长春蒲公英雄性不育株形态学观察与败育细胞学研究

在长春蒲公英(Taraxacum junpeianum Kitam.)株群中发现雄性不育现象,为研究其败育机理及特点,探寻其不育基因,采用形态观察法、石蜡切片技术和染色体压片法,对长春蒲公英野生型及其雄性不育株的花药发育过程和花粉母细胞减数分裂过程进行了观察。结果表明:(1)长春蒲公英雄性不育株花药中部发红、干瘪、无花粉散出。与野生型比较,雄性不育株雄蕊更短,子房更窄,种子形态更加狭长;(2)长春蒲公英雄性不育株败育时期为四分体到单核小孢子前期,败育方式为小孢子自身异常发育,绒毡层异常分解,互相粘连败育;(3)长春蒲公英雄性不育株花粉母细胞减数分裂二分体时期出现落后微核,随后产生极少四分体,并且四分体产生大量染色体桥,小孢子营养物质流失,彻底败育。因此,长春蒲公英雄性不育株败育彻底、稳定,并且有种的特点。小孢子自身异常发育和绒毡层异常分解是导致败育的主要原因。     

大白菜新型细胞质雄性不育系6w-9605A的育性鉴定和花药败育的细胞学观察

采用石蜡切片技术,研究了大白菜(Brassica campestris L.ssp.pekinensis)细胞质雄性不育系6w-9605A及其保持系6w-9605B的花药发育过程的细胞形态学特征,确定不育系花药败育时期及方式,并对不育系6w-9605A进行花器官观察和育性鉴定.结果表明:保持系6w-9605B花药发育正常;不育系6w-9605A花药发育受阻于孢原分化时期,占总败育花药的66.7％,不形成花粉囊和花粉粒,属于无花粉囊型败育;另外33.3％的败育花药可形成花粉囊,小孢子均受阻于单核靠边期或者二胞期,败育特点为绒毡层细胞异常肥大,挤压小孢子,导致小孢子和绒毡层解体;6w-9605A的不育性稳定、彻底,不育株率和不育度均为100％.     

高羊茅花粉母细胞减数分裂及其雄性不育的细胞生理学研究

为探讨高羊茅雄性不育株A22013189的小孢子发育过程及其败育的生理学机理,以可育株189为对照,对其结实能力、花粉活力、花粉母细胞减数分裂进程中的染色体行为及生理生化特征进行研究。结果表明:(1)不育株A22013189花粉数量少,花粉粒空瘪皱褶,自交不结实,在杂交中作父本获得杂交后代的可能性极小。(2)从减数分裂前期Ⅰ至四分体时期,不育株A22013189花粉母细胞存在大量落后染色体、染色体桥和断片、微核、单价染色体、不均等分离、染色体分裂不同步、游离染色体、三分体、60°纺锤体、染色体缺失等异常现象,初步分析这些小孢子异常分裂是导致高羊茅花粉败育的细胞学原因之一。(3)不育株A22013189的可溶性蛋白质、可溶性糖含量在整个发育时期都显著低于同期可育株189;苗期至造孢细胞期,A22013189游离脯氨酸含量与可育株189无显著差异,但减数分裂期至花粉成熟期,A22013189游离脯氨酸含量却显著低于同期可育株189;苗期至造孢细胞期,A22013189丙二醛含量显著低于同期可育株189,但小孢子进入减数分裂期后,A22013189丙二醛的增加速度和积累量明显高于同期可育株189。研究发现,高羊茅雄性不育株花粉母细胞减数分裂染色体行为异常,生长发育过程存在物质能量代谢降低,有害物质积累现象。研究结果对于高羊茅败育机理研究及杂交育种亲本选择有重要的理论指导意义。     

棉花转基因恢复系杂种F1小孢子发生的细胞学观察

对转gst基因棉花恢复系浙大强恢"配制的杂种F1(三系杂交棉)的成熟花药和花粉育性进行了研究.结果表明,在花药的长、宽、鲜重和成熟花粉粒的育性方面,浙大强恢"所配的F1和保持系DES-HAB277"接近,无显著性差异,但比受体恢复系DES-HAF277"所配的F1分别提高47.7%、61.8%、28.5%和39.6%.以不育系DES-HAMS277"和保持系DES-HAB277"的花药为对照,对浙大强恢"和受体恢复系所配的F1的小孢子发生进行了细胞学观察发现,不育系小孢子败育主要发生在造孢细胞增殖期和小孢子母细胞形成期,且在减数分裂期彻底败育,不能形成四分体;受体恢复系所配的F1在小孢子发生和雄配子形成的各个发育时期都有部分败育,平均败育率约为20%,且主要发生在小孢子母细胞减数分裂期和小孢子单核期;而浙大强恢"所配的F1与保持系一样,花药的发育、小孢子的发生以及雄配子的形成均正常.研究结果从细胞形态学方面证明gst基因对三系杂交棉具有防止部分小孢子败育和提高花粉育性的功能.     

