柑桔花粉植株的诱导

目前在国内外已有数十种植物利用花药培养获得单倍体植株,但在果树花药培养方面的研究,至今尚未见到诱导出花粉单倍体植株的报道。我们自1974年3月开始,对柑桔类花药培养进行了一系列探索,经过多次反复试验,于1979年5月首次在四季桔(Citrus microcarpa Bunge)花药培养中获得了具有根、茎、叶的完整植株,经镜检胚状体和根尖细胞染色体为单倍体(2n=9)(图版1,7),表明是花粉发育的单倍体植株。现将试验结果报告于后。     

用花药培养法由马铃薯雄性不育双单倍体诱导一单倍体植株的研究

用花药培养法由雄性不育材料诱导单倍体尚未见报道。在马铃薯中,所有双单倍体或一单倍体,也都是由有效花粉百分数较高的雄性可育材料诱导产生的。本文首次报道了用花药培养法由一个典型的雄性不育的双单倍体品系诱导产生一单倍体的试验结果。从接种的1850个花药中,诱导出了28个胚状体和23块愈伤组织,并从它们分化出了24株绿苗。分化出的小植株生活力大部分较弱,在继代培养过程中逐渐死亡,但也有一些生活力较强的植株存话下来,经L_1、L_2和L_1 3个胚层细胞的检查表明,它们具有典型的一倍体特征,体细胞染色体数目为2n=x=12。植株之间表现出明显的性状分离,说明它们均来自减数分裂后的小孢子。大部分植株的产量较低,但也有少数生活力强,单株块茎产量达0.5公斤左右的抗病、品质好的植株。所有植株都具有不正常的减数分裂,无有效花粉形成,个别植株能结实,但无种子形成,用四倍体或双单倍体的可育花粉授粉也不能形成种子,进一步证明了它们具有一单倍体特性。对诱导马铃薯一单倍体和利用雄性不育材料进行花药培养诱导单倍体的意义进行了讨论。     

用花药培养法由马铃薯雄性不育双半日倍体诱导—单倍体植株的研究

用花药培养法由雄性不育材料诱导单倍体的尚未见报道,在马铃薯中,所有双单倍体或一单倍体,也都是由有效花粉百分数较高的雄性可育材料诱导产生的,本文首次报道了用花药培养法由一个典型的雄性不育的双单倍体吕系诱导产生一单倍体的试验结果。从接种的1850个花药中,诱导出了28个胚状体和23块愈伤组织,并从它们分化出了24株绿苗,分化出的小植株生活力大部分较弱,在继代培养过程中逐渐死亡,但也有一些生活力较强的植株存活下来,经L1,L2和L3 3个胚层细胞的检查表明,它们具有典型的一倍体特征,体细胞染色体数目为2n=x=12,植株之间表现出明显的性状分离,说明它们均来自减数分裂后的小孢子,大部分植株的产量较低,但也有少数生活力强,单株块茎产量达0．5公斤左右的抗病,品质好的植株,所有株都具有不正常的减数分裂,无有效花粉形成,个别植株能结实,但无种子形成,用四倍体或双单倍体的可育花粉授粉也不能形成种子,进一步证明了它们具有一单倍体和持性,对放有导马铃薯一单倍体和利用雄性不育材料进行花药培养诱导倍体的意义进行了讨论。     

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。     

植物体细胞胚的高频率诱导

五十年代后期,Steward和Reinert差不多同时报导了在胡萝卜组织培养中产生了类似胚胎的结构,且观察到该结构经过进一步培养能长成完整植株。之后,人们将这种来源于普通植物体(孢子体)各种器官的二倍体体细胞的类似合子胚的胚状体称为体细胞胚。另有一类来源于小孢子或其它分裂产物等单倍体体细胞的胚状体则称为花粉胚。(本文所提及的胚状体都指前一种胚——体细胞胚)。自体细胞胚发现以来,对     

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。     

六倍体小黑麦与普通小麦杂种F_1花粉植株的细胞遗传学研究

用六倍体小黑麦Rosner与普通小麦科冬58的杂种F_1为材料进行了花药培养。观察了27株花粉植株根尖细胞的染色体,其中有17株非整倍体、9株混倍体和1株单倍体。从花粉植株PMC的染色体构型表明,在单倍水平的植株中以单价体为主,在二倍水平植株中以二价体为主。用Giemsa显带技术鉴定花粉植株的染色体组成,其中黑麦染色体为2—7条,小麦染色体为18—21条。提示用花药培养的方法,可以将六倍体小黑麦与普通小麦杂种F_1理论上可以形成的花粉的染色体组成在植株水平显现出来。     

