水稻离体育性变异研究

对野败型不育系珍汕９７Ａ、保持系珍汕９７Ｂ、恢复系ＩＲ２４、ＩＲ２６、泰引１号、明恢６３、红莲型不育系红源Ａ、包台型不育系包源Ａ、光敏核不育系农垦５８ｓ、温敏核不育系Ｗ６１５４ｓ等１０个水稻材料的幼穗在不同的培养基上培养、再生植株及对其后代进行育性鉴定,探讨了体细胞无性系变异中雄性不育突变发生的机率以及影响离体筛选雄性不育变异体因素。因素表明：在５个材料（珍汕９７Ｂ、红源Ａ、包源Ａ、Ｗ６１５４ｓ和     

水稻体细胞无性系R_1、R_2代中的雄性育性变异观察

通过水稻幼穗培养,１９９１－１９９２两年间,在５个品种（珍汕９７Ｂ、红源Ａ、包源Ａ、Ｗ６１５４ｓ,和南广占）中共获得了５０株雄性不育变异株,其中Ｒ_１代有４８株,Ｒ_２代有２株。在Ｒ１代,共获得５２６８株再生植株,雄性不育变异的平均频率为０．９１％（０．８３－１．０８％）;在Ｒ_２代（珍汕９７Ｂ）发生雄性不育变异的频率为２％。本文报道了多种花粉败育类型之间可以相互转变现象,此外不育和可育之间亦可以相互转变。对离体培养产生的雄性不育变异株用一批现有ＣＭＳ（Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｅ）不育系的典型保持系、恢复系进行测交,结果表明,Ｗ６１５４ｓ产生的雄性育性变异株仍保持核不育的特性;红源Ａ产生的雄性育性变异株有的可能是嵌合体,有的其败育花粉类型虽发生了变化,但其恢保关系并没有改变,有的则可能已转成类似ＷＡ型的不育材料;南广占产生的典败变异株,其恢保关系类似ＷＡ型,可能属核不育转成ＣＭＳ的首例发现。     

水稻细胞质雄性不育系及其保持系幼穗发育过程中内源激素？…

利用酶联免疫测定技术研究了水稻细胞质生不育系珍汕９７Ａ及其保持系珍汕９７Ｂ在幼穗发育过程中叶片,幼穗和花药中内源ＩＡＡ,ＧＡ１＋４,ＡＢＡ和ｉＰＡｓ含量的动态变化,结果表明：１）从穗发育的雌雄蕊形成期到三核花粉期,保持系叶片中ＩＡＡ水平高于不育系,并在二核花粉最高;在幼穗和花药中也可保持系为高。２）保持系与不育系叶片中ＧＡ１＋４含量变化趋势相似,均为先升后降,但从单核到三核花粉期以保持系为高;在粉     

细胞质雄性不育水稻的呼吸作用和自由基代谢的关系初探

用呼吸电子传递细胞色素途径的抑制剂氰化钾（ＫＣＮ）与抗氰呼吸途径的抑制剂水杨基氧肟酸（ＳＨＡＭ）处理水稻细胞质雄性不育系（ＣＭＳ）珍汕９７Ａ及其保持系珍汕９７Ｂ的幼穗和花药后,ＫＣＮ使不育系与保持系的超氧阴离子自由基（Ｏ２■）产生受到抑制,不育系的Ｏ２■的形成受抑制较多。ＳＨＡＭ处理则增高Ｏ２■形成,以不育系的增加较多．ＫＣＮ与ＳＨＡＭ处理后都使不育系与保持系的丙二醛（ＭＤＡ）含量升高,ＫＣＮ使保持系的ＭＤＡ含量升高较多,ＳＨＡＭ则使不育系的ＭＤＡ含量升高较多．ＫＣＮ处理后,不育系与保持系的超氧物歧化酶（ＳＯＤ）活性下降,ＳＨＡＭ处理后不育系与保持系的ＳＯＤ活性变化不明显。Ｈ２Ｏ２处理对不育系与保持系幼穗的呼吸速率影响不大．Ｈ２Ｏ２＋ＦｅＳＯ４处理后,使呼吸速率大幅度下降,表明Ｈ２Ｏ２＋ＦｅＳＯ４所形成的羟自由基（ＯＨ）比Ｈ２Ｏ２对呼吸代谢的破坏作用更大。     

