湖北光周期敏感核不育水稻花药能量和活性氧的代谢

湖北光周期敏感核不育水稻,在单核早期、单核晚期、二核及三核期的不育花药的细胞色素氧化酶(COD)、ATPase、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、SOD 在每小穗花药中的总活性普遍低于其可育花药,不育花药在发育的后期缺1—5条 COD、1条超氧物岐化酶(POD)和1—2条 Cu-Zn SOD 同工酶带。不育花药具较低的 ATP 含量和较高的 O(?)产生效率,且有 H_2O_2和丙二醛(MDA)的积累。对光敏雄性不育的发生与不育花药中异常的能量和活性氧代谢之内在联系进行了讨论。     

高粱雄性不育与可育花药同工酶及游离组蛋白的比较研究

本文研究了高粱细胞质雄性不育花药、可育花药不同发育时期的COD、PPO、MDH及游离组蛋白变化特征,结果表明,在花粉母细胞减数分裂期,COD、PPO未呈现差异,但到了小孢子单核期,不育花药与可育花药间COD、PPO出现明显差异,并且这种差异一直保持至花粉粒双核—三核期。COD、PPO的变化时期与花粉败育的关键时期(小孢子单核期)相一致。不育花药与可育花药的MDH两者相同,但游离组蛋白在花药发育的不同时期均呈现明显差异。本文作者将不育花药、可育花药的COD、PPO及游离组蛋白中出现的差异归因于不育花药中的细胞质不育基因对核基因表达的调控作用。     

水稻不育花药中H_2O_2的积累与膜脂过氧化的加剧

水稻7017、二九矮细胞质雄性不育系及其保持系花药的POD,CAT和SOD活性研究的结果表明,单核早期时不育及可育花药的酶活性差异不明显,单核晚期、二核及三核期的不育花药显著低于可育花药。在不育花药中缺少两条Cu-Zn SOD同工酶带,而且O_2~ 产生效率为可育的4.1～5.5倍,并有H_2O_2和MDA的积累。不育花药中H_2O_2的积累和膜脂过氧化的加剧可能与花粉败育有关。     

新型甘蓝型油菜温敏核不育系SP2S的花药发育解剖学观察

SP2S是西北农林科技大学选育的甘蓝型油菜温敏核不育系,本文采用半薄树脂切片、扫描电镜对SP2S及其可育近等基因系SP2F的花药发育及花粉形态进行观察比较,发现SP2S花药发育在减数分裂时期出现异常,单核花粉时期彻底败育。其主要特征是：减数分裂时期绒毡层已经径向肥大且出现大液泡,胼胝质不能及时降解,使得单核小孢子相互粘连在一起,小孢子无花粉壁的形成且细胞质物质逐渐降解,最后小孢子仅剩下空壳残留物,聚集在一起。SP2S败育特征与现有的核不育材料不同,表明其有可能是一种新型温敏核不育材料。     

普通小麦T型和V型雄性不育系同工酶的比较研究

对不同发育时期花药的COD和POD同工酶电泳分析表明,T型不育系与其保持系、V型不育系与可育株以及两不育类型之间在COD同工酶图谱和酶活性方面的差异主要表现在单核期;而POD同工酶的差异则是在单核早期。     

太谷核不育小麦对花药培养的反应

本文通过对太谷核不育小麦杂交一代可育株和不育株,及二、三、四代可育株花药的离体培养,结果表明：(1)不育株单核早期花药培养能够获得再生植株;(2)杂交一代的可育株花药出愈率最高,分化率亦最高;(3）基因型对花药出愈率和分化率有明显的影响。     

作物“三系”生物学特征的研究——Ⅲ.几种水稻雄性不育类型的花粉形成与发育的细胞形态、代谢障碍和药隔维管束发育的比较研究

本文对水稻几种雄性不育类型的花粉败育原因进行了比较研究。结果表明,不育类型的花粉败育有着一些共同的机理:在花粉单核期至三核期可见到花药隔维管束的木质部及韧皮部细胞发育较差,维管束鞘细胞发育不良,体积较小,排列紊乱;在单核花粉期至三核花粉期均发生物质代谢障碍,特别在花药部位尤为明显;由于维管束发育不良和花药物质代谢障碍,导致了花粉缺乏营养而败育。败育的主要时期是在单核花粉晚期,这与代谢发生明显障碍的时期是一致的。     

