

3 结论与讨论

本文报道了陆地棉棉铃的1个新突变体——铃基凸起突变体。表型观察显示该突变体的棉铃基部凸起性状在小铃时出现，随着棉铃的增大变得更加明显。突变体吐絮后铃壳基部遗留有明显凸起的残迹，且残迹瓣数与棉铃囊瓣数一致；但不同时期、不同部位的棉铃，其铃基凸起大小存在一定差异。这与红色基斑（R2）质量性状类似，红色基斑的大小在不同时期、不同部位的花瓣中也存在差异。

通过对基凸铃突变系与正常铃品系的杂交分离世代的表型观察，并按孟德尔质量性状遗传方式对分离群体进行χ2测验，显示该突变是受1对隐性基因控制，将该基因暂命名为bu。该突变体作为1个新突变体，它将为棉花质量基因突变库增加新的成员。后续可对该突变体基因进行染色体定位，并可为棉铃结构发育研究提供1种难得的新材料。