同源四倍体矮牵牛花粉母细胞减数分裂观察

以同源四倍体矮牵牛06P-12为材料,采用常规压片法对花粉母细胞减数分裂过程及染色体行为进行了观察研究,以探明同源四倍体矮牵生育性降低的细胞学原因.结果显示:花粉母细胞减数分裂过程与二倍体基本相同但有其特殊性,主要表现在:终变期染色体的构型复杂,有四价体、三价体和单价体;中期Ⅰ和中期Ⅱ有赤道板外染色体;后期Ⅰ和后期Ⅱ出现落后染色体、丢失染色体、染色体桥及不均等分裂的现象;四分体时期出现一分体、二分休、三分体以及含微核的异常三分体、四分体、多分体.花粉母细胞减数分裂过程中正常细胞平均达78.6%,异常细胞频率平均为21.4%.研究表明,同源四倍体矮牵生育性降低的细胞学原因是减数分裂过程中染色体行为异常.     

水稻花粉植株非整倍体的细胞遗传学

在290棵水稻花粉植株中获得水稻非整倍体植株,频率为10.7％。其中初级三体为6.7％,四体为1.7％,单体为1.3％,缺体为1.0％;双三体为0.7％。额外染色体粗线期分析表明,19个初级三体分别归属于三体3,三体4,三体8,三体10和三体12。粗线期分析还鉴定了四体、双三体、缺体和单体的染色体组成。花粉母细胞减数分裂的染色体行为表明,非整倍体花粉植株的主要染色体畸变为粗线期的疏松配对、单价体;终变期的单价体和四价环;中期Ⅰ的染色体拖曳及四价体;后期Ⅰ的染色体桥和落后染色体。     

云南山茶花四倍体的首次发现及其科学意义

本文对分布于云南和四川金沙江河谷的云南山茶花C. reticulata及其两个近缘种(怒江山茶C.saluenensis和西南山茶C．pitardii)进行了细胞学研究。34个居群的云南山茶花中,21个居群是四倍体类型(2n=60),11个居群是六倍体类型(2n=90),另2个居群为二倍体(2n=30),云南山茶花的四倍体类型为首次发现,并且进行了核形态研究。四倍体和六倍体的花粉母细胞减数分裂染色体构型在大多数居群都为二价体(四倍体中30个二价体,六倍体中45个二价体),少数居群或是个体除二价体为主外还出现单价体和四价体,六倍体类型没有出现六价体构型。根据减数分裂的构型,我们认为,四倍体和六倍体分别为异源四倍体和异源六倍体,少数四价体的存在表明染色体有部分同源性。所有四倍体和六倍体的体细胞间期核特征和前期染色体形态特征基本相似。中海拔(1800m)以上的四倍体的云南山茶花外部形态特征与六倍体类型比较相似,而低海拔(1100～1800 m)的四倍体类型的外部形态特征则有些不同,但核形态结构是比较相似的。四倍体与六倍体类型地理分布是连续的,并与近缘的二倍体种怒江山茶、西南山茶重叠分布。     

水稻染色体随体的研究

目前国内外对水稻染色体随体问题的看法尚有争论。本文通过去壁低渗火焰干燥法制取根尖细胞有丝分裂染色体标本、用涂片法制取花粉母细胞减数分裂染色体标本、用银染法对核仁组织区进行特异分化染色等,对几种栽培水稻的染色体随体进行了观察,以及对染色体组型进行了分析,证明某些水稻品种二倍体细胞有两对随体,而某些品种二倍体细胞只有1对随体。并对这几对带有随体的染色体在组型中的位置作了探讨。     