玉米花粉愈伤组织胚状体发生的研究

在玉米花药培养中,从八趟白花药中获得了花粉愈伤组织,在继代培养中能连续发生胚状体并分化成苗。经两年继代24次仍保持全能性。细胞学和组织学研究表明,胚状体的发生过程和合子胚相类似。胚状体发生不同步,因此在同一块愈伤组织上可以见到不同发育阶段的胚状体;从单细胞胚、2—8细胞胚、到多细胞胚和成熟胚。小植株根尖细胞染色体检查表明,绝大多数细胞为单倍性。在长期继代培养下倍性相对稳定。如能建立单倍性胚性细胞无性系,在玉米改良的理论和实践问题的研究中将是有用的。     

在三叶橡胶花药培养中体细胞与小孢子的关系

研究了三叶橡胶花药体细胞的愈伤组织化与花粉胚形成的关系。在只能促进花药体细胞增殖的培养基上,小孢子没有进一步发育而空瘪;在抑制体细胞增殖的培养基上,无论是花药体细胞组织或小孢子都未能进一步发育,小孢子逐渐解体,而在能诱导体细胞有一定程度的发育,同时又能诱导小孢子发育的培养基上,约有10—20%的花粉形成多细胞球。它们的发育与体细胞密切有关。还发现,在接种培养基中加入1—2毫克/升a—萘乙酸对体细胞与小孢子发育均有良好效果。对胚状体的细胞学观察表明:这些胚状体是单倍体(2n=18)。此外,花药接种前冷冻预处理(11℃24小时及3—5℃20小时),对小孢子有明显的不利影响。在经冷冻预处理后所得胚状体中,有相当多的二倍性细胞分裂相出现。这些胚状体可能来源于体细胞组织。     

八倍体小偃麦与普通小麦杂种F_1花粉单倍体减数分裂研究

利用八倍体小偃麦和普通小麦杂种F_1的花粉单倍体植株为材料,观察了29株单倍体的减数分裂中期Ⅰ染色体配对。供试材料的体细胞染色体数包括2n=21到2n=28等8种类型。发现所有附加有异源染色体的单倍体的每个细胞平均染色体配对数目均大于2n=21的对照植株。在附加不同数目异源染色体的单倍体间,平均染色体配对数目有不同程度差异。这种差异也存在于染色体数相同的植株间。随染色体数目增加,染色体配对数有增加趋势,但有些仅附加2—3条异源染色体的单倍体,其每个细胞平均配对数显著大于中3单倍体对照。认为这一现象是由存在于E组染色体上的控制染色体配对基因所致。花粉单倍体植株在遗传分析中显示了优越性。     

龙眼花粉植株的诱导

以优良品种“东璧”花粉处于单核期的花药为材料。诱导愈伤组织用MS培养基,附加K1.0 mg/l,2,4-D 2.0 mg/l,活性炭5,000 mg/l,蔗糖5％。分化胚状体在杜鹃培养基补加6BA 0.5mg/l,NAA0.1mg/l,蔗糖3％中取得成功。这些胚状体只有再转入减少了激素和有机氮的杜鹃培养基中才能萌根、发芽,长成正常的龙眼花粉绿苗。第一批完整花粉绿苗是在1980—1981年得到的。随后经根尖压片镜检,多数细胞具有15条染色体,证明它们是来自花粉的单倍体植株。     

小麦－黑麦－中间偃麦草三属杂种F_1及其花粉植株的细胞遗传学研究

２个小麦－黑麦－中间偃麦草三属杂种Ｆ１的减数分裂方为复杂,中期Ⅰ染色体平均每细胞构型为１９．５３Ⅰ＋１３．４７Ⅱ＋０．７０Ⅲ＋０．０６Ⅳ和１９．９９Ⅰ＋１３．４２Ⅱ＋０．６５Ⅲ＋０．０４Ⅳ＋０．０１Ⅴ,后期Ⅰ染色体分配不平衡,单价体并不一定排列在赤道板上,产生各种类型的异常四分体。１８株花粉植株染色体组成类型多样,在２个花粉植株中分别观察到端体和等臂染色体。单倍体花粉植株中期Ⅰ染色体配对频率较高,交叉值为１．５１－３．８５。本文还讨论了三属杂种和花药培养的结合应用。     