冬季低温条件下香石竹小孢子败育的细胞学研究

利用压片法及石蜡切片法观察冬季低温下香石竹小孢子发育过程,以明确低温导致香石竹小孢子败育的因素,为杂交育种奠定基础。结果表明:(1)冬季低温下香石竹只有部分小孢子发育正常,经过小孢子母细胞、减数分裂和四分体等时期,最后发育成花粉。(2)石蜡切片法观察到冬季低温下香石竹1.5~1.6cm长花蕾中有61%的花粉母细胞发生败育,1.7~1.8cm长花蕾中有71%的花粉母细胞发生败育。(3)部分已经进入四分体时期的小孢子胼胝质未能及时溶解,妨碍了小孢子释放而导致败育。研究认为,花粉母细胞和四分体的发育异常是冬季低温下香石竹小孢子败育的主要原因。     

杉木雄性不育株与可育株的过氧化物酶同工酶和呼吸强度的比较研究

本文对杉木（Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｌａｍｂ．）Ｈｏｏｋ．）雄性不育株与可育株在小孢子发生和发育过程中的雄球花和叶进行过氧化物酶同工酶和呼吸强度的研究。结果表明：可育株雄球花在其小孢子发生和发育过程中有三个呼吸高峰,可划分为７个时期－－花芽分化期、小孢子囊分化和造孢细胞形成期、造孢细胞＂休眠＂期、小孢子母细胞形成和减数分裂期、四分体时期、雄配子体形成期、撒粉期。而不育株只出现前二个呼吸峰和前５个时期,在小孢子母细胞形成后,呼吸强度降至低谷,导致能量供应短缺和减数分裂异常,引起败育。不育株叶在其造抱细胞＂休眠＂期无呼吸峰出现可能与其败育有关。不耷株雄球花过氧化物酶同工酶酶谱明显不同于可育株。作者认为：杉木雄性不育是由核不育基因和细胞质不育基因共同调控的结果,调控过氧化物酶同工酶表达可能有三种不同的遗传功能。过氧化物酶对呼吸作用有一定影响,但各种过氧化物酶同工酶并非等效。     

大白菜雄性不育系88—3花药和花粉发育的细胞形态学观察

大白菜雄怀不育两用系88－3的不育株,其开花时花药内无花粉粒,败育从小孢子母细胞至二核花粉粒皆有发生,高峰期在末期Ⅱ前后,小孢子母细胞不能进入减数分裂和小孢子母细胞不能完成减数分裂及孢子不能正常发育是雄性败育的主要形式;败育一旦发生便是急剧而彻底地解体或凝聚成一团是败育的共同点,中层组织、绒毡层组织及药隔维管束异常均是雄性败育的因素。     

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.     

玉米新选细胞质雄性不育系小孢子发育的细胞学观察及DNA甲基化分析

细胞质雄性不育在高等植物中普遍存在,是杂种优势利用的重要工具,为推动植物杂种优势的利用发挥了重要作用。文章以本课题组前期新选的玉米细胞质雄性不育系A1、A2及保持系18(红)为材料,利用石蜡切片技术对不育材料小孢子发育过程进行细胞学观察,采用高效液相色谱法(HPLC)对不同发育时期的叶片及不同发育时期的雄穗DNA进行甲基化分析,从细胞学和表观遗传学角度了解不育系A1、A2的败育机制。结果表明：不育材料A1、A2小孢子发生败育的主要时期为四分体时期至单核小孢子中期。在不育系A2中还存在另一种败育方式,即在花粉母细胞时期表现出败育特征。甲基化分析结果表明,保持系18(红)的叶片DNA甲基化水平从苗期到拔节期迅速上升,而不育系A1、A2叶片DNA甲基化水平基本保持不变;保持系雄穗DNA甲基化水平表现为从花粉母细胞时期到双核期逐渐升高,而不育材料A1、A2从花粉母细胞时期到双核期的雄穗DNA甲基化水平表现为先上升后下降的趋势,达到最高峰的时期均出现在小孢子发育的四分体时期。从小孢子发育的细胞学观察结果可以发现,小孢子败育的主要时期往往具有较高的甲基化水平,推测DNA甲基化水平变化可能与不育材料A1、A2的花粉败育有关。     