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。     

顺乌头酸酶基因在杀雄剂SQ-1诱导小麦雄性不育花药中的表达分析

采用RT-PCR技术,克隆了小麦胞质顺乌头酸酶基因(cACO)部分cDNA序列.该cDNA序列长1368bp,编码456个氨基酸,GenBank登录号为GU475062.半定量RT-PCR结果表明,在生理型不育和可育花药发育的单核早期至三核期,cACO基因的表达水平均表现为先升后降;在生理型不育花药发育的单核晚期cACO基因表达水平与同期可育花药相比显著升高,到二核期和三核期明显降低,ACO酶活性变化表现出相同趋势.这反映出在小麦生理型不育系中,cACO基因在花药败育关键期异常表达可能影响了花药发育过程中正常的能量供应和物质代谢,导致花粉发育能量不足和所需物质匮乏,从而导致了非遗传型花药败育现象.     

小麦D^2型细胞质雄性不育系雄配子发育的细胞形态学特征和同工酶…

研究了小麦Ｄ＾２型ＣＭＳ系ｍｓＤ＾２－ＣＡ８０５７与保持系ＣＡ８０５７花粉发育的细胞形态学特征及花粉粒“单核－双核期”、“三核期”的花药、雌蕊、旗叶和授粉２０天左右的灌浆期种子胚乳的壶氧化物酶同工酶、酯酶同工酶,主要研究结果揭示：Ｄ＾２型不育系花粉败育起始于“单核－双核期”,表现为败育期长和败育方式多样化：“三核期”花药的同工酶有明显差异,主要是表现为不育系酯酶比保持系少３条酶带且酶带有且酶的活性     

在甜椒花药培养中马来酰胼对小孢子发育的抑制作用

选用甜椒的小孢子单核期花药,用100、300、500、2000ppm的马来酰肼溶液浸泡处理,并设对照,进行无激素MS固体培养基培养。分别取样用各种组化方法对花药内部多糖、蛋白质、核酸及ATP酶进行组化反应和形态学上的观察。与对照组相比,处理组花药外部形态和内部结构出现许多变异。小孢子内多糖,蛋白质含量减少;绒毡层无明显变化;两组中,核酸的含量均无明显变化;ATP酶的活性低于对照组。可能,马来酰肼对于花药中ATP酶等产生抑制作用,致使花药败育。     

温敏雄性核不育水稻可育花药与不育花药的钙分布

用焦锑酸盐沉淀法研究了温敏雄性核不育水稻在减数分裂时期和单核早期可育花药与不育花药的钙分布.结果表明：在减数分裂时期,可育花药小孢子母细胞和药室内的钙颗粒很少,而不育花药小孢子母细胞中分布许多的钙颗粒,特别是药室中的钙颗粒异常丰富,小孢子母细胞减数分裂异常,细胞质收缩退化.在单核早期,可育花药花粉内的钙颗粒极少,花粉表面分布许多钙颗粒,而不育花药花粉内分布许多钙颗粒,药室内的钙颗粒仍然非常丰富.可育花药维管束鞘细胞体积大且形状规则,细胞内的钙颗粒很少,而不育花药维管束鞘细胞体积小且形状不规则,细胞内的钙颗粒较多.     

