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。     

水稻、小麦花粉单倍体的研究及利用

综合近年来我国对于由花药培养所获得的大量水稻、小麦花粉植株的遗传学及细胞学研究,可明确以下几个问题: 1.花粉植株的倍数性:粳稻、籼稻及小麦花粉植株的倍数性表现各有特点,粳稻中二倍体占一半以上,籼稻则约有一半为多倍体及异数体,而小麦则大部分为单倍体,二倍体只占百分之几到二十几。三种植物的花粉植株中都有相当数量的异数体及倍数嵌合体。     

二倍体小麦种间气孔与光合特征差异

选取5个二倍体小麦种为实验材料,利用数码图像显微镜处理系统、气体交换参数测定系统和叶绿素荧光动力学参数测定系统,研究了二倍体小麦种间气孔特征与光合特性的差异.结果表明,二倍体小麦种间气孔和光合特征存在较大的差异:其中S基因型(Ae.Sect.Sitopsis)的气孔长度、周长和面积最大,而其宽度、密度和气孔指数却是最小的;D基因型(Ae.Tauschii)的气孔宽度、密度和气孔指数最大,而其长度、周长和面积却是最小的;D基因型(Ae.Tauschii)的净光合速率最大,而S基因型(Ae.Sect.Sitopsis)的净光合速率最小.气孔周长与气孔面积呈显著正相关关系,而气孔密度与气孔面积呈显著负相关关系.二倍体小麦的净光合速率与气孔导度呈显著正相关关系,同时气孔限制值的变化趋势与细胞间隙CO2浓度的变化趋势相反,说明二倍体小麦的光合能力主要受气孔限制.在几个种中,乌拉尔图小麦(T.urartu)具有较高的净光合速率和气孔导度,同时细胞间隙CO2浓度最低,气孔限制值最大,在光合能力和耐光抑制方面有较明显的优势;而野生一粒小麦(T.boeoticum)则在光合能力和耐光抑制方面不存在优势.同时,乌拉尔图小麦(T.urartu)的叶绿素含量最高,而野生一粒小麦(T.boeoticum)最低,叶绿素含量可能也是造成二倍体种间光合能力差异的原因之一.     

粳稻杂交育种中应用花粉植株的某些优点和存在问题

1976年用花药培养方法从粳稻F_1杂种获得600余丛花粉绿苗,诱导率平均为5％。在长成的花粉植株中,自发加倍的二倍体约占50％。 在生长于温室的自发加倍二倍体花粉植株(H_1)与生长于大田的后代(H_2)之间,观察到抽穗日期有显著相关(n=37,r=0.714),千粒重有相关但不显著(n=37,r=0.301),结实率无相关,这种情况部分与花粉植株H_1的倍数性混乱有关。 114个花粉植株H_2株系中只有二个株系出现明显分离。由一个F_1杂种产生的花粉植株之间,性状的变异很宽,数量性状呈连续正态分布,超亲变异很明显。相当部分株系的抗稻瘟病性劣于亲本。 从二个F_1杂种的78个花粉植株中选出二个有良好耐寒性与抗稻瘟病的品系。对它们的农艺性状进行二年观测,未见生活力衰退。 认为,由粳稻杂种F_1所培养的花粉植株的纯合性与类型多样性有利于优良重组体的准确选择与迅速稳定,目前主要是产生二倍体花粉植株的效率太低限制了花粉植株有成效地应用。     

水稻胚囊植株染色体倍性及其它性状的研究

对水稻未传粉子房培养获得的“胚囊植株”作了染色体观察与性状考查,并与花粉植株进行比较。胚囊植株多数为单倍体,少数为二倍体,未见到多倍体;其单倍体比例较花粉植株为高。与花粉植株相反,胚囊植株多数为绿苗,白化苗很少。对胚囊植株与花粉植株及其二代株系的性状表现进行了初步观察。     

辐射花粉授粉和胚培养诱导产生黄瓜单倍体植株

以5个基因型的黄瓜(Cucumis sativus L．)为试材,通过γ射线辐射花粉授粉并结合胚培养,从3个基因型中获得了单倍体植株。与正常二倍体植株相比,单倍体植株生长缓慢,花器异常。研究发现辐射剂量、亲本基因型、授粉组合对座果率和单倍体产率有一定影响。     

