中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.ssp. sinensis Rousi)的开花特性及风媒传粉距离的检测

连续两年对雌雄异株的中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.ssp. sinensis Rousi)的花期物候、开花式样进行了观察,检测了柱头可授性、花粉活力和花粉-胚珠比,并进行了人工授粉、套袋实验,检测结实率.结果显示中国沙棘风媒传粉发生在4月下旬或5月上旬,单花花期约7d;传粉盛期在第3天到第5天,柱头的可授性从第2天到第4天或第5天.中国沙棘花先叶开放、花小、无花冠、花药成熟时萼片从两个侧面的纵缝中裂开,形成有利于花粉散布的对流风洞.花粉活力和花粉-胚珠比都很高,具有典型的适应风媒传粉的花部特征和性状.中国沙棘花粉的传播距离受外界环境影响较大,通过重力玻片法检测可以看出,在风速小于3m/s时,主要集中在15～25m之间,当风速大于3m/s时,顺风向可超过85m以外.传粉效率对结实率的影响较大.     

5个菊花品种自交结实特性及减数分裂行为与花粉育性研究

对rm1-1、rm1-3、02-42-6、rm1-4和rm48-2等5个菊花品种3年自交结实率及花粉母细胞的减数分裂行为和花粉活力进行了研究.结果显示:(1)rm1-1、rm1-3和02-42-6属自交结实品种,结实性主要来源筒状小花;rm1-4和rm48-2为自交不结实品种.(2)在减数分裂过程中,rm1-1、rm1-3和02-42-6中期Ⅰ每个花粉母细胞(PMC)平均染色体配对构型分别为0.93Ⅰ+23.64Ⅱ+0.85Ⅲ+0.64Ⅳ、0.92Ⅰ+ 24.40Ⅱ+ 0.78Ⅲ+0.51Ⅳ和0.45Ⅰ+ 25.04Ⅱ+0.36Ⅲ+0.55Ⅳ;rm1-4和rm48-2每个PMC平均染色体配对构型分别为0.53Ⅰ+25.25Ⅱ+0.84Ⅲ+0.16Ⅳ和1.39Ⅰ+24.87Ⅱ+0.42Ⅲ+0.40Ⅳ;后期和末期5个品种花粉母细胞均出现不同频率的染色体桥、落后染色体、微核等异常现象,但大部分花粉母细胞均能正常发育.(3)5个品种花粉萌发率为8.1%～28.9%,其中rm1-1最低,rm1-4最高.结果表明,减数分裂过程和花粉育性与自交结实率没有必然关系.     

野菊与菊花杂交中花粉活力和柱头可授性及胚胎发育研究

应用石蜡制片、活体压片、光学显微镜及扫描电子显微镜观察等方法,研究了四倍体河南云台山野菊(Dendranthema indicum)与栽培菊花'钟山金山'(D.grandiflorum 'Zhongshanjinshan')种间杂交中父本花粉活力、花粉在柱头萌发、花粉管生长及胚胎发育情况等.结果发现,父本云台山野菊的花粉活力在授粉时为12%左右.人工授粉后的不同时间,在柱头上都观察到正常萌发的花粉粒,且花粉管都能进入柱头,其中,在授粉后0.5 h时,平均每柱头有5.9粒花粉萌发;12 h时,为59.9粒;而24和48 h时,则分别降为47.1和35.7粒.此外,在授粉后8、10、12和15 d时,分别在49.1%、40.8%、39.7%和38.5%子房内观察到正常发育的胚胎,最终杂交结实率为44.8%,而母本自然开放结实率为52.3%.研究表明,授粉前其多数母本雌蕊发育良好、授粉后多数花粉能在柱头正常萌发和花粉管正常生长,在受精后大部分胚胎发育正常是野菊与栽培菊种间杂交较高结实率的重要保证,而授粉前父本较低的花粉活力对杂交结实率影响不大.     

重唇石斛传粉生物学与显微动态研究

通过杂交和自交实验,对重唇石斛授粉亲和力和结实性进行分析,并对其开花期间花粉及蕊柱结构的动态变化进行显微观察,以探讨重唇石斛的最佳杂交授粉时间.结果表明:(1)花器表面结构差异较大,唇瓣、药帽、萼片表皮布满突起、钩刺等,花瓣表皮较平滑;(2)杂交时以重唇石斛为父本或母本均具有选择性,但作为父本亲和力强,杂交结实率可达100%,作为母本杂交结实率最高为60%;自交结实率非常低,为4.3%;(3)花粉培养的最佳配方为30%蔗糖+0.15 mg·L-1 CaCl2;(4)花开第4天后花粉发育饱满,第5～12天花粉发芽率稳定大于70%,蕊柱的乳突细胞于开花第6～10 天时发育饱满.研究表明,重唇石斛花开第5～12 天为最佳授粉时间.     