小麦粘类雄性不育系生化标记及小孢子细胞色素氧化酶同工酶研究

对4种同核异质小麦粘类非1BL/1RS雄性不育系、保持系和恢复系的幼苗叶片、乳熟期籽粒以及不育系、恢复系和F1小孢子发育四分体至三核期花药进行了细胞色素氧化酶（COD）同工酶聚丙烯酰胺凝腔电泳（PAGE）分析。结果表明：（1）幼苗叶片COD同工酶谱带可以标记4种不育系和保持系;乳熟期籽粒COD同工酶谱带可以将4种不育系、保持系及恢复系区别开。（2）COD在不育系小孢子败育时或败育之前（单核到二核期）酶量降低,面在三核期酶量升高。（3）相同胞质背景下引入不同核恢复基因或不同胞质背景下引入桢核恢复基因,F1小孢子COD同工酶谱带之间有差异。可以将不同发育时期COD同工酶谱带作为鉴别1种不育系以及不育系、保持系、恢复系（“三系”的可靠生化标记）。     

小麦幼苗及不同育性花药中P5C还原酶的研究

从小麦幼苗和花药中提取的二氢吡咯-5-羧酸(P5C)还原酶,在可育花药中活性很高,约为幼苗中活性的7～13倍,表明花药有很高的脯氨酸合成能力。从减数分裂期到单核靠边期酶活性逐渐升高,到双核初期明显降低。在不育花药中,减数分裂期酶活性高于可育花药,到单核初期酶活明显下降,仅为可育花药活性的一半。 初步纯化的小麦幼苗P5C还原酶的最适pH为7.2左右。对P5C和NADH的K_m值分别为400μmol/L和370/μmol/L。以NADPH为供氢体,其酶活性为NADH的35％。NADP~+、NAD~+、ATP、ADP对酶活性均有强烈的抑制作用。脯氨酸浓度在10m mol/L以上对酶活有轻微抑制作用。     

百合育性与花药发育过程中激素和内源物质含量及能量代谢酶活性的关系

为揭示百合雄性不育发生与其花药内源激素含量、几种内源物质含量和能量代谢酶活性变化的关系,该研究利用高效液相色谱法、串联质谱法和比色法,测定了可育系和不育系花药发育关键时期的激素、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛、脯氨酸含量和COD及ATP能量代谢酶活性,分析激素含量、各激素间比值、内源物质含量和能量代谢酶活性对百合雄性不育的影响。结果表明:(1)在百合花药造孢细胞期到四分体期,花药内源激素含量、内源物质含量及能量代谢酶活性变化在不育系与可育系间均存在差异。其中,不育系花药的生长素(IAA)含量在发育的各阶段均高于可育系;ZR和GA4含量在花粉母细胞期不育系与可育系相差不大,但到四分体期不育系中的含量低于可育系;ABA含量在不育系四分体期出现盈积;JA含量在不育系的花粉母细胞期低于可育系,而在四分体期高于可育系。(2)花药内源物质中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量表现为可育系均高于不育系,但不育系的丙二醛含量在四分体期显著高于可育系。(3)COD和ATP能量代谢酶活性在花药发育的各阶段均是可育系高于不育系。研究认为,在百合不育系花药发育关键时期(花粉母细胞期到四分体期),其IAA含量增加,ABA水平提高,GA4和ZR含量降低,影响了花药内源物质和能量的正常代谢,这可能是导致百合花药中花粉发育受阻、形成败育的原因。     

甘蓝型油菜隐性上位互作核不育材料1665花药败育的细胞学研究

采用石蜡切片方法,对甘蓝型油菜隐性上位互作核不育材料1665的可育株与不育株花药进行细胞学观察.结果显示:(1)不育株花药在花粉母细胞减数分裂时期出现异常,部分花粉母细胞细胞分裂相不均等分裂或分裂异常.导致部分四分体形状异常.(2)不育株绒毡层细胞在四分体时期开始生长膨大,单核花粉时期出现液泡化和巨型化,侵占药室,使得小孢子不能正常释放或无法继续发育;部分释放出的小孢子未及时形成花粉壁,阻碍花粉继续发育.不能发育形成二核期和三核期花粉,导致花药败育.     