小麦进化过程中叶片气孔和光合特征演变趋势

根据小麦属内种间的进化关系选取21种小麦品种为实验材料,研究了小麦进化过程中气孔特征和光合特征的演变趋势。结果表明,无论是A,B,D染色体组还是A,G染色体组,气孔长度、宽度、周长、面积均随倍性水平的升高而呈增大趋势,而气孔指数无显著变化;A,B,D染色体组气孔密度随倍性升高呈减少趋势。二倍体小麦的Pn值最高,六倍体小麦的Fv/Fm值较高,二倍体小麦叶片叶绿素含量显著高于四倍体和六倍体小麦。不同倍性小麦的净光合速率与气孔导度间均存在极显著相关关系,表明气孔传导力是小麦光合能力的主要限制因素之一。气孔导度与单一气孔特征之间无显著相关关系。A,B,D染色体组不同倍性小麦叶片气孔密度差异显著,其大小顺序为二倍体〉四倍体〉六倍体;A,B,D染色体组不同倍体小麦叶片的气孔长度、宽度、周长、面积差异显著,顺序均为六倍体〉四倍体〉二倍体,气孔密度降低可能是A,B,D染色体组六倍体小麦光合能力降低的原因。随着倍性的升高,小麦的抵抗光抑制能力越强,因此光化学能转换效率可能不是小麦进化过程中光合能力变化的原因。A,B,D染色体组中二倍体的叶绿素含量显著大于四倍体和六倍体,而A,G染色体组中倍体间叶绿素含量差异不显著,说明叶绿素的降低可能是A,B,D染色体组六倍体光合能力降低的原因之一。     

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。     

彩色马蹄莲品种‘Parfait’多倍体诱导及其生物学特征变化

以彩色马蹄莲品种‘Parfait’（Zantedeschiahybrid‘Parfait’）离体丛生芽块为实验材料,对其多倍体诱导过程中秋水仙素和二甲基亚砜（DMSO）浓度以及浸泡时间进行分析,并比较了多倍体与二倍体植株在叶形指数、气孔特征、叶绿素含量和染色体数的差异,最终通过回归分析确定最佳诱导条件。结果显示：随秋水仙素质量体积分数的提高及浸泡时间的缩短,各处理组的丛生芽存活率逐渐增加且均低于对照,而多倍体诱导率逐渐降低且均显著高于对照。综合考虑丛生芽存活率和多倍体诱导率等因素,根据回归分析确定‘Parfait’多倍体诱导的最佳条件为：丛生芽块在含质量体积分数0.20%秋水仙素和体积分数0.10%DMSO的MS液体培养基中浸泡24h,多倍体诱导率可达50.02%。比较分析结果表明：多倍体植株的叶片长度、厚度和长宽比分别为二倍体植株的1.23、1.19和2.93倍,保卫细胞的长度和宽度以及每气孔叶绿体数分别为二倍体植株的1.90、1.96和2.03倍,叶绿素a和总叶绿素含量分别为二倍体植株的1.28和1.17倍;但多倍体植株的叶宽和气孔密度均较小,分别仅为二倍体植株的42.08%和61.55%。除叶绿素b含量外,多倍体植株的其他生物学特性均与二倍体植株差异显著。染色体计数结果显示：获得的多倍体大多为四倍体,染色体数为2n=64,同时还得到了一些嵌合体和六倍体。研究结果表明：彩色马蹄莲品种‘Parfait’多倍体植株的多数生物学特性优于二倍体植株,且其对环境的适应性更强。     

同源四倍体紫菜薹的诱导鉴定及其营养品质比较

该研究以二倍体紫菜薹为材料,采用浓度为0.1%、0.2%和0.3%的秋水仙素溶液,在二倍体紫菜薹生长至子叶期时对植株茎尖生长点进行4次点滴处理,鉴定筛选同源四倍体紫菜薹并进行二倍体和四倍体紫菜薹的营养品质比较。结果表明:(1)使用浓度为0.2%秋水仙素溶液点滴4次对紫菜薹的处理效果最好,四倍体紫菜薹的诱导率为6.62%。(2)在形态学上,四倍体植株的叶片、花簇、花器官、角果和种子与二倍体相比都在巨大性上呈现出明显差异;在解剖学上,四倍体植株在气孔密度减小的同时气孔变大,其花粉表现出矩形、梯形以及其他一些不规则的形状;在细胞学上,四倍体和二倍体植株的染色体数目分别为40条和20条;流式细胞仪鉴定结果显示,四倍体植株的DNA分子荧光强度(2 092 385.03)约为二倍体植株(956 725.15)的2倍。(3)植株营养品质方面,四倍体紫菜薹的游离氨基酸、叶绿素总浓度分别比二倍体植株显著增加了228.58%、110.02%,但四倍体紫菜薹的硝态氮、可溶性蛋白、维生素C、可溶性糖、纤维素总含量分别比二倍体植株显著减少了48.99%、43.20%、45.81%、44.50%、59.97%。(4)与二倍体植株相比,四倍体紫菜薹的单株质量、十叶厚、叶宽、叶柄宽都有不同程度的增加,叶片开展度有一定程度的降低。研究发现,秋水仙素诱导产生四倍体紫菜薹的最适浓度为0.2%;四倍体紫菜薹表现出明显的高产性,但多数营养品质极显著低于二倍体紫菜薹。     

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。     

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。     

染色体组分割的甘蓝型油菜单倍体的形成途径

在３６０株甘蓝型油菜与诸葛菜的属间远缘杂种自交后代中,发现了３株单倍体植株。通过对杂种的细胞学表明,染色体组分割和核融合是单倍体的形成机制。通过人工加倍,获得了纯合二倍体植株。对纯合二倍体研究表明：纯合二倍体具有高度遗传稳定性,具有与花粉植株的纯合二倍体的同样的育种意义。     