黄瓜同源三倍体创制及减数分裂行为观察

采用常规杂交法研究黄瓜二、四倍体杂交过程中亲本育性、授粉组合及亲本基因型对杂交结实率的影响,并利用减数分裂制片法对获得的黄瓜同源三倍体进行了花粉母细胞减数分裂行为的观察.结果显示:(1)同源四倍体白交结实率比较低(13.0%～14.5%),可能与其花药内所包含的正常花粉粒比例小及花粉管萌发长度较短有关.(2)二、四倍体杂交组合的结实率很低(0.26%～0.02%),但在两种配组方式之间存在着明显差异,即以同源四倍体黄瓜为父本和二倍体黄瓜为母本的杂交结实率比较高,反之则杂交结实率比较低.(3)在二、四倍体杂交过程中,二、四倍体的基因型对杂交结实率的影响较大,以杂交双亲同属一个基因型的杂交效果较好.(4)同源三倍体花粉母细胞减数分裂过程与二倍体基本相同,但存在较高频率的染色体异常行为:中期I染色体构型复杂,在大多数花粉母细胞中可观察到单价体、二价体、三价体的存在;中期Ⅰ和Ⅱ有少数染色体游离于赤道板外;后期I和后期Ⅱ常出现落后染色体、染色体桥及细胞分裂不同步现象,其最终结果导致了不正常四分体和不可育配子的形成.(5)同源三倍体花粉粒的平均可染率和萌发率分别为18.8%和11.3%.研究结果表明,黄瓜二、四倍体正反交能直接获得同源三倍体材料;同源三倍体花粉母细胞减数分裂异常导致不育配子的形成是引起其育性低的细胞学原因;同源三倍体的部分育性为通过同源三倍体的回交来选育初级三体系奠定了基础.     

小麦×天蓝冰草后代五个中间类型的细胞遗传学研究

研究了小麦×天蓝冰草(Agropyron glaucum)后代五个中间类型的根端细胞染色体数和花粉母细胞染色体构型。每个中间类型的体细胞染色体数皆为28对(2n=56),而减数分裂终变期或中期Ⅰ的花粉母细胞具有28个二价体。大多数花粉母细胞减数分裂过程是正常的。只在少数花粉母细胞中看到后期Ⅰ或末期Ⅰ有落后染色体和断片。作者从观察得出结论,小麦×天蓝冰草后代这五个中间类型都是异源八倍体。对这些异源八倍体的利用作了简短讨论。     

东乡野生稻与栽培稻正反交种间杂种F_1的雄配子发生与发育

该文以东乡野生稻与栽培稻（美国光壳稻P1003）的正反交种间杂种F1（正交为光壳稻P1003×东乡野生稻;反交为东乡野生稻×光壳稻P1003）为试材,研究其各个减数分裂时期的染色体行为特征、染色体交换重组及雄配子发育特点。结果表明：正反交杂种F1花粉母细胞细胞核减数分裂的同步性较高,细胞质为连续型胞质分裂类型。在细胞核分裂的过程中,核仁在前期I到中期I逐渐消失。染色体在前期I到中期I逐渐收缩,变得更加清晰可见。在终变期和中期I,90.54%以上的花粉母细胞能形成12个二价体（含少数棒状二价体和8字型二价体）,部分花粉母细胞（正交9.46%,反交7.65%）出现少量的单价体、三价体和四价体。后期I观察到1.27%–1.35%的花粉母细胞含有1至数条落后染色体。最终有92.6%–94.8%的小孢子能发育成形态正常、染色能力强的成熟花粉粒。另外,在正交杂种F1的粗线期中存在2个核仁,而反交杂种F1及其双亲的粗线期只有1个核仁。这些研究结果可为作物品种改良、种质资源创新以及种间亲缘关系研究提供细胞学证据。     

东乡野生稻与栽培稻正反交种间杂种F1的雄配子发生与发育

该文以东乡野生稻与栽培稻(美国光壳稻P1003)的正反交种间杂种F₁(正交为光壳稻P1003×东乡野生稻; 反交为东乡野生稻×光壳稻P1003)为试材, 研究其各个减数分裂时期的染色体行为特征、染色体交换重组及雄配子发育特点。结果表明: 正反交杂种F₁花粉母细胞细胞核减数分裂的同步性较高, 细胞质为连续型胞质分裂类型。在细胞核分裂的过程中, 核仁在前期I到中期I逐渐消失。染色体在前期I到中期I逐渐收缩, 变得更加清晰可见。在终变期和中期I, 90.54%以上的花粉母细胞能形成12个二价体(含少数棒状二价体和8字型二价体), 部分花粉母细胞(正交9.46%, 反交7.65%)出现少量的单价体、三价体和四价体。后期I观察到1.27%–1.35%的花粉母细胞含有1至数条落后染色体。最终有92.6%–94.8%的小孢子能发育成形态正常、染色能力强的成熟花粉粒。另外, 在正交杂种F₁的粗线期中存在2个核仁, 而反交杂种F₁及其双亲的粗线期只有1个核仁。这些研究结果可为作物品种改良、种质资源创新以及种间亲缘关系研究提供细胞学证据。     

