小麦(Triticum aestivum)雄核发育的细胞学研究

本工作对小麦花粉胚和愈伤组织的诱导条件和雄核发育的细胞学现象作了研究。结果如下:(1)N_6培养基诱导花粉愈伤组织的效果显著优于 MS 培养基。外源激素对于雄核发育的启动不是必需的,但对愈伤组织进一步的生长却是不可缺少的。(2)用花药整体制片法研究了雄核发育的各种途径,结果表明,不均等分裂和均等分裂的小孢子都能形成花粉胚,但前者占较大比例。(3)在部分多细胞花粉和白化苗中观察到染色体断片和微核,推测白化或畸形的花粉植株可能起源于具微核的花粉。(4)细胞的核内再复制和游离核的融合是产生二倍体和多倍体花粉植株的重要原因。     

小麦花粉愈伤组织植株体细胞染色体的变异

研究了用花药培养方法诱导出来的小麦花粉愈伤组织和54个当代植株体细胞染色体的变异情况。发现它们大多是混倍体,但根据其染色体基数的不同,大量的花粉小麦是单倍体和纯合二倍体植株。同时,我们还首次获得了用花粉培养诱导的小麦5x植株和典型的混倍体植株在花粉愈伤组织中观察到染色体双着丝化现象。 离体培养和花粉的单倍性容易引起植物体细胞的核内有丝分裂,核融合,多极有丝分裂以及染色体断裂等现象。这些有丝分裂的异常过程,是产生染色体加倍、混倍体以及染色体变异的各种新类型的重要原因。 研究花粉发育时期在花药培养中的作用,改进培养条件和方法,不仅可以提高诱导花粉植株和提高花粉植株自然加倍的频率,同时还可能获得染色体和染色体组发生变异的新类型,为研究染色体工程和染色体组工程开辟新途径。     

诱导小麦-天兰偃麦草-黑麦三属杂种花粉植株的研究

以法国六倍体小黑麦为母本,分别与普通小麦(Triticum aestivum)和天兰偃麦草(Elytrigia intermedia of Agropyron glaucum)的杂交后代中的中间类型3号和5号杂交。由此获得的三属杂种F_1性状介于亲本之间,兼有三属亲本类型的特征,呈中间类型。用马铃薯-Ⅱ培养基培养三属杂种F_1的花药,诱导花粉愈伤组织。将所获得的愈伤组织转入190-2培养基进行分化,已成功地诱导出一批三属间杂种花粉植株,并用Giemsa显带技术鉴定花粉植株的染色体组组成。     

利用组织培养和辐射诱变创造高频率小麦与簇毛麦染色体易位

利用荧光原位杂交证明普通小麦与硬粒小麦－簇毛麦双二倍体杂种培养细胞和再生植株中能够发生属间染色体易位,易位染色体不仅有臂间易位,还有小片段易位,表明通过杂种组织培养是创造属间易位的一个可行的方法,辐射处理能够大幅度促进杂种愈伤组织细胞中的染色体数目和结构变异,特别是易位频率达到７．４％。观察还表明,培养时间对杂种愈伤组织细胞中染色体数目和结构变异都有较大影响,培养细胞的染色体 异在培养的初期阶段就     

小麦不同发育时期花药对离体培养的反应

花药的发育时期是决定花药培养时诱导频 率高低的重要因素。据文献报道,绝大多数植 物只在花药中小抱子处于单核期至二核期时才 对离体培养有反应（即产生愈伤组织）,只有少 数植物能从四分体时期的花药获得花粉胚,如 烟草、毛地黄、油菜、大麦、野生二粒小麦、玉米 等。也有一些作者培养过减数分裂时期的花药, 但只有Gresshoff和Doy在番茄、拟南芥菜及 葡萄[11l有过成功的报道。较晚的花药发育时期 方面,Nitzsche[1a1曾报道从多花黑麦草及苇状 羊茅杂种“将近成熟”的花药获得少量愈伤组 织,Kameya等[123曾从Brassica属的成熟花粉 获得愈伤组织,但没有分化成苗。到目前为止, 还没有一种植物能从上述各个时期的花药产生 花粉胚。     