雄性不育小孢子发育的解剖结构及其生理变化

雄性不育花粉败育的类型和发生的时期是多种多样的,同一种植物在花粉发育过程中的每一个时期都可能发生败育。Laser等(1972)指出:不育化粉的败育,在双子叶植物中多发生于四分体形成之前,单子叶植物多发生于小孢子的后期或双核期。     

灯盏花雄性不育种质鉴定与花药发育的细胞学研究

对云南泸西栽培灯盏花群体进行调查,发现了灯盏花雄性不育种质个体,其出现频率约为1.06×10-4.对所发现的灯盏花不育株形态特征及其花药发育过程进行了观察,并对花粉活力进行鉴定.结果显示:(1)灯盏花不育株根、茎、叶形态与正常可育植株基本相似,管状花小,花丝短,花药瘦小,无花粉粒散出或花粉无活力.(2)灯盏花在其花药发育的小孢子母细胞时期、四分体时期、小孢子时期和单核早期,由于绒毡层细胞液泡化、提前解体,不能为小孢子或花粉发育提供所需物质,导致小孢子母细胞和四分体解体,产生无花粉的花药;或小孢子和单核花粉胞内降解,形成不同形状和外壁纹饰的败育花粉.研究认为,灯盏花花药绒毡层异常是其花粉败育的主要原因.     

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。     

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。     

芡实花粉败育的细胞学观察

芡实（ＥｕｒｙａｌｅｆｅｒｏｘＳａｌｉｓｂ．）花粉的败育主要发生在小孢子母细胞减数分裂时期和小孢子单核期与二核期。形成的不正常四分体中有一些具有不完整的横隔壁,一些则完全不形成横隔壁,而发育成具４个核的原生质团;气候异常是造成该时期不育现象的主要原因之一。小孢子单核期及二核期存在发育异常的孢子。绒毡层的提前发育、过早解体、肥大生长及延迟退化是花粉败育的一个重要原因。     

温光敏核雄性不育小麦雄性败育的细胞学观察

为了掌握小麦温光敏核雄性不育系雄性败育发生的时期和类型,为两系法利用小麦杂种优势提供依据,用涂抹压片法观察了其减数分裂和小孢子发育过程.结果表明,在低温短日照条件下,在叶枕距-5cm 左右、幼穗长5cm 左右、孕穗前5～10d的时段处于花粉母细胞形成期,发育正常;叶枕距-2～1cm 、幼穗长8cm 左右、孕穗前4～5d到孕穗当天的时段处于减数分裂期,减数分裂行为基本正常,能形成正常的四分体;叶枕距5cm 左右、穗长9cm左右、孕穗后到抽穗前的时段处于小孢子发育期,小孢子能发育到单核靠边期,但此后就发育停滞,细胞质和核物质逐渐解体,不能被苏木精或碘液染色,出现败育;发生败育的高峰在小孢子单核晚期,败育花粉的主要类型是圆败型.而在高温长日照条件下,减数分裂和小孢子发育过程与常规对照品系相同,能形成正常可育的三核花粉粒.     

新型抗除草剂棉花不育系Yu98-8A1的培育及鉴定

通过连续回交,将抗除草剂基因EPSPS-G6转育花粉败育彻底（无微量花粉,不育度达100%）的棉花单基因隐性控制的核不育系Yu98-8A,进而培育成抗除草剂核不育系Yu98-8A1。对该转育不育系花冠表型测量观察表明,与同质系正常可育株比较,不育株花冠较小, 不育株子房直径略大于可育株,花柱长和花柱外露长度均明显高于同质系正常可育株,花柱头外露为其最显著的表型特征;显微观察显示,不育系Yu98-8A1小孢子败育主要是在四分体形成后的小孢子发育期。小孢子败育特征表现为花粉粒无内含物、无刺突产生,最后解体、退化。PCR分子鉴定表明,抗除草剂基因EPSPS-G6转育入Yu98-8A1,除草剂抗性试验表明,该转育不育系可抗质量百分比浓度达0.3%的草甘膦。该抗除草剂核不育系的培育在棉花杂种优势利用方面有重大利用价值。     