小麦-冰草附加系Ⅱ-21-2的细胞遗传学与分子标记分析

在本研究室获得的一套小麦-冰草附加系材料中,附加了冰草(1.4)重组P染色体的附加系Ⅱ-21-2出现了较高频率的多价体。对小麦-冰草附加系Ⅱ-21-2的10个不同株系花粉母细胞减数分裂进行观察与统计,结果表明,不同株系均存在低频率的单价体,染色体异常联会主要表现为出现六价体和四价体,其中株系1-7-3出现六价体频率较高,出现六价体的花粉母细胞为41%,而株系1-7-7有13%的花粉母细胞出现四价体。小麦SSR标记分析表明,不同株系存在小麦基因组或P基因组的多态性。小麦-冰草附加系Ⅱ-21-2染色体异常联会可能与附加的P染色体有关,而其分子水平的多态性和重组可能对于遗传改良具有潜在的意义。     

辣椒属种间杂种F1植析的细胞遗传学研究

本文分析了早椒和Ｃ;ｈｉｎｅｎｓｅ 二亲本及Ｆ１杂种花粉母细胞减数分裂终变期和中期Ⅰ期染色体配对的构型。结果表明;二亲本工粉母细胞减娄分裂染色体配对均正常,为１２个二价体。Ｆ１杂种花粉母细胞减数分裂染色体配对很不规则。其平均频率为单价体０．０３６,二价体９．１８,三价体０．０３６,四价体０．８０,六价体０．３８。     

斑叶蒲公英的核型分析和花粉母细胞的减数分裂观察

采用根尖压片法确定斑叶蒲公英的染色体数目,通过分析斑叶蒲公英核型及花粉母细胞减数分裂过程,以确定其倍性水平。结果表明:(1)斑叶蒲公英根尖细胞染色体数目为32条,核型公式为2n=3x+x′=32=(18m+6sm)+(3m+4sm+1T),属于2A型。(2)斑叶蒲公英花粉母细胞减数分裂为同时型胞质分裂,四分体的排列方式以正四面体型居多,十字交叉型偏少,偶见左右对称型。(3)前期Ι染色体的构型复杂,中期Ι和中期Ⅱ有赤道板外染色体;后期Ι和后期Ⅱ出现落后染色体、染色体桥及断片;后期Ⅱ和末期Ⅱ还出现染色体分离不同步及不均等分裂的现象;四分体时期出现二分体、三分体、含微核的异常四分体及多分体等异常现象。(4)对其花粉进行离体萌发试验,花粉萌发率只有26.3%,说明斑叶蒲公英是异源四倍体,32条染色体不均等的减数分裂异常,造成花粉活性较低。     

青花菜花粉母细胞减数分裂及雄配子体发育

采用染色体制片及爱氏苏木精染色-冬青油透明技术对青花菜花粉母细胞减数分裂及雄配子体发育过程进行了细胞学研究.结果表明:花粉母细胞减数分裂的细胞质分裂为同时型,四分体为正四面体型或十字交叉型;中期Ⅰ和中期Ⅱ,少数细胞可见赤道板外染色体;后期Ⅰ和后期Ⅱ部分细胞出现染色体桥及落后染色体;四分体时期可观察到二分体、三分体及含微核的异常四分体.雄配子体发育过程包括2次有丝分裂,成熟花粉为3细胞型,具3个萌发孔.减数分裂过程中染色体行为异常的花粉母细胞约占10.28%;雄配子体发育过程中异常频率约为3.2%,败育主要发生在单核期.     

四个栽培棉种间的杂种F1细胞遗传学与亲缘关系研究

以棉属四个栽培棉种进行种间杂交,产生(亚洲棉×草棉)和(陆地棉×海岛棉)2个二元杂种F1及其[(亚洲棉×草棉)×(陆地棉×海岛棉)]四元杂种F1,观察和测定4个栽培棉种及其2个二元杂种F1和四元杂种F1的花粉母细胞(PMC)减数分裂的染色体行为及其花粉生活力,以研究4个栽培棉种间的亲缘关系和进化关系。结果表明,二元杂种(亚洲棉×草棉)F1的PMC减数分裂中期Ⅰ出现一个四体环,其余为二价体,染色体构型为2n=26=11Ⅱ 1Ⅳ;花粉生活力的测定表明,(亚洲棉×草棉)F1可育型花粉为50.71%,表现为典型的配子半不育特性,说明两个二倍体棉种间发生一次染色体易位。(陆地棉×海岛棉)F1以26个二价体细胞为主,但有少量的单价体、三价体以及四价体,染色体构型为2n=52=0.78Ⅰ 22.24Ⅱ 0.94Ⅲ 0.98Ⅳ。花粉生活力的测定表明,(陆地棉×海岛棉)F1可育型花粉为54.84%,可见2个四倍体棉种间亲缘关系较近,二者之间仅发生了染色体的易位或倒位。而由4个栽培种合成的四元杂种F1,其减数分裂异常,染色体丢失现象普遍,部分染色体不能联会配对,以单价体的形式存在,并出现三价体、四价体、五价体等多价体,染色体构型为2n=52=5.45Ⅰ 14.41Ⅱ 2.44Ⅲ 1.59Ⅳ 0.63Ⅴ 0.15Ⅵ,其可育花粉为6.87%。研究结果表明了4种栽培棉种之间的亲缘关系相对较近,可以通过遗传重组产生综合有4个栽培棉种性状的新种质。     

