斑茅割手密复合体(GXAS07-6-1)及其与甘蔗F_1的GISH分析

斑茅割手密复合体(GXAS07-6-1)是广西蔗茅属斑茅和广西甘蔗属割手密的属间杂种,聚集了双亲的优点。本研究利用基于Alu-like的PCR鉴定方法对GXAS07-6-1及甘蔗与GXAS07-6-1的3份F_1材料进行真实性鉴定,基于基因组原位杂交技术(GISH)对父本GXAS07-6-1及其3份F_1染色体组成及核型进行分析。研究结果表明:3份F_1材料为GXAS07-6-1的真杂种;父本GXAS07-6-1的染色体众数为62条,其中30条来自蔗茅属斑茅,32条来自甘蔗属割手密,核型分类属于1B,其染色体按"n+n"方式传递;GXASF_108-2-17、GXASF_108-2-22、GXASF_108-2-32的染色体数目为78~80条,其中69~71条来自甘蔗属,9~11条来自蔗茅属斑茅,3份F_1的核型分类分别属于2B、1B、1B,染色体传递方式均为"n+n"。父本GXAS07-6-1及3份F_1材料中均未发现有染色体的交换或易位现象。甘蔗与斑割复合体杂交,蔗茅属斑茅染色体在亲子间传递过程存在丢失现象。     

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。     

水稻亚种间杂种F1半不育小孢子发生的细胞学观察

利用石蜡切片和染色体压片法对水稻亚种间半不育杂种F1及其亲本的小孢子母细胞减数分裂过程进行细胞学观察.结果显示:亲本及杂种F1的花药壁发育正常,但部分F1的小孢子母细胞减数分裂异常,形成不均等的二分体和异常的四分体;其染色体在中期Ⅰ分散在赤道板两旁或远离赤道板,形成单价体;在后期Ⅰ和后期Ⅱ产生大量落后染色体或染色体桥.研究表明,部分花粉母细胞减数分裂中期和后期染色体行为异常可能是造成杂种F1花粉半不育的主要原因.     

光温敏核雄性不育小麦BS366花粉母细胞减数分裂的细胞学研究

要以小麦光温敏核雄性不育系BS366为材料,采用卡宝品红压片法研究花粉母细胞减数分裂的细胞学变化。结果表明:不育环境下的BS366花粉母细胞减数分裂过程中染色体和细胞形态异常现象较多。染色体异常主要表现为:染色体落后,染色体桥、染色体散乱排列,微核、染色体分离不同步。细胞形态异常表现为:二分体时期细胞质不完全分裂,细胞板不平整;四分体时期子细胞大小不一。花粉母细胞减数分裂后,异常四分体的比例为62.88%;成熟花粉粒中败育率为89.5%。推测减数分裂期间异常的染色体行为以及细胞形态可能是影响花粉育性降低的重要原因。     

甘蔗野生种滇蔗茅种质创新利用研究 Ⅰ. 甘蔗与滇蔗茅远缘杂交F1群体构建与SSR分子标记鉴定

利用光周期调控技术诱导甘蔗热带种路打士开花,并与滇蔗茅云南95-19进行远缘杂交,培育实生苗76株,大田移栽成活62株,成活率81.6%;选用4对引物对获得的62份杂交后代进行SSR分子标记鉴定,结果表明,62份杂交后代全部为真杂种,所选SSR引物对滇蔗茅后代群体具有较高的鉴定效率。该杂交组合后代杂种真实率为100%,是目前数量最大的滇蔗茅F1群体。     