水稻细胞质雄性不育系与保持系的呼吸途径比较

比较水稻细胞质雄性不育系珍汕９７Ａ及其保持系珍汕９７Ｂ之幼德、叶片和花药的呼吸代谢。结果表明：不育系花药的总呼吸速率、抗氰呼吸所占总呼吸比较和细胞色素氧化酶（ＣＯＤ）、苹果酸脱氢酶（ＭＤＨ）和６－磷酸葡萄糖脱氢酶（６－ＰＧＤＨ）活性低于保持系;幼穗中则仅６－ＰＧＤＨ低于保持系;叶片间各指标均无差异。Ｎａ３ＰＯ４可抑制保持系的叶片和幼穗及不育系叶片总呼吸的３０％,而仅能抑制不育系幼穗总呼吸的２４％;     

细胞质雄性不育水稻幼穗花药的呼吸酶活性研究

研究珍汕９７Ａ和珍汕９７Ｂ的雌雄蕊原基形成期、花粉母细胞形成期和花粉母细胞减数分裂期的幼穗及单核期、二核期和三核期的花药中呼吸代谢三羧酸循环（ＴＣＡ）的苹果酸脱氢酶（ＭＤＨ）和异柠檬酸脱氢酶（ＩＤＨ）及戊糖途径（ＰＰＰ）的磷酸葡萄糖脱氢酶（Ｇ６ＰＤＨ）、磷酸葡萄糖酸脱氢酶（６ＰＧＤＨ）和５－磷酸核糖异构酶（Ｒ５ＰＩ）的活性。结果表明：可育花药的５种酶活性皆高于同期不育花药;而幼穗中,ＴＣＡ途径中的     

水稻线粒体DNA雄性不育有关特异片段的克隆及序列分析

应用任意单引物聚合酶链反应技术,从水稻ＷＡ 型雄性不育系的线粒体ＤＮＡ 中得到一个特异的扩增片段Ｒ２－６３０ ＷＡ。以该片段为探针进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ 杂交分析检测到在雄性不育胞质与正常可育胞质间存在的线粒体ＤＮＡ 多态性。不育系珍汕９７Ａ 和其Ｆ１ 杂种的杂交图谱相同。而保持系珍汕９７Ｂ和恢复系明恢６３ 的杂交图谱一样。序列测定该片段全长６２９ ｂｐ,其碱基组成Ａ＋ Ｔ＝ ５４．１％ ,同源性比较结果显示, 该片段与１２３６ 个已报道的植物基因（包括１６ 个水稻线粒体基因）序列的同源性均小于５０％ 。序列内含有一个长度为１０ ｂｐ 的反向重复序列５－ＡＣＣＡＴＡＴＧＧＴ－３,位于２６２—２７２ 区段。另外,其３７９—４３９ 区段可编码一个含２０个氨基酸残基的短肽。上述结果表明,Ｒ２－６３０ ＷＡ 片段确与水稻野败型雄性不育密切相关。推测反向重复序列５－ＡＣＣＡＴＡＴＧＧＴ－３在细胞质雄性不育性状形成中,可能起着重要作用     

水稻配子体,孢子体细胞质雄性不育系线粒体体外翻译产物的分析

对水稻配子体细胞质雄性不育系粤泰Ａ,保持系粤泰Ｂ,Ｆ１代泰优２号和孢子体细胞质雄性不育系珍汕９７Ａ,保持系珍汕９７Ｂ,Ｆ１代汕优６３及另一种孢子体细胞质雄性不育系马协Ａ,保持系马协Ｂ,Ｆ１代马协６３的黄化苗线粒体离体翻译产物进行ＳＤＳ－ＰＡＧＥ分析。结果表明：粤泰Ａ的线粒体比粤泰Ｂ,泰优２号少合成２条多肽,Ｂ与Ｆ１的带型相近,Ａ特异合成４０．７ｋＤ多肽;     

水稻雄性不育新质源的研究──新型水稻细胞质雄性不育系马协A与野败型珍汕97A不育性的遗传学比较

采用套袋自交结实率和自然结实率为主,花粉育性和田间目测整株育性为辅的综合性状,判定新型细胞质雄性不育系马协Ａ以及它与明恢６３的杂种Ｆ１,Ｆ２和ＢＦ１的植株育性,并以野败型珍汕９７Ａ作对照,比较研究了其有性的遗传规律,结果表明,马协Ａ与珍汕９７Ａ不育性的遗传均由两对基因控制,但新型细胞质雄性不育系马协Ａ两对基因的作用方式与珍汕９７Ａ不同,前者Ｆ２群体的育性分离符合９：３：３：１的比例,ＢＦ１符合１：     