花冠对紫茉莉繁殖适合度的影响

以授粉后具花闭合特性的紫茉莉为研究材料,通过在不同天气状况下作去花冠和存留花冠处理,观察花冠对花粉活力、柱头可授性及结实率等繁殖特性的影响。结果表明:紫茉莉自然存留花冠比去花冠的花粉活力、柱头可授性、柱头上的花粉数及柱头上花粉萌发率各指标达最高值的时间重叠性更强,并以阴天存留花冠的最强。存留花冠通过这种时间的重叠性来保证花粉在柱头上的萌发,产生了有利的繁殖适合度。越晚去花冠结实率越高,结实率呈现花闭合自然存留花冠>花冠闭合期去花冠>散粉初期去花冠>花冠展开期去花冠的规律。因此,花冠对紫茉莉繁殖适合度具有利影响。紫茉莉花冠的存留提高了繁殖适合度,增强了对环境的适应能力。     

两个具多倍体减数分裂稳定性的多倍体水稻品系的选育

多倍体化是植物进化的主要途径之一, 主要的粮棉油作物大都是多倍体, 它们在倍性增加的同时, 带来产量成倍增长. 在自然进化启示下, “利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”是一个新途径. 但结实率低是一个制约多倍体水稻育种发展的瓶颈问题. 根据蔡得田等人提出的育种战略, 把研究重点放在类Ph基因材料选育上. 通过几年的籼粳杂交和回交选择与检测, 选育出2个具有多倍体减数分裂稳定性(polyploid meiosis stability, PMeS)的多倍体水稻品系PMeS-1, PMeS-2. 其选育过程包括亲本选择、杂交或复合杂交、连续回交、染色体加倍、多倍体鉴定、结实性选择、自交稳定成品系等7个步骤. 多倍体减数分裂稳定性的特性则通过减数分裂行为观察和高结实性杂交测定来确定. PMeS-1和PMeS-2都为粳型品系. 它们具有3个显著特点: 一是自身结实率较高, 超过65%; 二是与许多籼稻、粳稻多倍体品种杂交产生结实率高(>70%)、优势强的杂交后代; 三是表现出减数分裂稳定性, 即花粉母细胞减数分裂前期主要以二价体和四价体配对, 极少出现高价体、单价体和三价体, 中期很少出现落后染色体, 后期和末期未见微核. 而对照品系Dure-4X花粉母细胞减数分裂表现异常, 前期较高频率出现高价体、单价体和三价 体, 中期高频率出现落后染色体, 后期和末期有微核出现. 本研究建立了一种多倍体水稻选育的基本体系, PMeS品系选育方法与一般二倍体品系比较有三点不同, 即染色体加倍、多倍体检测 和高结实性检验. 利用PMeS品系基本上解决了多倍体水稻结实率低这个长期困扰多倍体水稻育种的难题, 为广大育种学家利用这种基因材料选育多倍体水稻新品种提供了良好的条件.     

普通小麦远缘杂交F1代表现型研究

小麦远缘杂交试验采用常规杂交方法,不进行胚培养,在自然条件下,实现了普通小麦与小黑麦(6X,AABBRR)、柱穗山羊草(2X,DD)、人工合成六倍体小麦(6X,AABBDD)、CIMMYT人工合成小麦(6X,AABBDD)的杂交.发现在F1代中,出现了2～7种植株表现型、7种性状分离现象;小麦颖壳颜色变化可能受多个加性基因控制;杂交F2代结实率较F1代有数倍或十余倍的增长.     

杂交水稻结实率的研究

对杂交水稻常规水稻在结实期间剑叶和谷粒中的蔗糖含量的变化,穗上不同部位的结实情况,实粒率和千粒重的动态变化以及它们之间的关系,结实率对有机营养供应变化的反应等方面进行了比较研究。结果表明,杂交水稻结实率较低主要是由于穗的中、下部尤其是稳下部出现较多的秕粒造成的;与常规水稻比较,杂交水稻在灌浆的前中期,剑叶和籽粒中的蔗糖含量高,籽粒增重快,后期则相反;穗上部和下部的结实率和千粒重皆差异大;在实粒增加过程中,千粒重与常规水稻相同时,实粒率低,在灌浆后期,实粒率对有机营养应给的变化较敏感,早、晚季及“库”“源”关系变化时,结实率和千粒重的变化幅度大。本文还对杂交水稻结实率较低和较不稳定的原因进行了探讨。     

杂交水稻开花结实期间叶片衰老

在杂交水稻开花期间,通过剪去穗部部分枝梗和叶片等处理,形成不同的库源比,叶片衰老的生理生化指标变化和结实率的测定表明,杂交水稻组合的库源矛盾大,叶片衰老快;但谷粒数与旗叶面积比不一定高,降低库源比,能明显减缓杂交水稻叶片中蛋白质、叶绿素含量及倒3、4、5片叶叶绿素含量的平均值与旗叶叶绿素含量的比率的下降和丙二醇含量的升高。这些都说明杂交水稻叶片功能早衰与其库源矛盾较大有关。     

紫斑牡丹小孢子形成过程的细胞遗传学研究

首次对紫斑牡丹栽培品种的花粉母细胞减数分裂过程进行了系统研究。细胞学观察发现约３３％的花粉母细胞减数分裂过程异常。对该品种花粉进行人工萌发试验 粉萌发率约为６５．４％。统计该品种的结实率发现,其有效结实率仅为２３．５％,认为该紫斑牡丹品种花粉母细胞减数分裂行为异常是形成败育花粉的关键原因,但它仅仅是导致该品种结实７率低的原因之一。