黄瓜同源三倍体创制及减数分裂行为观察

采用常规杂交法研究黄瓜二、四倍体杂交过程中亲本育性、授粉组合及亲本基因型对杂交结实率的影响,并利用减数分裂制片法对获得的黄瓜同源三倍体进行了花粉母细胞减数分裂行为的观察.结果显示:(1)同源四倍体白交结实率比较低(13.0%～14.5%),可能与其花药内所包含的正常花粉粒比例小及花粉管萌发长度较短有关.(2)二、四倍体杂交组合的结实率很低(0.26%～0.02%),但在两种配组方式之间存在着明显差异,即以同源四倍体黄瓜为父本和二倍体黄瓜为母本的杂交结实率比较高,反之则杂交结实率比较低.(3)在二、四倍体杂交过程中,二、四倍体的基因型对杂交结实率的影响较大,以杂交双亲同属一个基因型的杂交效果较好.(4)同源三倍体花粉母细胞减数分裂过程与二倍体基本相同,但存在较高频率的染色体异常行为:中期I染色体构型复杂,在大多数花粉母细胞中可观察到单价体、二价体、三价体的存在;中期Ⅰ和Ⅱ有少数染色体游离于赤道板外;后期I和后期Ⅱ常出现落后染色体、染色体桥及细胞分裂不同步现象,其最终结果导致了不正常四分体和不可育配子的形成.(5)同源三倍体花粉粒的平均可染率和萌发率分别为18.8%和11.3%.研究结果表明,黄瓜二、四倍体正反交能直接获得同源三倍体材料;同源三倍体花粉母细胞减数分裂异常导致不育配子的形成是引起其育性低的细胞学原因;同源三倍体的部分育性为通过同源三倍体的回交来选育初级三体系奠定了基础.     

萍乡显性核不育水稻花粉败育的细胞形态学观察

利用光学显微镜技术对萍乡显性不育水稻（PXDGMSR）可育株和不育株花粉形成及发育过程,药壁组织的基本结构及其发育进行了研究,导致其不育株花粉败育的主要原因有：（1）绒毡层细胞解体延迟;（2）花粉母细胞减数分裂方式为“连续型”,但分裂期细胞液泡化严重,染色体粘连,纺缍体形成不规则,核中出现囊泡化现象,（3）花粉母细胞减数分裂方式为“同时型”,母细胞形成多核现象。     

异源六倍体水稻AACCDD和三倍体水稻ACD生殖特性的细胞胚胎学研究

利用异源多倍体杂种优势是多倍体水稻研究的第三阶段,但异源多倍体杂种常常不育。为明确其不育特点,本文以本实验室通过远缘杂交获得的栽培稻（AA）品种DTS137和高秆野生稻O．alta（CCDD）的杂种三倍体ACD和加倍形成的六倍体AACCDD为材料,分别对其花粉和胚囊发育过程进行石蜡切片观察,发现3x与6x之间以及6x雌性和雄性生殖方式和前途具有明显的不同：（1）异源三倍体ACD水稻杂种花粉败育彻底,败育发生在小孢子母细胞时期,绒毡层细胞提前解体：大孢子母细胞不能进行减数分裂,与周围的珠心组织一起发生解体,雌性完全败育。（2）异源六倍体水稻杂种（AACCDD）的雄性败育发生在小孢子母细胞减数分裂的细线期,此期小孢子母细胞发育停滞,随后解体;而雌性器官的发育基本正常。推测异源六倍体杂种的不育性与不同基因组间存在着部分核质不亲和性有关。据此,为了克服六倍体水稻AACCDD的不育性和验证该杂种雌性可育的结论,以栽培稻（AA）的PMeS二倍体品系HN2026．2x为父本与之杂交,通过胚挽救成功获得回交杂种BC1F1植株,经根尖染色体鉴定为2n=4x=48,系由AACD组成。虽然该异源三基四倍体是不育的,但为随后的染色体加倍创造AAAACCDD同源异源八倍体,进而获得结实的同源异源多倍体杂种打下了良好的基础。     

普通小麦T型细胞质雄性不育系、保持系和恢复系减数分裂的细胞学观察

普通小麦的T型不育系和恢复系,在它们杂交转育的低世代,减数分裂异常的花粉母细胞百分率高,随着转育世代的增加,减数分裂异常的花粉母细胞百分率随之减小,至高世代的不育系和恢复系,则和保持系品种相似。     