不同倍性水稻亚种间杂种小孢子发生的细胞学观察

利用塑料半薄切片对水稻同源四倍体亚种间杂种F1及其对应的二倍体杂种F1小孢子母细胞减数分裂过程的细胞学变化进行观察研究.结果表明,同源四倍体水稻亚种间杂种造孢细胞期和小孢子母细胞期已经表现出较高频率的异常;减数分裂过程中,小孢子母细胞出现异常更加复杂,主要包括小孢子母细胞液泡化和退化两大类,这些异常是导致杂种花粉败育和花粉低育性的重要原因之一;此外,绒毡层异常也是导致杂种的花粉育性降低的因素.二倍体杂种小孢子母细胞在减数分裂过程的异常类型与水稻同源四倍体亚种间杂种基本相似,其绒毡层异常频率较低,对其花粉低育性影响不大.     

两个具多倍体减数分裂稳定性的多倍体水稻品系的选育

多倍体化是植物进化的主要途径之一, 主要的粮棉油作物大都是多倍体, 它们在倍性增加的同时, 带来产量成倍增长. 在自然进化启示下, “利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”是一个新途径. 但结实率低是一个制约多倍体水稻育种发展的瓶颈问题. 根据蔡得田等人提出的育种战略, 把研究重点放在类Ph基因材料选育上. 通过几年的籼粳杂交和回交选择与检测, 选育出2个具有多倍体减数分裂稳定性(polyploid meiosis stability, PMeS)的多倍体水稻品系PMeS-1, PMeS-2. 其选育过程包括亲本选择、杂交或复合杂交、连续回交、染色体加倍、多倍体鉴定、结实性选择、自交稳定成品系等7个步骤. 多倍体减数分裂稳定性的特性则通过减数分裂行为观察和高结实性杂交测定来确定. PMeS-1和PMeS-2都为粳型品系. 它们具有3个显著特点: 一是自身结实率较高, 超过65%; 二是与许多籼稻、粳稻多倍体品种杂交产生结实率高(>70%)、优势强的杂交后代; 三是表现出减数分裂稳定性, 即花粉母细胞减数分裂前期主要以二价体和四价体配对, 极少出现高价体、单价体和三价体, 中期很少出现落后染色体, 后期和末期未见微核. 而对照品系Dure-4X花粉母细胞减数分裂表现异常, 前期较高频率出现高价体、单价体和三价 体, 中期高频率出现落后染色体, 后期和末期有微核出现. 本研究建立了一种多倍体水稻选育的基本体系, PMeS品系选育方法与一般二倍体品系比较有三点不同, 即染色体加倍、多倍体检测 和高结实性检验. 利用PMeS品系基本上解决了多倍体水稻结实率低这个长期困扰多倍体水稻育种的难题, 为广大育种学家利用这种基因材料选育多倍体水稻新品种提供了良好的条件.     

芜菁的诱导同源四倍体减数分裂分析

细胞学上芜菁 (Brassicarapa)为正常的二倍体 ,具有 1 1的联会和 1 - 1的染色体分离。它的花粉母细胞 (PMC’s )在小孢子发生过程中的减数分裂前期 (M1 )无“B染色体” ,也无任何次级缔合。用 0 0 2 %的秋水仙碱水溶液处理 6h对多倍体的诱导形成明显。诱导出的同源四倍体构型中无联会基因 ,而成 1或 2次交叉的二价体、三价体和四价体。从多倍体逆转的有趣现象中发现 ,4 6 7%的诱导多倍体后来恢复成二倍体。不平衡的染色体分离普遍存在于诱导出的同源四倍体中 ,这就是导致生存能力不同的异常配子体出现的主要原因。异常配子体的结合 ,在芸苔属 (Brassica)现存种的演化中起到了重要作用     