内源植物激素与光敏核不育水稻农垦58S育性的关系

采用气相色谱－质谱联用选择离子检测（ＧＣ－ＭＳ－ＳＩＭ）技术,定性、定量分析了光敏核不育水稻农垦５８Ｓ（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ． ｓｕｂｓｐ． ｊａｐｏｎｉｃａ）及对照品种“农垦５８”在长（ＬＤ）、短（ＳＤ）日照处理下,不同发育时期顶端全展叶片中内源ＩＡＡ、ＡＢＡ 和生殖器官中内源ＩＡＡ、ＡＢＡ、ＧＡ１、ＧＡ４ 的含量变化。实验结果表明：在ＬＤ 处理下,农垦５８Ｓ雌雄蕊形成期的叶片和花粉母细胞形成期的幼穗中ＩＡＡ 相继发生亏缺;农垦５８Ｓ－ＬＤ花粉母细胞形成期、单核期和扬花期,生殖器官中内源ＡＢＡ 均低于农垦５８Ｓ－ＳＤ 的含量,“农垦５８”则与此相反;扬花期不育花药中内源ＧＡ１ 和ＧＡ４ 含量剧减。据此认为：生殖器官中早期ＩＡＡ 的亏损、ＡＢＡ 含量剧减伴随着抗逆性能的减弱及ＧＡＳ的不足共同导致了农垦５８Ｓ的雄性败育     

细胞质雄性不育水稻幼穗和花粉发育期的蛋白酶活性变化

水稻细胞质雄性不育系珍汕97A,在花粉母细胞形成期以后可溶性蛋白含量迅速降低。单核期仅为花粉母细胞形成期的56％,二核期和三核期分别为花粉母细胞形成期的36．4％和30．3％。保持系珍汕97B虽在花粉母细胞形成期后可溶性蛋白含量降低,但在二核期则有所增高,表现为鞍形变化过程。在花粉母细胞形成期后,珍汕97A的酪蛋白水解酶活性增高,单核期为前一时期的1倍,而珍汕97B的酶活性增幅较小。第一次枝梗分化期珍汕97A的内肽酶活性较珍汕97B高,而雌雄蕊形成期两者的酶活皆降低。整个发育期中珍汕97A的内肽酶活性较珍汕97B高15％至55．5％。珍汕97A在幼穗第一次枝梗分化期时氨肽酶活性较珍汕97B高。第二次枝梗分化期后,不育系和保持系的氨肽酶活性均下降。但花粉母细胞形成期后,珍汕97A的氨肽酶活性迅速增高,三核期达最高水平,这可能意味着此时大量蛋白质被水解。蛋白酶类抑制剂的实验表明,在雌雄蕊形成期后不育系和保持系含有半胱氨酸型氨肽酶和约10％含金属型氨肽酶;而在三核期,保持系的氨肽酶则主要为半胱氨酸型。不育系三核期含有的BAPA内肽酶包括半胱氨酸型、丝氨酸型,以及部分含金属酶类;而保持系三核期的内肽酶仅为丝氨酸型。不育系肽酶类型的变化,可能反映酶基因编码的去抑制。     

光周期诱导光敏感核不育水稻花药蛋白变化的研究

采用双向电脉技术对不同光周期条件下,光敏感核不育水稻（农垦５８ｓ）的可育与不育花药蛋白的变化进行分析,发现花粉发育的不同阶段中,不育花药具有四个特异蛋白ｐＩ６．２／ｂＭＷ７０ＫＤ,ｐＩ６．２／ＭＷ６８ＫＤ,ｐＩ６．２／ＭＷ３８ＫＤ和ｐＩ７．４／ＭＷ３７ＫＤ．对游离组蛋白的分析表明．长日照诱导的不育花药中游离组蛋白的相对百分率均明显低于短日照下的可育花药．据此推测长日照诱导不百花药蛋白质组成和代谢变化．不育花药中游离组蛋白含量低,可能受ＤＮＡ合成数量少的影响．     

水稻细胞质雄性不育系及其保持系幼穗发育过程中内源激素的变化

利用酶联免疫测定技术研究了水稻细胞质雄性不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B在幼穗发育过程中叶片、幼穗和花药中内源IAA、GA1＋4、ABA和iPAs含量的动态变化。结果表明,1）从幼穗发育的雌雄蕊形成期到三核花粉期,保持系叶片中IAA水平高于不育系,并在二核花粉期最高;在幼穗和花药中也以保持系为高。2）保持系与不育系叶片中GA1＋4含量变化趋势相似,均为先升后降,但从单核到三核花粉期以保持系为高;在幼穗和花药中也都以保持系为高。3）不育系叶片中ABA水平在幼穗发育早期明显高于保持系,中期与保持系相近,后期又高于保持系;在幼穗和花药中也都以不育系为高。4）保持系叶片、幼穗和花药中iPAs含量始终显著高于不育系。5）保持系叶片中IAA＋GA1＋4＋iPAs与ABA之比值也始终高于不育系。提示不育系叶片、幼穗和花药中IAA、GA1＋4、iPAs和ABA含量出现了异常,且IAA、GA1＋4和iPAs亏缺以及ABA盈积可能与水稻细胞质雄性不育发生有关。     