大鹅观草与蛇河披碱草属间杂种的细胞遗传学研究

为探讨大鹅观草(Roegneria grandis,2n=4x=28)的染色体组组成,为其正确的分类处理提供细胞学依据。该研究通过人工远缘杂交,成功获得3株大鹅观草与蛇河披碱草(Elymus wawawaiensis,2n=4x=28)属间杂种F1植株。杂种植株形态介于两亲本之间,不育。亲本及杂种经I2-IK溶液染色后进行花粉育性检测,结果显示Roegneria grandis和Elymus wawawaiensis的花粉可育,育性高达94.6%和90.5%;杂种F1不育。花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对结果显示,亲本花粉母细胞配对正常,均形成14个二价体,以环状二价体为主,Roegneria grandis有频率很低(0.04/细胞)的单价体出现;杂种F1平均每个花粉母细胞形成6.46个二价体,变化范围为5~8;在观察的83个花粉母细胞中,有35.2%的花粉母细胞形成了7个二价体,形成6个二价体的细胞占42.59%,较少细胞形成8个二价体;平均每个细胞形成14.66个单价体,变化范围为10~18;平均每细胞观察到0.14个三价体;杂种花粉母细胞染色体构型为14.66 I+6.46 II+0.14 III;平均每细胞交叉数为9.83,C值为0.35。结果表明:(1)R.grandis与Elymus wawawaiensis有一组染色体组同源的St染色体组,另外一组染色体组不是St或者H染色体组,Roegneria grandis的染色体组组成不是St Stg;(2)较低频率的三价体(平均0.14个/细胞),可能是由于R.grandis的St和Y染色体组间具有一定的同源性,也可能是染色体易位等原因导致,对于Y染色体组的起源还需深入地研究;(3)在不同地理来源的披碱草属和鹅观草属物种中St染色体组同源性不同,R.grandis与来自于北美的Elymus lanceolatus与E.wawawaiensis的St染色体组较与分布于亚洲的E.sibiricus和E.caninus的St染色体组同源性反而更高,其原因还需要进一步地研究。     

Cucumis sativus × C.hystrix种间杂种的形态学和细胞学观察

以甜瓜属种间杂种F1(2n=19,华南型黄瓜"二早子"×Cucumis hystrix)为试材,对其形态学、细胞学和育性作了观察分析.结果表明该杂种无雌花,雄花不能正常开放,表现高度不育.该杂种F1长势瘦弱,与笔者以前报道的种间杂种F1(C. hystrix与华北型黄瓜"北京截头"正反交)相比,在育性和形态学性状上有明显差异.花粉母细胞减数分裂观察发现,杂种F1的终变期和中期Ⅰ主要以17条单价体(Ⅰ)和1个二价体(II)存在;整个花粉母细胞的减数分裂行为异常,经常可见染色体滞后和纺锤丝定向紊乱,形成多极染色体,末期II后形成多分体,以致不能发育成正常的花粉粒,导致杂种F1高度不育.     

野蔷薇一变种红刺玫的细胞学研究

以野蔷薇的-变种红刺攻(Rosa multiflora Thunb.vat.cathayensis Rehd.)为材料,对其染色体数和花粉母细胞的减数分裂进程进行了研究.结果表明:红刺玫染色体数目为2n=3x=21,为三倍体;减数分裂始于4月上旬,此时花苞开始膨大、但未开裂,花瓣由绿变成黄色;在同一花药中,花粉母细胞的减数分裂并不同步,可以观察到前期到末期Ⅱ之间各个时期的分裂相;在其减数分裂过程中存在诸如单价体、染色体桥、落后染色体等一系列异常现象.实验还从细胞遗传学上分析了红刺玫育性与花粉母细胞减数分裂异常的关系,部分可育花粉的存在为红刺玫育种实践提供了有用的材料.     