水稻单倍体植株体细胞的培养诱导二倍体植株

1979年我们利用水稻花粉单倍体植株的 茎节、幼穗、叶鞘和叶片等组织进行离体培养, 诱导出二倍体植株。     

小麦×玉米单倍体植株再生体系的建立

为获得一定规模的小麦单倍体植株以构建小麦DH(Double Haploid)群体,采用小麦(Triticum aestivum,2n=42)与玉米(Zeamays,2n=20)远缘杂交诱导小麦单倍体胚,经胚拯救产生单倍体植株,研究了1/2MS培养基中幼胚取材时期、幼胚大小、4℃处理时间、暗处理时间对单倍体胚培养再生成苗的影响,结果表明:授粉后12天~16天取材的幼胚经胚拯救后成苗率无明显差异;0.5mm~1.0mm大小的幼胚成苗率显著高于0mm~0.5mm和1.0mm~1.5mm大小的幼胚成苗率;1天~3天短期4℃处理对胚萌发具有一定促进作用,但处理3天后,出愈率和成苗率降低;胚培养过程中12天左右的24h暗处理能有效提高成苗率。     

应用微卫星分型方法进行大熊猫父亲鉴定

1979年我们利用水稻花粉单倍体植株的 茎节、幼穗、叶鞘和叶片等组织进行离体培养, 诱导出二倍体植株。     

粳稻花粉植株后代的性状遗传及其育种应用研究

本文根据十余年来对粳稻花粉植株后代的性状表现和育种应用研究结果摘报如下。1、花粉植株当代染色体的倍性表现。以根尖细胞染色镜检,其染色体的倍性表现出多种多样,有单倍体、二倍体、三倍体和非整倍体,仅就育种应用而言,粳稻花粉植株自然加倍率一般为35—70%左右。2、花粉植株第一代表现出多样性。花粉植株来源于杂种 F1代,经过基因重组的花粉粒具有多种多样的基因型。即使是同一花药内的花粉诱导出来的植株,性状表现也有较显著差     

雌核发育兰州鲇胚胎发育和形态特征的研究

该研究通过紫外线(UV)灭活的黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)精子利用冷休克方法诱导兰州鲇(Silurus lanzhouensis)雌核发育二倍体(G_(2n))、单倍体(N)、杂交二倍体(H_(2n)),以及同源精子诱导的普通二倍体(2N)的胚胎发育时序和发育生物学特征进行了观察比较。结果显示,(1)受精率为2NH_(2n)NG_(2n),孵化率为2NG_(2n)N,畸形率为NG_(2n)2N。(2)在水温23 °C下,普通二倍体48 h孵化出膜,雌核发育二倍体51 h孵化出膜,杂交二倍体在神经胚期(26 h 20 min)停止发育,单倍体在出膜前期(43 h)停止发育。(3)各组胚胎发育形态上的差别主要表现在杂交二倍体未形成正常胚体,单倍体表现出典型的单倍体综合征,雌核发育二倍体初孵仔鱼在形态学上与普通二倍体无明显差异。该研究为兰州鲇雌核发育技术提供了技术支撑,同时也为单倍体、杂交和雌核发育胚胎的细胞生物学研究提供了理论依据。     

‘寒富’苹果二倍体及其同源四倍体叶片超微结构和叶绿素荧光参数特征

采用扫描电镜和石蜡切片法,以‘寒富’苹果二倍体及经秋水仙素加倍获得的同源四倍体植株为材料,比较两种倍性植株叶片超微结构、叶绿素含量及叶绿素荧光参数的日变化规律。结果显示:(1)与二倍体植株相比较,其同源四倍体叶片厚度、栅海比、气孔长、气孔宽、分别增加了15.1%、16.1%、70.5%、27.2%,而气孔密度显著减少了58.7%;其同源四倍体叶保卫细胞中叶绿体数和叶绿素含量分别比二倍体植株高出125.3%、37.7%。(2)‘寒富’苹果同源四倍体与其二倍体的叶绿素荧光参数PSⅡ的原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在光化学效率(Fv/F0)和以吸收光能为基础的光合性能指数(PI)值的日变化趋势相似,但PI平均值比二倍体显著高出38.6%。研究表明,同源四倍体较二倍体叶片在形态上更大、更厚,气孔更大、密度更小,栅海比更大,表现出抗病的叶片结构;同时同源四倍体较二倍体含有更高的叶绿素含量,表现更优良的光合特性。     

小麦花粉植株染色体加倍和结实的研究

从七十年代利用花药培养技术获得大量花 粉单倍体植株以来,花培技术在育种上应用的 潜力日益显示出来,就小麦来说,已有一些优良 的花培新品系在试种和推广。但花粉植株是单 倍体不能结实,需要设法使其加倍恢复成二倍 体（普通小麦单倍体植株是3x,加倍则成6x)o 关于单倍体植株染色体加倍的方法,通常用秋 水仙素溶液浸泡幼苗基部^[1],我们也曾多次用 这种方法,但加倍结实率并不很理想。