湖北光周期敏感核不育水稻农垦58S幼穗和花药发育期的蛋白酶活性变化

湖北光周期敏感核不育水稻农垦585的可育与不育株在一次枝梗期的幼穗中可溶性蛋白含量相近。雌雄蕊形成期和花粉母细胞分化期的可有株可溶性蛋白较不育株的分别高21％和12．3％;可有株在花粉二核和三核期亦有较高含量。不育株在雌雄蕊形成期后,酪蛋白酶活性迅速增高,而可有株至二核期才增高。不育株除在二次枝梗期的内肽酶活性略低外,其余阶段酶的活性较高。育性转变时内肽酶类型亦发生变化。可有株有较高的氨肽酶活性．     

Energy and Activated Oxygen Metabolisms in Anthers of Hubei Photoperiod-Sensitive Genic Male-Sterile Rice

The energy and activated oxygen metabolisms in male-sterile and fertile anthers of Hubei photoperiod-sensitive genic male-sterile rice (HPGMR)have been comparatively studied. Among the male-sterile anthers, lower total activities of cytochrome oxidase(COD), ATPase, peroxidase (POD), catalase (CAT) and superoxide dismutase(SOD) in six anthers of a spikelet were seen, which were equivalent to about 2–64%, 20–76%, 26–60%, 6–77%, 29–55%, respectively, of those of their fertile counterparts during different development stages of pollens. The sterile anthers lacked 1–5, 1, 1–2 isozyme bands of COD, POD and SOD, respectively, and also displayed lower content of ATP, higher contents of H202 and malondiald ehyde (MDA) and higher efficiency of O2- which were equivalent to about 14–77%, 152–424%, 153–238%, 230–340%, respectively, of those of their corresponding fertile ones. It is concluded that the physiological features of male-sterile anthers, viz. lower efficiency of oxidative phosphorylation, higher efficiency of O2 and H202 generation, weaker activity of scavenger system of activated oxygen and higher level of lipid peroxidation, are indicative of some relationship between abnormal energy, activated oxygen metabolisms in male-sterile anthers and male-sterility in HPGMR.     

光(温)敏核不育水稻花药和小孢子发生的细胞化学

利用细胞化学方法,对光（温）敏核不育水稻农垦585和W6154S的花药和小孢子发生过程的观察结果表明,在可育条件下,其花药组织和小孢子发生过程不论形态结构还是细胞化学变化都基本一致。小孢子母细胞时期的药隔薄壁组织、药壁中层及药室内壁中分布了一些多糖颗粒,但到进入减数分裂时多糖颗粒基本消失。绒毡层在解体前一直富含细胞质,从染色反应看,它表现为小孢子母细胞时期的蛋白质向减数分裂开始后的多糖物质的转变过程。在不育条件下,农垦585在小孢子母细胞时期就出现异常,其败有时间比W6154S要稍早一些。两者最后都表现为典败,但W6154S的花药壁解体较为彻底,只剩下干皱的表皮和药室内壁,而农垦585的花药壁还有多层细胞结构。     

太谷核不育小麦花药内游离脯氨酸和总氨基酸含量的变化及其与育性的关系

本文对显性单基因控制的太谷核不育小麦不同发育阶段的可育株和不育株的花药及雌蕊内游离肺氨酸和游离总氨基酸的含量进行了分析。结果表明:(1)在小孢子母细胞减数分裂期,不同育性花药之间游离脯氨酸的含量无明显差异,且含量较低。(2)在小孢子单核初期,可育花药内游离脯氨酸的含量显著高于不育花药,是不育花药的7倍,比减数分裂期增加20倍,高达其干重的1.65％,占其游离总氨基酸的50％。(3)在雌蕊中,游离脯氨酸的含量远远低于花药,不同育性植株之间差异不很明显。(4)关于游离总氨基酸的含量,在花药中减数分裂期,不同育性植株之间无明显差异;在小孢子单核初期,可育株高于不育株。在雌蕊中,相应于小孢子单核初期时,可育株稍高于不育株,受精后迅速趋于一致,但整个变化幅度不大。     