小麦D~2型细胞质雄性不育系雄配子发育的细胞形态学特征和同工酶的研究

研究了小麦Ｄ~２型ＣＭＳ系ｍｓＤ~２－ＣＡ８０５７与保持系ＣＡ８０５７花粉发育的细胞形态学特征及花粉粒“单核－双核期”、“三核期”的花药、雌蕊、旗叶和授粉２０天左右的灌浆期种子胚乳的过氧化物酶同工酶、酯酶同工酶,主要研究结果揭示：Ｄ~２型不育系花粉败育起始于“单核－双核期”,表现为败育期长和败育方式多样化;“三核期”花药的同工酶有明显差异,主要表现为不育系酯酶比保持系少３条酶带且酶的总活性比保持系的弱、过氧化物酶的总活性比保持系弱很多且少３条酶带。上述差异可能是Ｄ~２型细胞质不育基因对核基因的调控表达所致,而这种调控作用可能是导致雄性不育形成的原因之一;这些特征也表明Ｄ~２型不同于Ｔ型也不同于Ｋ型,是个新的不育类型。     

甘蓝型油菜几个雄性不育系花药发育的细胞形态学研究

选用甘蓝型油菜6个细胞质雄性不育系和1个细胞核雄性不育系为材料,与可育系比较,确定花药发育受阻的时期和方式。根据研究结果,将其雄性不育系分为三类:1.湘矮A,Po-aA,陕2A和7s-3A花药发育受阻于孢原细胞分化期,没有分化形成花粉囊。2.萝AⅠ和萝AⅡ花药发育受阻于四分体至单核花粉期。败育方式为小孢子难以从四分体中释放出来,或释放出来后细胞质液泡化,核不能分裂,花粉壁发育不良。此外,还见到绒毡层径向肥大、延迟消失和维管束分化不良等异常现象。3.宜3A为核不育系,花药发育受阻于花粉母细胞期。败育方式为花粉母细胞死亡,减数分裂异常,或不能进行减数分裂。绒毡层和维管束一般都能正常发育。     

化学杂交剂诱导的小麦生理型雄性不育花药的活性氧代谢

以化学杂交剂SQ-1诱导的生理型小麦雄性不育及其对照植株花药为材料,研究了不同花粉发育时期花药中超氧阴离子(O-·2)生成速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量以及主要抗氧化酶活性的变化,以探明小麦花药活性氧代谢和生理型雄性不育的关系.结果表明,在幼穗时期,O-·2生成速率、H2O2和MDA含量、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均高于相应对照,而过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性则低于或显著低于对照;在单核早期以及花粉败育主要发生期(单核后期和二核初期),O-·2生成速率、H2O2和MDA含量极显著高于对照,而SOD、POD、CAT和APX酶活性却极显著低于对照;在败育后的花药中,O-·2生成速率和H2O2含量与对照之间差异幅度缩小,但MDA含量依然加大,同期的几种抗氧化酶活性依然极显著低于对照.在败育的关键期,品种'西农1376'处理株花药的活性氧升高幅度比'西农2611'处理株较大,抗氧化酶活性降低幅度也较大,且'西农1376'处理株的相对雄性不育率也较高.可见,化学杂交剂SQ-1能诱导小麦花药中O-·2和H2O2大量积累以及SOD、POD、CAT和APX活性的极显著降低,引起花粉关键败育期花药活性氧代谢严重失衡和严重膜脂过氧化,导致大量花粉母细胞发育受到严重抑制,最终造成小麦生理型雄性不育.     

水稻雄性不育与花药中类脂褐素的积累

细胞质雄性不育水稻不育系珍汕９７Ａ和其保持系珍汕９７Ｂ,处于不育期的光（温）敏核不育水稻Ｗ６１５４ｓ和培矮６４ｓ的花药中类脂褐素（ＬＦＬＰ）含量随花粉发育或败育而增高．不育花药中ＬＦＬＰ的形成速率比可育花药快,三核期的珍汕９７Ａ和不育期Ｗ６１５４ｓ的花药,其ＬＦＬＰ比相应具育性花药高２４％．用抗氧化剂ＧＳＨ、ＢＨＴ和Ｎ２处理离体的单核期花药,发现ＧＳＨ可降低珍汕９７Ａ和不育期的Ｗ６１５４ｓ的ＬＦＬＰ含量．结果认为,水稻雄性不育与膜脂过氧化作用的荧光产物类脂褐素的积累有关．