大麦×小麦杂种愈伤组织及再生植株的细胞学观察

本文研究了Ant-13大麦×中国春小麦未成熟胚诱导的愈伤组织细胞,再生植株体细胞和花粉母细胞染色体的变化情况。发现在这三个不同分化和发育阶段中都存在着混倍体现象。但随着分化和发育过程的进行,混倍体程度越来越小,正常双单倍体细胞的比例越来越大。从再生植株花粉母细胞减数分裂前的有丝分裂开始到整个减数分裂过程中都可以看到染色体行为的异常现象,从而形成败育花粉,造成杂种不孕。花粉败育发生在单核小孢子时期。     

玉米花粉单倍体植株染色体上异染色质的变异

我们用Giemsa BSG C-带技术检查了玉米花药培养获得的花粉单倍体植株根尖细胞染色体上异染色质的变异,观察结果表明,有的植株所显示的C-带数目是与供体植株的相一致,有的植株所显示的C-带数目则发生了显著变化,其中有的增加,有的减少。并讨论了异染色质发生变异的可能原因。还相应地观察到间期核中染色中心的变化是与中期染色体上C-带数目的变化相一致。     

烟草花粉单倍体育种的几个遗传学问题研究

烟草花药培养成功之后,国内外育种工作者用这一方法在烟草育种上做出了贡献,并在培养技术、染色体加倍方法、单倍体和加倍单倍体特性、花粉单倍体植株性状遗传变异及生活力等方面都进行了不同程度的研究。然而对花粉单倍体植株的遗传学问题,目前报道的为数不多,尚有不少有待进一步探讨的问题。     

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。     

phlb基因诱导小麦ABD染色体组部分同源染色体配对的研究

通过花药培养首次获得了“中国春”phlb突变体单倍体,同时也获得了“中国春”单倍体。对其细胞学观察表明,前者花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ每个细胞染色体交叉为5.08个,后者为1.30个。证明了phlb基因在单倍体状态下具有强的诱导ABD染色体组部分同源染色体间的配对作用。     

辣椒游离小孢子细胞团培养的胚状体形成

从预培养15天后的花药中机械游离小孢子及其细胞团,经28℃液体悬浮暗培养．30天后,获得了自球形期胚到子叶期胚发育程度不等的各类胚状体。从12个花药中可以形成高达22个胚状体,且子叶期胚的比例约为23％。显微镜检表明,这些胚状体来自游离的小孢子细胞．经核的对称分裂形成多核细胞或者早期形成多细胞团,最后经细胞的分裂分化形成。胚状体体表具毛,活力有差异。在适当培养基上,具活力的鱼雷期及子叶期胚状体均能发育成正常植株。7℃、32℃、35℃8天的胁迫处理均能诱导小孢子胚状体发生。但花药培养中7℃、35℃处理下的出胚率较32℃下高,而游离小孢子细胞团培养中以35℃、32℃下较好。7℃处理下获得的胚状体数很少．对产生这种现象的原因进行了探讨。出胚率在基因型间,不同胁迫处理温度间表现明显差异。而在温度处理的不同天数间差异不明显。流式细胞仪对再生株真叶的DNA含量分析表明．获得的再生株中具有单倍体、双单倍体以及单倍一双倍嵌合体植株。本结果为进一步开展辣椒雄性生殖途径的胚状体发育研究。提高辣椒成熟胚状体的频率提供了实验体系。     

禾本科植物组织培养中的体细胞胚胎发生

在植物组织培养中,形态发生的途径通常有两条:一条是器官发生(Organogensis),另一条是胚胎发生(Embryogenesis)。在胚胎发生途径中形成类似合子胚而被称为胚状体的结构。根据外植体的不同来源,胚状体又可分为两类,即由普通植物体的各种器官、组织等的二倍体细胞产生的体细胞胚(Somatic embryos)和由小孢子或其分裂产物等单倍体细胞产生的花粉胚(Polleuembryos)。本文主要论述体细胞胚胎的发生。     

棉花组织培养研究的现状和前景

对棉花组织培养中胚珠（幼）培养和杂种植株获得,体细胞无性系变异和抗性突变体筛选,花药培养和单倍体育种,体细胞胚发生和人工种子的制作,离体棉纤维诱导和超级棉生产,原生质体培养和植株再生等研究进展,问题和前景作了概述。