水稻离体育性变异研究

对野败型不育系珍汕97A、保持系珍汕97B、恢复系IR24、IR26、泰引1号、明恢63、红莲型不育系红源A、包台型不育系包源A、光敏核不育系农垦58s、温敏核不育系W6154s等10个水稻材料的幼穗在不同的培养基上培养、再生植株及对其后代进行育性鉴定,探讨了体细胞无性系变异中雄性不育突变发生的机率以及影响离体筛选雄性不育变异体的因素, 结果表明：在5个材料 (珍汕97B、红源A、包源A、W6154s和IR26)中共获得了29例雄性不育变异株, 其中R1代有24株, R2代有5株。在R1代, 共获得2*!368株再生植株, 雄性不育变异的频率为1.02%(0.96%～1.08％)。在珍汕97B和泰引1号R2代各发现一个株系分离出雄性不育和育性正常植株。出现不育株系的频率分别为2.22％和1.89％。水稻花粉败育类型可分为无花粉、典败、圆败和染败4种类型。同时, 还发现了不育花粉败育类型之间可以相互转换这一现象,在IR26和明恢63 R1代再生植株中, 各发现一株嵌合体。在泰引1号和珍汕97B R2代再生植株中分离出不育株。在影响离体筛选雄性不育变异体的因素中, 基因型的差异是主要的,在所试10个材料中,除农垦58s、IR24、泰引1号和珍汕97A,都有雄性不育变异株产生。外植体的脱分化对产生雄性不育变异是必需的, 在这一过程中,2,4-D起决定性的作用。随着继代时间的延长,发生雄性不育变异的频率也随之提高。雄性不育变异频率在R2代高于R1代。     

Studies on the Free Amino Acid Content in Anthers of Malesterile and Fertile Plants of Taigu Wheat,with Special Reference to Free Proline Content

Biochemical analyses were made on anthers and pistils at various developmental stages of both male-sterne and fertile plants of Taigu wheat. Analyses ineluded total free amino aeids and free proline. The following results were obtained: 1. There was no significant difference between the content of free proline in anthers of male-sterile and fertile plants at reduction division of mierospore mother cells. 2. In anthers with early uninucleate miorospores, the content of free proline of fertile plants was remarkably higher than that of male-sterile plants. It is interesting to note that at this stage the content of free proline in fertile plants rose to 1.65% of the dry weight of the anther, constituting 50% of the total free amino acids, and amounted to 7-fold of that in male-sterile plants. This result is in line with the results obtained with most cytoplasmic malesterile plants reported by other workers, although malesterility in Taigu wheat is controlled by the nueleus. 3. In pistils, at the stages eorresponding to the early uninneleate and the binueleate stages of the pollen, the free proline content of fertile plants was twice as much as that of the male-sterile plants. This differenee disappeared gradually after fertilization. 4. Tile content of total free amino aoids did not fluetuate as much as the free proline content. There was no differenee in anthers of both types of plants during reduction division of mierospore mother cells. In anthers with early uninueleate pollen grains, total free amino acid content of fertile plants exceeded that of male-sterile plant, the difference levelled off at latter stages. In pistils, before fertilization, the content of total free amino acids of the fertile phmts was slightly higher than that of the male-sterile plants. After fertilization t}fis difference was no nmre noticeable.     

Calcium distribution in fertile and sterile anthers of a photoperiod-sensitive genic male-sterile rice

Potassium antimonate was used to locate Ca²⁺ in fertile and sterile anthers of a photoperiod-sensitive genic male-sterile rice (Oryza sativa L. japonica). During the development of fertile anthers, abundant calcium precipitates accumulated in the anther walls and on the surface of pollen grains and Ubish bodies at the late developmental stage of the microspore, but not in the cytoplasm of pollen grains. Following the accumulation of starch grains in pollen, calcium precipitates on pollen walls diminished and increased in parenchymatous cells of the connective tissue. In sterile anthers, calcium precipitates were abundant in the middle layer and endothecium, but not in the tapetum, as was found in fertile anthers. A special cell wall was observed between the tapetum and middle layer of sterile anthers that appeared to relate to distinctive calcium accumulation patterns and poor pollen wall formation in the loculi. The formation of different patterns of antimonate-induced calcium precipitates in the anthers of photoperiod-sensitive genic male-sterile rice indicates that anomalies in the distribution of calcium accumulation correlate with the failure of pollen development and pollen abortion. Received: 30 May 1997 / Accepted: 5 July 1997