黑麦(Secale cereale L.)花药培养及其雄核发育

离体培养黑麦花药,单核花粉可以通过不等分裂和均等分裂由营养性质的核发育成花粉胚状体或愈伤组织,并且最后形成了单倍体植株。接种前对穗子进行适当的低温处理,可以有效地提高胚状体和愈伤组织的生成率。根据多核和多细胞花粉的败育情况,认为新壁的形成和花粉外壁的适时破裂是已经启动分裂的小孢子能否发育成胚状体和愈伤组织的两个关键问题。     

菸草(Nicotiana tabacum)和辣椒(Capsicum annuum)花药离体培养的研究

本文报道关于菸草和辣椒花药离体培养的研究结果。对于菸草花药离体培养曾进行四种培养基的对比试验,结果以 NH 效果最好,Blaydes 次之。10—20%(体积/体积)椰乳能提高花药成胚的百分比,对单倍体幼苗也有促进作用。蔗糖浓度从1—4%都能产生“胚状体”,以3%的蔗糖浓度产生“胚状体”的百分比最高,长出的幼苗也比较健壮。对花粉不同发育时期进行了比较试验,花药中花粉单核靠边时期进行培养的出苗率最高。“胚状体”的形成主要由单核花粉粒均等分裂或由营养核分裂两种方式形成“胚状体”。生殖核只进行几次分裂而最后逐渐退化消失。对菸草花粉植株进行根尖或茎尖制片,观察其染色体数目为24,证明是单倍体。用不同浓度的秋水仙碱对单倍体植株进行染色体加倍,得到许多二倍体后代,其中少数是四倍体。本文对花药离体培养和组织培养中产生“胚状体”问题进行了讨论。辣椒采用花粉单核靠边时期的花药,培养在 NT 及 MS 加有补充物质的培养基上,花药既产生“胚状体”又产生愈伤组织。观察到单核花粉最初分裂发育成多细胞“原胚”到最后形成幼苗的过程。“胚状体”的发育与合子胚的发育过程相似。在花粉发育成幼苗的各个发育时期都可能停止发育,长成幼苗的只是少数。由单核花粉粒所形成的多细胞“原胚”可突出花粉壁外但仍与花粉粒相连,花粉粒内细胞大而染色淡,花粉壁外的多细胞“原胚”的细胞排列紧密,体积小而有分生能力,有的已开始分化。小苗的根尖和愈伤组织细胞,用醋酸洋红压片检查,其染色体数目为12,证明是单倍体。     

雄核发育新途径及细胞学研究

发育早期的单核花粉，第一次有丝分裂形成2生殖核花粉，以后继续分裂形成3生殖核花粉，4生殖核花粉乃至多生殖核花粉，此时，其中的细胞仍聚集在花粉壁范围以内，成为多细胞团，当生生殖核继续分裂长到一定长大后，撑破花粉壁，成为一团游离的组织，皆由生殖核细胞组成，当此，认为是早期的幼小愈伤组织，这是雄核发育的第4条途径，称D途径，生殖核发育过程中，出现二游离生殖核发生融合的行为，这是染色体自然加倍的一种途径，同时，发现发育时期和形态大小相同的8个生殖核细胞由一个胼胝质的壁包被，形成花粉小块。     

小黑麦(Triticale)雄核发育的细胞学研究

本工作对小黑麦(Triticale)花粉植株的诱导方法及其雄核发育中的细胞学现象作了研究,所得结果如下: 1 .椰乳在诱导小黑麦花粉形成愈伤组织及其后由愈伤组织分化成苗上,都有良好的作用。 2.不同品系的小黑麦的花药在产生愈伤组织的能力上具有很大的差异。但是不能产生愈伤组织的品系的花药,不一定是花粉没有形成“胚状体”的能力,只是所产生的“胚状体”在发育的早期夭亡了。 3.在“胚状体”细胞没有完全愈伤组织化之前适时将其转移到分化苗的培养基上,可望得到较高的成苗率。 4.单核花粉粒第一次分裂所形成的两个核,虽然在外形上相似但生理上往往已有分化。其中一个具生殖核性质,以后的分裂多形成游离核,在“胚状体”的发育中最后被排除;另一个具营养核性质,以后的分裂形成细胞,在“胚状体”的建成中起主要的作用。 5.处于分化或分生状态的细胞内一般很少有淀粉的积累,但在其周围的细胞中则有多量淀粉粒存在。     

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。     

大白菜花药培养中花粉早期DNA的合成

应用显微放射自显影技术,在大白菜(Brassica pekinensis Rupr.)花药离体培养初期观察了~3H-胸腺嘧啶核苷(~3H-TdR)掺入花粉核及其DNA复制类型。花粉去分化进入第一次孢子体分裂主要发生在DNA合成的单核和非均等分裂的营养核的花粉粒中。 实验证明花粉的DNA合成在低温预处理过程中已经开始,离体花药培养后,大大促进花粉DNA的合成。花粉单核在培养后24小时~3H-TdR掺入达到高峰,花粉有丝分裂产生两个均等子核的最大数量是在培养后48小时。 讨论了花药体细胞组织——绒毡层和药内壁对花粉核DNA合成的影响。     