小胡杨花粉母细胞减数分裂染色体行为研究

采用常规压片法对小胡杨花粉母细胞减数分裂过程染色体行为及花粉特性进行了研究.结果表明:小胡杨花粉母细胞减数分裂过程中表现出极强的异质性,减数分裂各时期异常细胞出现率均超过70%.其中,终变期存在大量单价体、后期观察到落后染色体,证明小胡杨的两个亲本亲缘关系较远.小胡杨花粉母细胞减数分裂过程高频率异常现象(后期I落后染色体71.87%,染色体桥8.13%;末期Ⅰ有77.18%的微核细胞;后期Ⅱ有85.60%的异常细胞等)的发生直接导致其大部分花粉发育异常(99.48%),表现出远缘杂种的败育特性.     

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.     

粘型小麦不育系育性恢复性的细胞遗传学研究

利用5个粘性不育系分别与中国春的二体,1B重双端体及1B°1D^Ⅳ缺四体杂交,调查其F1的育性及其F1减数分裂中期Ⅰ的染色体配对情况和后期Ⅰ出现落后染色体的细胞频率。结果表明：（1）5个不育系与中国春二体杂交F1的自交结实率存在明显差异。中国春的1B重双端体使5个不育系的自交结实率大幅度下降,中国春的1B°1DⅣ缺四体使各不育系表现全不育;（2）5个不育系和3个父本杂交F1减数分裂中期Ⅰ出现单价体细胞的频率与其后期Ⅰ出现落后染色体细胞的频率不存在直接相关;（3）5个不育系与中国春二体的杂交F1自交结实率与其减数分裂中期Ⅰ出现单价体细胞的频率呈正相关。相关系数为0.9695**,与后期Ⅰ出现落后染色体细胞的频率不直接相关。     

三倍体葡萄‘夏黑’的花粉母细胞减数分裂行为观察及其育性研究

为探究三倍体葡萄‘夏黑’的育性及其细胞学机制,对其花粉母细胞减数分裂进程中的染色体行为及育性水平进行研究。结果表明:(1)三倍体葡萄‘夏黑’花粉母细胞减数分裂进程中存在部分染色体提前分向两极、落后染色体、染色体桥、平行纺锤体、不均等分离、微核等染色体异常行为,其中不均等分离现象出现的频率最高(65.68%)。(2)‘夏黑’葡萄的花粉离体萌发率为1.65%,花粉直径大小范围在18.0~50.0μm之间,且花粉直径分布呈双峰型。(3)‘夏黑’葡萄具有一定的育性,作为亲本与四倍体品种杂交均获得了杂交子代。研究认为,减数分裂的异常是三倍体葡萄‘夏黑’育性低的细胞学原因,但同时也形成了少量可育的未减数配子,可以作为中介材料应用于葡萄育种。     

四个栽培棉种间的杂种F1细胞遗传学与亲缘关系研究

以棉属四个栽培棉种进行种间杂交,产生(亚洲棉×草棉)和(陆地棉×海岛棉)2个二元杂种F1及其[(亚洲棉×草棉)×(陆地棉×海岛棉)]四元杂种F1,观察和测定4个栽培棉种及其2个二元杂种F1和四元杂种F1的花粉母细胞(PMC)减数分裂的染色体行为及其花粉生活力,以研究4个栽培棉种间的亲缘关系和进化关系。结果表明,二元杂种(亚洲棉×草棉)F1的PMC减数分裂中期Ⅰ出现一个四体环,其余为二价体,染色体构型为2n=26=11Ⅱ 1Ⅳ;花粉生活力的测定表明,(亚洲棉×草棉)F1可育型花粉为50.71%,表现为典型的配子半不育特性,说明两个二倍体棉种间发生一次染色体易位。(陆地棉×海岛棉)F1以26个二价体细胞为主,但有少量的单价体、三价体以及四价体,染色体构型为2n=52=0.78Ⅰ 22.24Ⅱ 0.94Ⅲ 0.98Ⅳ。花粉生活力的测定表明,(陆地棉×海岛棉)F1可育型花粉为54.84%,可见2个四倍体棉种间亲缘关系较近,二者之间仅发生了染色体的易位或倒位。而由4个栽培种合成的四元杂种F1,其减数分裂异常,染色体丢失现象普遍,部分染色体不能联会配对,以单价体的形式存在,并出现三价体、四价体、五价体等多价体,染色体构型为2n=52=5.45Ⅰ 14.41Ⅱ 2.44Ⅲ 1.59Ⅳ 0.63Ⅴ 0.15Ⅵ,其可育花粉为6.87%。研究结果表明了4种栽培棉种之间的亲缘关系相对较近,可以通过遗传重组产生综合有4个栽培棉种性状的新种质。     

