水稻非花粉型细胞质雄性不育系及其保持系花药发育过程中Ca2+的分布变化

钙在高等植物中被称为第二信使,与植物的有性生殖有关。为了研究水稻（Oryza sativa L.）花药中钙的定位与花粉败育的关系,利用焦锑酸钾沉淀法研究了非花粉型细胞质雄性不育系G37A及其保持系G37B花药的发育过程及其细胞中Ca^2＋ 的分布变化。研究发现,在2个材料间花药中钙的分布存在大量差异。G37B的可育花药在花粉母细胞时期及二分体时期,很少看到有Ca^2＋的沉积;而在单核花粉时期,Ca^2＋沉积急速地增加,主要定位在绒毡层细胞、花粉外壁外层及乌氏体的表面;随后花药壁上沉积的Ca^2＋减少而花粉的外壁外层仍然有很多Ca^2＋沉积物。相反,G37A的不育花药在花粉母细胞时期和二分体时期有大量的Ca^2＋沉积在小孢子母细胞和花药壁,中间层和绒毡层特别多。在二分体时期之后,不育花药的Ca^2＋沉积减少,特别是绒毡层内切向质膜附近的Ca^2＋几乎消失。但是同时期的可育花药中,有大量的Ca^2＋沉积在绒毡层。不育花药的Ca^2＋沉积在开花几天后消失。根据研究结果推测在不育花药发育早期中更多的钙离子与花粉败育有一定的关系。     

云南紫稻细胞质雄性不育系花药发育过程中Ca2+的分布特点

运用焦锑酸钾沉淀法研究了云南紫稻细胞质雄性不育系和保持系花药在发育过程中Ca^2 的分布特点。结果表明,保持系的花粉母细胞和小孢子的胞质内部基本无Ca^2 的沉淀,后期花粉外壁出现Ca^2 的沉淀;保持系早期的绒毡层细胞形态正常,胞内有少量Ca^2 沉淀,后期绒毡层细胞开始凋亡,胞质凝集,胞内出现大量Ca^2 的颗粒。不育系花粉母细胞在减数分裂时期败育,胞质液泡化,内部出现大量Ca^2 的沉淀;不育系绒毡层细胞形态正常,胞内无Ca^2 的沉淀。绒毡层与花粉母细胞、小孢子之间出现大量Ca^2 颗粒。探讨了不育系花药花粉母细胞中以及与绒毡层细胞之间Ca^2 的异常积累与雄性不育的关系。     

辣椒细胞质雄性不育花药败育及淀粉粒分布的细胞学观察

用PAS反应对辣椒细胞质雄性不育系8214A和保持系8214B花药中的淀粉粒分布进行研究.在减数分裂前,保持系花药与不育系花药的结构和淀粉粒分布相似.保持系花药减数分裂后,药壁绒毡层细胞开始液泡化并体积增大,在药隔薄壁细胞中积累了许多较小的淀粉粒;在小孢子晚期,绒毡层细胞退化,在药隔薄壁细胞中淀粉粒体积增大;在二胞花粉时期,随着花粉大液泡的消失花粉中出现淀粉粒;花粉成熟时,其细胞质中积累了丰富的淀粉粒.不育系花药减数分裂后,由于药室腔的空间不能扩大,四分体被挤压在一起,最终四分体小孢子败育.不育花药的维管组织发育正常,但较多的淀粉粒积累在药隔薄壁细胞中.该种辣椒雄性不育系中.花粉的败育发生在四分体时期.绒毡层细胞结构异常可能影响糖类物质向药室的正常转运.该种辣椒雄性不育系的绒毡层异常与花粉败育有关.     

白菜细胞核雄性不育花药的细胞化学观察

对一种由一对隐性基因控制的白菜细胞核雄性不育和可育株的花药进行了细胞学和组织化学研究。种子播种后,有1/4植株为不育株,其余的为可育株。通过对不育株和可育株花药发育的细胞学观察,确认不育花粉的败育发生在小孢子发育时期。用组织化学的方法研究了可育株和不育株花药发育过程中的多糖和脂类的分布动态,发现在减数分裂前,可育花药和不育花药的药隔细胞中都储藏了大量的淀粉粒。二者的差异仅是不育花药的绒毡层细胞液泡化明显。在减数分裂后的小孢子发育时期,可育花药的绒毡层细胞具有将药隔细胞中的淀粉粒多糖吸收并转化成脂类的功能,小孢子及以后的二胞花粉中也积累了大量的脂类储藏物质在不育花药中,虽然减数分裂后药隔细胞中的淀粉粒也都消失,但绒毡层细胞中的脂类物质相比很少,同时绒毡层细胞显示了明显的多糖反应,表明不育花药的绒毡层细胞将糖类转化为脂类的功能受阻。在小孢子的表面有些脂类物质,但在细胞质中却没有脂类积累。这一结果暗示在该种白菜细胞核雄性不育株中,由于花药绒毡层细胞转换多糖为脂类的功能失常,导致了小孢子的败育。     