辣椒雄性不育系与可育系小孢子发生的细胞学观察

为了探讨辣椒雄性不育花药败育时期和方式,以辣椒雄性不育系1442A、13733A及其可育系为试材,进行了研究。结果发现：败育现象从造孢细胞时期以后每个阶段都有发生,败育形式有造孢细胞液泡化、畸形、拉长、细胞间隙大;绒毡层细胞径向过度伸长,高度液泡化,且出现多层细胞,严重挤压小孢子母细胞,解体较晚且充塞花粉囊室;薄壁细胞取代了药室内壁、中层、绒毡层和小孢子母细胞的分化;药室内壁、中层层数增加,绒毡层细胞肥大,造孢细胞或花粉母细胞分解解体;由于花粉母细胞胼胝质壁不降解而无法释放出四分体小孢子;染色浅、细胞质被降解成空壳的单核期小孢子因缺乏营养物质而败育。     

湿地松雄性不育和可育系小孢子叶球形态和细胞发育动态变化

为了解湿地松‘松泰’小孢子叶球在发育过程形态是否有差异变化,明确其败育过程、败育方式及影响因素,为湿地松雄性不育品种利用和后期开展相关研究提供科学依据。该研究以‘松泰’s10败育系和s9可育系为材料,观察小孢子叶球形态发育变化,并对其小孢子叶球进行石蜡切片,在光学显微镜下观察小孢子发育过程。结果表明:s10败育系和s9可育系在小孢子母细胞减速分裂前无明显差异,小孢子叶球生长趋势也一致;四分体时期,s10小孢子细胞发育异常,小孢子叶球形态发育也出现异常,二者异常发育具有同步性;可育系从四分体到单核小孢子发育阶段的时间为5 d左右,而败育系持续发育长达20 d左右,持续时间为可育系的4倍。在此期间出现小孢子绒毡层细胞发育异常、降解缓慢,小孢子囊壁组织排列紊乱、降解延迟等现象,s10形成异常二核花粉,且无花粉散出。因此,推论s10小孢子败育的原因主要是小孢子囊壁细胞发育异常,其小孢子叶球形态异常,相对应的绒毡层在四分体时期发育异常,不能适时地分泌胼胝质酶来降解围绕着四分体的胼胝质壁,也不能适时地合成输送花粉形成所需能量物质,同时囊壁细胞出现降解延迟和层积,这一系列的异常变化导致不能形成正常四分体,从而使花粉败育。     

广东高州普通野生稻与粳稻杂交F1花粉育性及其发育特点

以粳稻台中65为母本,高州普通野生稻141个编号材料为父本,成功组配72个粳野杂种F1,分别对杂种F1的结实率、花粉育性及其发育特点进行研究.结果发现,粳野杂种F1平均结实率为68.30%,变化范围为30.29%～94.05%,大部分在50%～80%之间;花粉平均育性为76.49%,最低为33.23%,最高为95.72%,大部分都高于70%,表现正常.花粉败育类型包括染败、典败、圆败和大小花粉粒;花药的平均裂药指数为3.87,接近正常.粳野杂种F1花粉发育过程与栽培稻基本一致,可分为8个时期,包括小孢子母细胞形成期、小孢子母细胞减数分裂期、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二胞花粉早期、二胞花粉晚期和成熟花粉期.研究结果表明广东高州普通野生稻可能具有决定杂种F1花粉育性的不同基因,包括花粉不育中性基因等.     

广东高州普通野生稻与粳稻杂交F1花粉育性及其发育特点

以粳稻台中65为母本,高州普通野生稻141个编号材料为父本,成功组配72个粳野杂种F1,分别对杂种F1的结实率、花粉育性及其发育特点进行研究。结果发现,粳野杂种F1平均结实率为68.30％,变化范围为30.29％～94.05％,大部分在50％～80％之间;花粉平均育性为76.49％,最低为33.23％,最高为95.72％,大部分都高于70％,表现正常。花粉败育类型包括染败、典败、圆败和大小花粉粒;花药的平均裂药指数为3.87,接近正常。粳野杂种F1花粉发育过程与栽培稻基本一致,可分为8个时期,包括小孢子母细胞形成期、小孢子母细胞减数分裂期、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二胞花粉早期、二胞花粉晚期和成熟花粉期。研究结果表明广东高州普通野生稻可能具有决定杂种F1花粉育性的不同基因,包括花粉不育中性基因等。