垂花悬铃花雌雄配子体发育研究

对垂花悬铃花雄配子体发育观察表明,其花药由表皮(1层)、药室内层(1层)、中层(2层)、绒毡层(1层)及造孢细胞组成,花药四室,药壁发育为双子叶型。雄配子体发育经由花粉母细胞减数分裂形成四分体,该四分体胞质分裂为同时型,四分体排列方式为四面体型,十字交叉型及左右对称型;小孢子再经有丝分裂形成营养核和生殖核,生殖核再经有丝分裂形成3-核花粉。花药壁层的变化,在单核小孢子期,表皮细胞解体,仅留下痕迹;中层在花粉母细胞期逐渐消失;药室内壁在单核小孢子期开始纤维化;绒毡层在单核小孢子期消失,属变形绒毡层。雌配子体发育观察表明,其子房上位,5室,每室1个胚珠,胚珠弯生,中轴胎座,大多数胚珠发育停留在珠心形成阶段,极少数珠心形成一群孢原细胞及单核、双核胚囊。     

从大麦雌配子体诱导单倍体植株

近年来,应用离体培养花药的方法诱导花粉单倍体植物的研究得到迅速发展,但从雌配子体系统诱导单倍体植物的研究却作得很少,进展也不大。在裸子植物上,Tulecke曾离体培养未受精的银杏雌配子体,得到单倍体愈伤组织,但没有分化成植株。在被子植物上,用未受精的胚珠或子房进行培养,Uchimica 得到茄子胚珠的单倍体愈伤组织,Jensen 则在棉花的胚珠中看到极核的融合及二倍体胚乳的分裂,但都没有进一步的结     

水稻花粉植株的诱导条件及影响诱导频率的某些因素

在离体培养条件下,测定了水稻花药中花粉愈伤组织形成的条件,并对影响花粉愈伤组织的形成和分化的某些因素进行了实验,得到以下主要结果: 1.掌握合适的花粉发育时期(单核后期接近第一次花粉分裂),在仅仅含有2毫克/升2,4-D和6％蔗糖的简单培养基上就得到了花粉愈伤组织,对于花粉细胞最初分裂的推动,生长素、碳源和渗透压是必要的条件。由无机盐、微量元素、维生素、糖及生长物质组成的复杂培养基对于花粉愈伤组织的发生和早期生长并非必需,但有利于愈伤组织的进一步生长。 2.培养基中蔗糖的作用,在于充当碳源和调节渗透压,在维持一定渗透压的条件下,过高浓度的蔗糖会抑制愈伤组织的形成。 3.椰乳、酪蛋白水解物及单核苷酸等有机附加物对花粉愈伤组织的形成及以后的器官分化都有明显的良好作用。 4.培养基中附加低浓度8p.p.m.、40p.p.m的2-氯乙基磷酸(乙烯利)和接种前在10℃下,预先处理稻穗48小时,都有明显的提高花粉愈伤组织发生频率的作用。 5.花粉愈伤组织的年龄对愈伤组织的器官分化能力有明显的影响,随愈伤组织年龄的增长而降低了花粉植株的诱导频率。     

石刁柏花粉植株诱导及其起源鉴定的研究

采用高渗蔗糖溶液预处理石刁柏花药可以显著抑制花药体细胞分裂和提高花粉愈伤组织诱导率。愈伤组织在转入含低浓度激素的培养基中分化得到了花粉植株。其中单倍体、二倍体、四倍体和非整洁体分别占４．３％、６４．５％、１７．２％和１４．０％。单倍体的频率随愈伤组织培养时间延长而下降,石刁柏幼茎中莽草酸脱氢酶同工酶的多态性表现稳定,用其作为遗传标记结合细胞学方法可以鉴定花粉植株的起源。     

油橄榄的小孢子发生和雄配子体形成

油橄榄的花粉母细胞减数分裂过程基本上与一般被子植物的正常情况相似。小孢子发生是同时型的,形成的四分体呈四面体型。花粉具有三个萌发孔。花药开裂时成熟花粉是二胞型的,在开裂过的花药中残存有三胞型花粉。生殖核呈孚尔根强的正反应着色深,营养核呈孚尔根弱的正反应着色浅。营养核和生殖细胞先后进入花粉管,然后生殖细胞在花粉管中进行有丝分裂形成二个雄配子。在雄配子形成过程中,营养核始终存在,这一现象说明营养核可能与生殖细胞的有丝分裂有关。     