木立芦荟小孢子母细胞减数分裂与花粉育性关系的初步研究

文章从减数分裂过程、小孢子发育两方面,探讨了木立芦荟（Aloe arboresens Mill.）花粉败育的原因。木立芦荟花粉母细胞染色体数目为2n=14,由四对长染色体和三对短染色体组成,属二型性核型。其减数分裂异常,发现存在单价体和多价体、染色体桥、落后染色体、不均等分离、微核等。同时观察到木立芦荟染色体具有极度的粘质性,使减数分裂各阶段的染色体不易散开。统计各种异常现象出现的频率并分析了这些异常现象形成的可能机制及对正常小孢子形成的影响,推测染色体间的丝状粘连可能是木立芦荟小孢子母细胞减数分裂异常并导致败育花粉产生的主要因素。成熟花粉粒中90%以上为败育花粉,属碘败型。     

不同倍性水稻亚种间杂种小孢子发生的细胞学观察

利用塑料半薄切片对水稻同源四倍体亚种间杂种F1及其对应的二倍体杂种F1小孢子母细胞减数分裂过程的细胞学变化进行观察研究.结果表明,同源四倍体水稻亚种间杂种造孢细胞期和小孢子母细胞期已经表现出较高频率的异常;减数分裂过程中,小孢子母细胞出现异常更加复杂,主要包括小孢子母细胞液泡化和退化两大类,这些异常是导致杂种花粉败育和花粉低育性的重要原因之一;此外,绒毡层异常也是导致杂种的花粉育性降低的因素.二倍体杂种小孢子母细胞在减数分裂过程的异常类型与水稻同源四倍体亚种间杂种基本相似,其绒毡层异常频率较低,对其花粉低育性影响不大.     

桔梗花粉母细胞减数分裂及雄性败育的细胞生理学研究

以桔梗不育系PA及其保持系PB为试验材料,采用石蜡切片和改良苯酚品红染色压片法对花粉母细胞减数分裂和雄配子体发育过程进行比较,探讨桔梗雄性不育系小孢子形成过程和败育发生的细胞生理学机理。结果表明:(1)桔梗保持系PB花粉母细胞减数分裂的细胞质分裂为同时型,同一花药减数分裂较同步;在中期Ⅰ和中期Ⅱ,少数细胞中可见赤道板外染色体;四分体以四面体为主,成熟花粉粒为二核花粉。(2)不育系PA花粉母细胞减数分裂后期Ⅰ开始出现异常,表现为细胞质形态改变,末期Ⅱ之后细胞质不能分裂,形成异常四分体,胼胝质壁不能溶解,四分体难以释放出游离小孢子而被降解,导致败育。(3)在发育过程中,桔梗不育系花蕾游离脯氨酸、可溶性蛋白含量低于保持系,而SOD活性、丙二醛含量均高于保持系。(4)桔梗不育系PA及其保持系PB花粉母细胞减数分裂和雄配子体发育过程存在明显差异,桔梗雄性败育过程大体可分为4个阶段,即后期Ⅰ细胞质异常、末期Ⅱ之后细胞质不能分裂、四分体难以释放游离小孢子、四分体被降解仅残留碎片。研究认为,桔梗不育花蕾(开花前)生长发育过程中,体内活性氧代谢紊乱、丙二醛积累及游离脯氨酸等"物质代谢损亏"可能是引起桔梗雄性败育的原因。