栽培大麦×普通小麦属间杂种的无性系变异

本实验中首先由栽培大麦×普通小麦的杂种幼胚诱导出愈伤组织,经过若干次继代培养,再由愈伤组织诱导出再生植株。采用此法在半年时间内由最初接种的一个杂种幼胚获得了上百株杂种植株。在愈伤组织细胞、再生植株的根尖细胞和中期Ⅰ花粉母细胞中,都看到了不同染色体数的镶嵌现象,其中在愈伤组织细胞和根尖细胞中还看到了染色体的自发加倍现象。在移栽成活的再生植株中出现了明显的无性系变异,这种变异既发生在不同植株之间,也发生在同一株的不同分蘖之间。杂种愈伤组织经过15个月的保存后仍然具有一定的分化能力,只是生长速度已明显下降。     

影响小麦(Triticum vulgare)花粉植株诱导频率的几种因素

在离体培养条件下,对影响小麦花粉愈伤组织的诱导和分化的某些因素进行了对比试验;对部分组合的愈伤组织进行了染色体观察,其结果:1.做为碳源和调节渗透压的蔗糖,10%的浓度最适宜;2.酪蛋白水解物对花粉愈伤组织的形成,器官分化及细胞染色体的自然加倍有明显效果;3.花药接种前在3—5℃下处理48小时,对提高诱导频率有明显作用;4.较高的温度对愈伤组织的诱导及其分化能力有促进作用;5.遗传型的差异,对花粉植株的成功率起着一定作用。     

小麦未传粉子房培养及其单倍体植株无性系的保存与繁殖

我们以普通小麦为材料培养其未传粉子房,获得了单倍体植株。在N_6附加2mg/12,4-D和80g/1蔗糖,从子房长出了愈伤组织。转移到N_6附加1mg/1激动素、0.2mg/1 IAA及20g/1蔗糖的培养基上则分化出苗,经根尖染色体观察,其染色体数为单倍体(2n=21)。在另一种培养基上未经愈伤组织和转移,子房裂开直接出苗。观察其根尖染色体为单倍体植株(2n=21)。采用的培养基为N_6,附加1mg/1     

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代花药培养的研究

本试验研究了八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代愈伤组织的诱导频率、雄核发育和秋水仙碱诱导小孢子染色体加倍的效果。结果表明:八倍体小偃麦与普通小麦杂种F_1愈伤组织的产量具有明显的杂种优势;其雄核发育存在均等分裂和不均等分裂等类型,这与小麦中的观察结果相似;在培养基中加入秋水仙碱可以有效地诱导小孢子第一次有丝分裂时染色体加倍。     

普通小麦和新麦草属间杂种的产生及细胞遗传学研究

进行了普通小麦和华山新麦草属间杂交,运用杂种幼胚培养技术,首次成功地获得了它们的属间杂种。F_1形态趋于中间型,均完全不育。F_1花粉母细胞预期类型(2n=28)的减数分裂中期Ⅰ平均染色体配对构型为26.72Ⅰ+0.62Ⅱ+0.01Ⅲ,后期Ⅰ和后期Ⅱ有落后染色体,多分体具大量微核。结果表明普通小麦和华山新麦草的染色体组间不存在同源或部分同源性。还观察到花粉母细胞异常减数分裂现象。用普通小麦回交,未获得回交后代。     

在常温和低温条件下离体培养的小麦花药中小孢子的早期发育

本文对小麦花药培养中雄核的早期发育作了较详细的观察。描述了小孢子发育的七种类型。前三种类型(A、A_1、A_2)小孢子第一次分裂为不等分裂,形成营养细胞和生殖细胞,营养细胞分裂形成愈伤组织、胚状体和多核花粉粒。后四种类型(B、B_1、B_2、B_3)小孢子第一次分裂为均等分裂,这样,可由小孢子直接形成愈伤组织和胚状体,它们也形成多核花粉粒。在对愈伤组织和胚状体产生的途径进行观察和分析后,发现小麦花扮植株大多数来源于均等分裂的小孢子,即为B途径发育类型。 实验中还观察到花粉发育的各种异常情况,例如,在有丝分裂不同的阶段(如前期、中期和后期)都观察到同步分裂的现象。还观察到各种类型的间期核融合(如生殖核与生殖核、生殖核与营养核以及营养核与营养核)和核内有丝分裂。通过这些方式,可以形成加倍的花粉粒和愈伤组织,由此可产生自然加倍的二倍体值株。雄核的这些行为在培养花药接种后经受低温处理(—2— 2℃或—5—0℃,48小时)的情况下,表现出明显增加的趋势。     