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。     

水稻花药培养中小孢子形成植株的组织分化和器官建成的初步观察

以 N_6为基本培养基培养水稻花药,用压片法及石蜡制片法,对小孢子形成植株的过程进行组织分化和器官建成的观察。结果表明,从小孢子到花粉植株形成分两个阶段:愈伤组织的形成和不定根、不定芽的分化。小孢子(花粉)第一次有丝分裂形成两个均等细胞,而后这两个细胞再经过多次分裂,形成愈伤组织。由愈伤组织中发生的不定根是内生源的。芽是外生源的,即愈伤组织表面的一部分细胞,经过反分化形成分生组织,而后这种分生组织再进一步分化成芽。不定根和不定芽在开始时是独立发生的,它们之间没有维管组织联系。从外部形态上看,当花粉形成植株时,都是先出芽而后出现根。但从解剖上看,可能也有不定根发生早于不定芽的现象。     

水稻游离花粉培养的高频率再生植株

用二个水稻栽培品种(Oryza sativa L Sub.japonica.)中花11号和盐粳的花粉处于单核靠边期的花药,经低温处理10—20天,在无糖培养基中预培养2—4天后游离花粉进行培养。培养基为KM8P,附加1mg/L 2,4-D,100mg/L脯氨酸,500mg/L水解酪蛋白,9%蔗糖。培养5天,花粉进行一次分裂,10天后分裂频率为21.3%,21天可见小愈伤组织形成。随即将直径为0.5—1.0mm的愈伤组织移至分化培养基上,2—4星期后得到绿苗,频率为70%。并从许多花粉诱导的愈伤组织克隆中筛选出高频率再生绿苗的花粉细胞悬浮系。     

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。     

冬小麦的不同生育条件对其花粉植株诱导频率的影响

对三种不同生育条件的冬小麦的花药培养进行了比较,观察到它们对培养的反应有明显的和稳定的差异。经春化处理的冬小麦顶凌春播,5月中旬取花药做离体培养,比适时秋播,4月下旬进行离体培养的花粉愈伤组织和花粉植株的诱导频率提高约一倍;比冬天温室栽培,于2月下旬至3月上旬取花药做离体培养的愈伤组织诱导频率提高约二倍。1978年接种顶凌播种的28个杂交组合的冬小麦花药100％的组合诱导出了花粉愈伤组织,92.3％的组合分化出花粉绿苗。分析讨论了冬小麦顶凌播种诱导频率高的原因和它在冬小麦花粉单倍体育种研究中的应用     

通过矿盐浓度的调整筛选小麦花药培养基

近年来,利用作物花药离体培养法诱导花粉植株,为进行单倍体育种提供了一种新的技术方法,并在某些作物的育种方面取得了一定成绩。就小麦的花粉单倍体培养来说,提高花粉愈伤组织诱导频率和分化频率是关系到这一方法能否应用于育种实践的关键,而培养基筛选的研究,又是提高花粉愈伤组织诱导频率和花粉植株分化频率的重要因素之一。朱至清等通过氮源调整试     

BA对大麦花药培养中药壁的衰退和植株再生频率的影响

用含20ppm 6-BA的0.1％吐温-80溶液喷施花粉为单核前期的大麦上部叶片和穗部,明显影响大麦花药培养效率。实验结果表明:1)BA处理可明显延缓培养花药的药壁衰退进程。2)BA处理后的花药,在培养期间,其死亡的花粉数比对照大大减少,相反其双核或多核的花粉数比对照明显增加。3)BA处理虽然没有促进大麦花粉愈伤组织的诱导率,但显著地促进愈伤组织的生长。提高愈伤组织成长率,增加可转入分化培养的愈伤组织块数。4)BA处理促进愈伤组织的再分化,尤其是绿苗的分化。     

同源四倍体萝卜雄配子体发育

利用爱氏苏木精染色-冬青油透明"技术,首次报道了同源四倍体萝卜(2n=4x=36)雄配子体的动态发育过程.结果表明:同源四倍体萝卜小孢子核经一次有丝分裂产生营养核与生殖核,生殖核再经一次有丝分裂形成两个精核,最终形成3-细胞型成熟花粉,与相应的二倍体雄配子体的整个发育过程相似;四倍体花粉具2个、3个或4个萌发孔,二倍体多为3孔花粉;四倍体雄配子体发育过程中异常频率为32%,比二倍体高20%,败育主要发生在四分体时期和单核期.     

从“湖北光敏感核不育水稻”的未受精子房和花药培养出单倍体植株

采用10种诱导培养基,培养湖北光敏感核不育水稻农垦58品种的未受精子房和花药。共培养未受精子房2790个,获得胚囊愈伤组织17块,最高诱导频率达3.33%,其中2块分化出绿苗。培养花药16740个,获得花药愈伤组织15块,最高诱导频率为0.92%,其中3块分化出苗,2丛白苗,1株绿苗。胚囊植株和花粉植株经根尖染色体检查为单倍体,2n=x=12。实验证明,液体培养、2,4-D0.2-0.5 mg/1、低温预处理对诱导胚囊愈伤组织及花粉愈伤组织的形成具良好效果。