白菜细胞核雄性不育花药的细胞化学观察

对一种由一对隐性基因控制的白菜细胞核雄性不育和可育株的花药进行了细胞学和组织化学研究。种子播种后,有1／4植株为不育株,其余的为可育株。通过对不育株和可育株花药发育的细胞学观察,确认不育花粉的败育发生在小孢子发育时期。用组织化学的方法研究了可育株和不育株花药发育过程中的多糖和脂类的分布动态,发现在减数分裂前,可育花药和不育花药的药隔细胞中都储藏了大量的淀粉粒。二者的差异仅是不育花药的绒毡层细胞液泡化明显。在减数分裂后的小孢子发育时期,可育花药的绒毡层细胞具有将药隔细胞中的淀粉粒多糖吸收并转化成脂类的功能,小孢子及以后的二胞花粉中也积累了大量的脂类储藏物质。在不育花药中,虽然减数分裂后药隔细胞中的淀粉粒也都消失,但绒毡层细胞中的脂类物质相比很少,同时绒毡层细胞显示了明显的多糖反应,表明不育花药的绒毡层细胞将糖类转化为脂类的功能受阻。在小孢子的表面有些脂类物质,但在细胞质中却没有脂类积累。这一结果暗示在该种白菜细胞核雄性不育株中,由于花药绒毡层细胞转换多糖为脂类的功能失常,导致了小孢子的败育。     

温敏雄性不育水稻培矮64S花药发育过程中钙的变化

采用焦锑酸钾沉淀法研究了温敏雄性不育水稻(Oryza sativa L.)培矮64S在高温引起雄性不育与正常可育花药发育过种中Ca2+的分布变化.结果表明,当培矮64S生长在较高温度条件下引起雄性不育,与可育花药相比,不育花粉母细胞中有较多的液泡、较多的Ca2+沉积和较少的线粒体,并且有较多的Ca2+沉积在不育花药的中间层、表皮层和绒毡层中.到四分体与单细胞花粉时期,不育花药的木质部细胞的次生加厚壁上有较多的Ca2+沉淀,连接组织中的Ca2+沉淀也大大增加,所有不育花粉外壁较厚而发育都不正常.在单核细胞早期,不育花粉的四分体细胞中有较明显的大液泡出现.不育花药中的Ca2+在花药发育的各时期均比可育花药要多.这些结果说明在高温生长条件下,花粉母细胞发育的异常、花药中Ca2+沉积的增加、绒毡层与花粉外壁发育的异常可能与培矮64S花粉败育相关.     

光周期对光敏胞质不育小麦花药发育过程中Ca^2＋分布的影响

运用焦锑酸钾沉淀法,研究了不同光照条件下光敏胞质不育小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）花药发育过程中Ｃａ＾２＋的分布。短日照条件下,小孢子形成和花粉发育过程中胞内Ｃａ＾２＋在数量、分布上有变化;小孢子表面逐渐积累Ｃａ＾２＋,至成熟花粉表面覆盖一层Ｃａ＾２＋,胞质Ｃａ＾２＋较少;药隔和药壁组织通过抽外体或共质体途径运输Ｃａ＾２＋供给花粉的发育;长日照条件下,花粉败育发生在不同时期,早期     

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。     

大麦小穗结构与开花特性研究──雄蕊在开闭花过程中的生长动态和结构变化

开花前,雄蕊花丝细胞中的淀粉等物质水解,细胞水势下降而吸胀,花丝伸长。随着＂小花轴＂中物质的输入,细胞进一步吸水膨大,花丝迅速伸长,花丝维管束中的导管被拉断,薄壁细胞内膜系统崩解,细胞自溶,降解物质＂撤回＂,＂小花轴＂被重新分配利用。开花后,花药表面大量失水,药壁开裂传粉。不育系雄蕊花药药隔小、发育不良,绒毡层发育和行为异常,其花药通常为空药室或花粉败育。用可育系花粉对不育系小花授粉,其小花能逐渐关闭。     

水稻胞质雄性不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B绒毡层发育过程中的Ca2+分布变化

利用焦锑酸钾沉淀法研究了野败不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B绒毡层细胞的发育过程及其细胞中Ca2 的分布变化。研究发现保持系绒毡层细胞在单核花粉晚期才开始迅速解体,而不育系绒毡层细胞在花粉母细胞时期就开始出现核膜、细胞膜解体,此过程持续到二核花粉时期。珍汕97A绒毡层细胞从花粉母细胞时期开始,细胞质内有少量颗粒状的Ca2 沉淀;减数分裂时期,绒毡层细胞的内切向壁表面有大量大颗粒的Ca2 沉淀;单核花粉时期绒毡层细胞周围集聚一层Ca2 沉淀。而保持系绒毡层细胞遮花粉母细胞时期和减数分裂时期细胞内没有Ca2 沉淀;单核花粉时期绒毡层细胞内的Ca2 沉淀主要分布在解体的细胞质内。推测绒毡层细胞结构发育的异常和Ca2 的异常分布可能与花粉的败育有关。     

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     

mRNA differential display between sterile and fertile anther of rice and analysis of cDNA differential fragments

Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｉｔｙ(ＣＭＳ)ｉｎｈｉｇｈｐｌａｎｔｓｉｓａｍａｔｅｒｎａｌｌｙｉｎｈｅｒｉｔｅｄｔｒａｉｔｔｈａｔｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｖｉａｂｌｅｐｏｌｌｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｖａｌｕａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｙｂｒｉｄｓｅｅｄｓ.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＭＳｒｉｃｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｙｂｒｉｄｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｈａｓａｌｒｅａｄｙｂｅｅｎａｖａｉｌａｂｌｅｉｎＣｈｉｎａｓｉｎｃｅ1976.Ｉｎｒｅ…     

Cytochemical investigation of genic male-sterility in Chinese cabbage

A genic male sterile Chinese cabbage, Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino, was examined using cytological and cytochemical methods to characterize the process of pollen abortion in this plant. Thick sections of both fertile and sterile anthers at different developmental stages were stained using Toluidine Blue O, Periodic Acid-Schiff’s (PAS) reaction and Sudan Black B to detect cytochemical changes that may occur in the distribution of insoluble polysaccharide and lipid storage bodies. Pollen abortion in sterile anthers occurs at an early stage of microspore development. During early microspore development, reductions in the number of starch grains in the connective tissue of fertile anthers coincide with the accumulation of starch grains in cells of the anther wall. In the late microspore stage, a large vacuole forms in the microspore, and tapetal cells synthesize and accumulate lipid droplets. The cellular organization of tapetal cells in sterile anthers appears similar to that in fertile anthers, except for the absence of lipid droplets in cells of sterile anthers and diffusely labeled tapetal polysaccharides, suggesting defects in nutrient storage. Supported by National Natural Science Foundation of CHINA (30170060)     

温敏核不育小麦可育花药和败育花药发育观察

对温敏核不育小麦百农不育系（Bainong sterility,BNS）的可育和不育花药结构进行对比观察。在减数分裂期、小孢子早期和小孢子晚期,可育花药与不育花药的结构相同。小孢子分裂形成二胞花粉后,可育花粉中随着大液泡的分解,细胞质内含物增加,其中出现一些颗粒状物质。不育花药中,小孢子也可分裂形成二胞花粉,但营养细胞的大液泡不分解,细胞质也不增加,最终花粉中的细胞质消失,花粉败育。该种温敏核不育小麦的花粉败育时间发生在二胞花粉早期,可能和其大液泡没有适时分解有关。花粉败育时间的确定为进一步深入研究该种雄性不育小麦的败育机制打下了基础。     

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．     

太谷核不育小麦可育花药内游离脯氨酸的来源、利用及与不育花药败育的关系

太谷核不育小麦营养体内的游离脯氨酸能迅速地运入并积累于花药中,花药有将谷氨酸转化成脯氨酸的能力。脯氨酸向花药内以主动运输为主,能被DNP所抑制,与旗叶的功能密切相关。在发育阶段Ⅰ(小孢子释放前后),脯氨酸已不能由营养体运入不育花药,运输的障碍在花丝或花药中,不育花药缺乏游离脯氨酸可能是主要原因。发育阶段Ⅰ的可育花药内,脯氨酸是合成蛋白质或其他大分子物质的原料。因而,脯氨酸的缺乏可能是加速不育花药小孢子败育和小孢子释放后急剧解体的重要原因。     

Proteolytic activity in anther extracts of fertile and cytoplasmic male sterile petunia

Proteolytic activity is compared in anther extracts from Petunia parodii fertile and cytoplasmic male sterile lines. It is characterized relative to developmental stage of the anthers, effect of variable incubation times, pH of isolation buffers, and degradation of marker proteins. In fertile anthers, proteolytic activity increases at the end of microsporogenesis and peaks early in microgametogenesis. Degradation is most severe in extracts of fertile anthers and in high molecular weight proteins and reaches its maximum within 20 minutes. Degradation of marker proteins is greatest at pH 5.6 to 8.0 in fertile anther extracts and is eliminated under strong acid conditions (pH 2.8 to 4.0) in both fertile and cytoplasmic male sterile anther extracts. Marker proteins degrade more severely in extracts of fertile anthers; however, the order of substrate sensitivity—myosin > phosphorylase b > bovine serum albumin and ovalbumin > β-galactosidase—is the same in extracts from fertile and cytoplasmic male sterile anthers.     

棉花洞A型核雄性不育系花药败育过程中的生化变化

研究了陆地棉洞A型核雄性不育系(抗A1,MA)不育和可育花药不同发育时期可溶性碳水化合物、游离氨基酸和IAA、GA3、ABA含量的动态变化。结果表明,不育花药中可溶性糖含量偏高,缺乏淀粉积累;有4种游离氨基酸含量在可育与不育花药问存在显著差异,其中不育花药天门冬氨酸含量偏高,这可能是其败育的原因之一,而脯氨酸、精氨酸、苯丙氨酸含量异常,则是不育花药败育的结果;在花药主要败育时期之前,不育花药中ABA含量极显著偏高,IAA、GA3含量极显著偏低。不育花药中IAA、GA3、ABA含量变化与洞A型核雄性不育系花药败育密切相关。