小麦与高冰草属间体细胞杂交获可育杂种植株

普通小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．２ｎ＝４２）“济南１７７”与紫外线照射的高冰草（长穗偃麦草Ａｇｒｏｐｙｒｏｎｅｌｏｎｇａｔｕｍ,２ｎ＝７０）原生质体在ＰＥＧ诱导下融合,获杂种再生植株。取杂种子房诱导产生愈伤组织并再生植株,经染色体和同工酶鉴定,它们仍保留杂种性质。其中两株移栽成活并结实,杂种性质也经表型、染色体、同工酶和ＲＡＰＤ分析得到证明。在Ｆ０和Ｆ１代植株根尖细胞中,均发现高频率地存在着染色体断片;从Ｆ２代花粉母细胞减数分裂的染色体数目及行为发现,杂种细胞染色体数目主要分布在１８Ⅱ～２２Ⅱ,染色体断片发生配对及分离,表明它们是小染色体（ｍｉｎｉｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ）。Ｆ１及Ｆ２代植株比亲本小麦（“济南１７７”）秆茎粗硬、生长健壮,穗大粒大,已经产生具有优良性状的Ｆ２代穗系     

小麦—簇毛麦杂种幼胚无性系的建立及植株再生的研究

普通小麦与簇毛麦杂交十分困难,得到的植株很少。然而通过杂种幼胚无性系培养,不但能获得大量的再生植株,而且利用愈伤组织能较长时间保存杂种种质。经过继代培养十个月共九代,由四个杂种幼胚的愈伤组织获得试管苗1957株,其中秋水仙碱处理1350株,成活1122株。套袋自交后获种子664粒,并获得自然授粉种子508粒。对幼胚愈伤组织和再生植株根尖进行了细胞学观察,绝大多数染色体数目为2n=28,变异率分别为33.04%和12.90%。愈伤组织保存一年后,仍有很强的分化能力,幼苗分化率为85%。     

小麦(Triticum vulgare)花粉植株的诱导及其形态发生过程的研究

采用离体培养小麦(Triticum vulgare)花药的方法成功地诱导小麦花粉形成了单倍体植株。在附加2—20毫克/升的2,4-D 和各种有机附加物的 MS 培养基上,属于27个杂种或品种的21094个花药中有103个花药产生了愈伤组织,这些愈伤组织均着生在裂开的药室内,显微观察证明它们是由花粉经过多次细胞分裂形成的。花粉愈伤组织转移到含有0.2—2毫克/升的萘乙酸和0.2—2毫克/升的激动素或含有0.5毫克/升的吲(口朶)乙酸和15%椰乳的 MS培养基上培养5天以后,即陆续分化出幼苗。此外还发现接种在含有20%椰乳或吲(口朶)乙酸及激动素各2毫克/升的 MS 培养基上的花药直接从药室内产生出幼苗。已检查的6株幼苗的根尖细胞的染色体数均为21,表明它们是单倍体。单倍体植株能够抽穗而不结实。     

小黑麦×小麦杂种F_1花粉植株中D-R染色体的重组

对93株六倍体小黑麦×普通小麦杂种F_1花粉植株进行了细胞学观察,Giemsa分带鉴定黑麦染色体,分析花粉植株中D、R染色体的分布组成。花粉植株染色体数目集中在2n=23附近,D、R两组染色体表现不同的数量分布:黑麦(R)染色体从数量上趋于随机分布;小麦(D)染色体却趋于大部分保留。初步分析了产生这种现象的原因。     

诱导小麦花粉愈伤组织分化植株的研究

小麦花粉愈伤组织年龄对分化的影响很大,随着年龄的增长其分化能力逐渐降低。继代培养的愈伤组织分化能力较之未继代培养的略有增加。低温保存既可使小麦愈伤组织在较长时期内仍能保持一定的分化能力,又有促进染色体自然加倍的作用。小麦分化培养基的蔗糖浓度不宜太高。激动素浓度以0.5毫克/升较为适宜。190-2分化培养基分化花粉植株的能力显著高于修改的MS培养基。愈伤组织的分化频率因供试小麦材料基因型的不同而表现出明显的差异。     