水稻亚种间杂种F1半不育小孢子发生的细胞学观察

利用石蜡切片和染色体压片法对水稻亚种间半不育杂种F1及其亲本的小孢子母细胞减数分裂过程进行细胞学观察.结果显示:亲本及杂种F1的花药壁发育正常,但部分F1的小孢子母细胞减数分裂异常,形成不均等的二分体和异常的四分体;其染色体在中期Ⅰ分散在赤道板两旁或远离赤道板,形成单价体;在后期Ⅰ和后期Ⅱ产生大量落后染色体或染色体桥.研究表明,部分花粉母细胞减数分裂中期和后期染色体行为异常可能是造成杂种F1花粉半不育的主要原因.     

辣椒属种间杂种F_1植株的细胞遗传学研究

本文分析了南京早椒（ＣａｐｓｉｃｕｍｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓＬ．ｖａｒ．ＣｏｎｏｉｄｅｅｓＢａｉｌｅｙ）和Ｃ．ｃｈｉｎｅｎｓｅ二亲本及Ｆ１杂种花粉母细胞减数分裂终变期和中期Ｉ染色体配对的构型。结果表明：二亲本花粉母细胞减数分裂染色体配对均正常,为１２个二价体（双单倍体２ｎ＝２４）。Ｆ１杂种花粉母细胞减数分裂染色体配对很不规则。其平均频率分别为单价体０．０３６,二价体９．１８,三价体０．０３６,四价体０．８０,六价体０．３８。南京早椒和Ｃ．ｃｈｉｎｅｎｓｅ染色体间存在着相互易位,因此,二亲本间彼此有差异。单价体出现极少,这可断定南京早椒与Ｃ．ｃｈｉｎｅｎｓｅ染色体间是部分同源的,但染色体组结构上存在着差异。由于染色体结构上差异,所以Ｆ１杂种的育性较低。     

东乡野生稻耐冷渐渗系的细胞学观察及SSR分析

以前期鉴定筛选的2个东乡野生稻强耐冷渐渗系(IL5243和IL5335)为试材,研究其减数分裂时期的染色体行为特征及外源基因的渗入分子证据。结果表明:(1)IL5243和IL5335中正常减数分裂的花粉母细胞分别达89.93%和90.22%,最终形成正常的成熟花粉粒,花粉离体萌发率分别为(83.03±2.82)%和(81.96±1.73)%,与受体亲本无显著性差异。(2)在减数分裂I中,2个耐冷渐渗系均观察到低频率异常染色体行为,如单价体、"8"字型二价体、多价体,以及后期I有少数花粉母细胞(3.95%～5.15%)存在落后染色体等,表明其染色体组之间发生了交换和重组;在粗线期,2个强耐冷渐渗系均观察到较高频率(IL5243和IL5335分别为27.0%和38.9%)的双核仁,而其双亲都是单核仁。(3)SSR标记和Structure分析进一步证实了栽培稻和野生稻染色体组间发生了交换重组,东乡野生稻部分DNA片段已渗入到强耐冷渐渗系中,这为水稻耐冷基因的挖掘与利用奠定了重要基础。     

四倍体高粱与约翰逊草间的亲缘关系分析

本研究以四倍体高粱与约翰逊草为材料,利用SSR分子标记和细胞遗传学方法分析了高粱与约翰逊草间的亲缘关系,SSR分析结果表明,高粱与约翰逊草的遗传背景差异较大,SSR差异位点和相似位点在连锁群上的分布具不平衡性;按照差异引物出现频率高低,将连锁群分为两类：高度差异区和低度差异区。细胞学分析结果表明：（1）双亲及杂交种都是不规则的四倍体遗传群体。（2）花粉母细胞减数分裂中期I,双亲及杂交种染色体配对以二价体和四价体为主,杂交种平均每个细胞二价体数为17．00,四倍体高粱为15．23、约翰逊草为15．83,四价体数分别为0．95,2．15和1．60个。但杂交种减数分裂过程中也出现一定数量的单价体,减数分裂会形成一定比例的非整倍配子。SSR检测结果与细胞学分析结果具有一致性,约翰逊草与高粱的染色体组间存在一定程度的同源性。二者杂交不能形成稳定遗传的双二倍体。