小麦远缘杂种幼胚胚状体的发生、发育及低温对愈伤组织分化能力的影响

通过普通小麦与滨麦、簇毛麦及山羊草属7个种杂交幼胚培养,获得8个体细胞胚性无性系(8个组合10个胚)及大量试管苗。愈伤组织及胚性愈伤组织诱导率分别为65.79%和26.32%。形态学及细胞学鉴定结果,均为真杂种。不同染色体组及同一染色体组不同基因型的幼胚,在组织培养中有明显差异。非整倍体细胞具有遗传的全能性,但当染色体数目严重偏离双单倍体数目时,其全能性即丧失。胚状体的发育具有与合子胚极相似的典型结构。由愈伤组织表层和深层细胞产生的胚状体,在形态结构上有明显区别。低温(4℃)处理早代胚性愈伤组织180—240天,以及严格筛选和及时转移,可使培养65—80代(5—6年)的愈伤组织植株分化率保持在77.73%以上。     

小麦—天兰偃麦草—黑麦三属杂种花粉植株诱导条件的研究

研究表明,三属杂种处于单核中晚期阶段的花粉最适于诱导形成愈伤组织。低温预处理对促进三属杂种花粉愈伤组织的诱导有一定的作用。利用以马铃薯提取物为基础物质的马铃薯-Ⅱ培养基作诱导培养基,其愈伤组织诱导与分化的频率比目前两个较好的合成培养基要高。同一个三属杂种F_1春、秋播种植株之间在形成愈伤组织的能力上有较大的差异,秋播材料形成愈伤组织的能力明显高于春播材料。F_(?)杂种植株诱导愈伤组织和分化植株的频率均比F_1杂种明显提高。     

小冰麦异附加系的体细胞无性系建立及其变异的研究

从7种小冰麦异附加系的幼叶和成熟胚诱导出愈伤组织,建立了体细胞无性系,获得大量试管苗,并移栽成活。实验设计了适于小冰麦异附加系组织培养的 WG 培养基。愈伤组织诱导采用二次诱导方法。第一诱导培养基为 WG_2附加4mg/1 2,4-D、1mg/1 NAA。第二诱导培养基为 WG_2附加2m//1 2,4-D、0.5mg/1 NAA,和0.25mg/1KT。分化培养基为 WG_3附加0.5mg/1 KT、1mg/1 NAA 和100mg/1 Ad。再生植株的染色体检查表明,异附加系无性系的染色体数变异明显。保持2n=44的再生植株只有34.4%,而且变异植株中回复到2n=42的植株较多。再生植株中约有1/2发生了形态变异。在变异植株的花粉母细胞中观察到染色体的交换、易位等结构变化。特别在愈伤组织细胞中观察到多条染色体融合成多着丝点染色体和体细胞的染色体交叉,说明无性系中发生了染色体的交换和易位。     

小麦-黑麦1BL/1RS 易位染色体和外源染色体在两个三属杂种中的减数分裂行为

利用荧光原位杂交技术分析了两个小麦-外源种杂种花粉母细胞中1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体和外源染色体包括中间偃麦草(Thinopyrum intermedium (Host) Barkworth & DR Dewey)、簇毛麦(Haynaldia villosa (L.) Schur)染色体的减数分裂行为. 我们首次发现:在减数分裂后期, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体发生错分裂,形成两个易位染色单体. 这种错分裂导致易位染色单体在末期Ⅰ分配到两个正在形成的细胞核内,错分裂的易位染色单体进一步形成微核,并在四分体期观察到黑麦的微核出现.从贵农22×遗4095 的F2代植株中检测到一个2n=41的植株,其含有一对1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体,核型分析表明,其中一条黑麦染色体臂比另一条的黑麦染色体臂短1/3左右.在遗4212×遗4095的F2代中检测到一个具有中间偃麦草染色体小片段易位到小麦染色体端粒部分的小麦-中间偃麦草易位植株.这可能是由于在减数分裂过程中发生非均等分裂导致小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体的黑麦染色体段臂缺失1/3及小麦-中间偃麦草非罗伯逊易位.在两个杂种F2植株中,中间偃麦草染色体分布频率为39.6%, 簇毛麦染色体分布频率为43.4%, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体分布频率分别为51.8%和56.6%.实验结果表明,1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体与外源染色体包括中间偃麦草、簇毛麦染色体在减数分裂过程中没有相互作用.小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体在减数分裂过程中可以发生错分裂,并导致杂种后代黑麦染色体臂发生缺失.这对于培育以小麦为背景含有不同长度的黑麦1R染色体短臂的种质及小麦-外源染色体非罗伯逊易位的小片段易位系具有指导意义.