水稻试管受精的研究

自从1962年 Kanta 等人首次报道了罂粟(Papaver somniferum)胚珠试管受精研究以来,国外对烟草等的试管受精研究已有很多报道,特别是通过试管受精获得了烟草的远缘杂种。到目前为止,试管受精只有少数植物取得成功。至于水稻的试管受精尚未见有取得成功的报道。材料和方法试验材料用水稻(Oryza sativa L.)秈稻品种“二九青”、“广陆矮四号”(叶片、颖尖无紫色)、“紫稻”(紫色叶片、颖尖紫色)。     

水稻籼粳亚种杂交1代的光合光抑制特性

用４个粳稻品种,５个籼稻品种进行正反交,得到１６个籼粳杂交Ｆ１,测定其光合光抑制特性。结果表明：通常籼稻对光抑制的敏感性大于粳稻,但籼稻中也有耐性强的品种。籼粳杂交稻Ｆ１的光抑制介于双亲之间,并偏向其母本。光抑制程度与ＰＳⅡ活性一致,其机理与双亲核编码的ＳＯＤ诱导活性和母本质体编码的Ｄ１蛋白量有关。比较釉粳杂交稻“３０３７／０２４２８”和税型杂交稻“汕优６３”的光抑制特性发现,在光抑制条件下,籼粳杂交稻ＳＯＤ诱导活性和Ｄ１蛋白量保持能力较高,因而ＰＳⅡ和光合能力表现比较稳定。因此,为培育耐光抑制的籼粳杂交稻,筛选耐性强的品种作母本是籼粳亚种配组的重要原则。     

水稻籼粳杂交胚囊败育的遗传分析和基因定位

利用DH系构建的分子图谱及DH系衍生的2个回交群体定位了引起籼粳杂种胚囊败育的2个互补的主效基因esa-1(E1或e1位点)和esa-2(E2或e2位点),它们分别位于第6和第12染色体.在不育基因位点,籼稻基因型为E1E1e2e2,粳稻基因型为e1e1E2E2,杂交后代中基因型为E1E2,E1e2,e1E2的雌配子体正常发育,携带e1e2基因型的雌配子体表现败育.胚囊育性受配子体基因型控制,孢子体遗传背景影响胚囊败育基因的表达.     

水稻籼粳亚种及种间杂交不育基因的分子研究进展

水稻是世界上最主要的粮食作物之一,同时也是全球一半以上人口的主食。水稻（亚）种间杂种优势利用对于提高水稻产量具有重要意义,但水稻（亚）种间杂交不育性是利用杂种优势的一个主要障碍。本文详细论述了目前已经定位及克隆的（亚）种间杂交不育基因,剖析了调控其杂交育性的两种主要分子遗传机制——重复隐性配子致死模式和单座位孢子体⁃配子体互作模式,总结了相关杂种不育基因的分子演化模型,阐述了利用广亲和品种、粳型亲籼系、基因编辑技术克服水稻（亚）种间杂种不育的三种策略。展望了杂种优势提高水稻产量的发展前景,以期为水稻杂种优势的利用提供参考。     

植物的试管受精

植物的传粉受精作用包括花粉粒从花药转移到雌蕊的柱头上并萌发,花粉管穿过柱头和花柱从珠孔进入胚珠及胚囊,在胚囊里花粉管释放出两个精子,一个与卵细胞结合,将来发育成胚;一个与极核融合,将来发育成胚乳,这样就完成了受精作用,最终发育为种子。把上述诸过程置于人工控制条件下,在无菌环境里接种胚珠或雌蕊到培养基上,然后授以无菌     

水稻籼粳杂种生殖障碍的基因定位分析

籼稻(Oryza sativa L.ssp.indica)与粳稻(O.sativa ssp.japonica)杂交优势明显但存在生殖隔离。生殖障碍主要表现为胚囊败育、花粉败育、开花时花药不开裂和雌雄异熟。应用具有137个标记位点的籼、粳杂交(“窄叶青8号”/“京系17”)F_1花药培养获得的127个双单倍体(DH)群体构建的RFLP图谱,对控制籼、粳杂种小穗败育的基因座位进行了定位研究。结果在第1、3、4、5、6、7、8、12染色体上检测到10个基因座位,其中第3、12染色体上的2个不育基因位点stj-3和stj-12与同一杂交组合F_2分离群体中发现的异常分离热点处于相同的染色体区段。Ssj-6的基因加性效应为负值,有增加籼、粳亲和性的作用;其余的不育基因座位皆有增加籼、粳杂种不育性的作用。     

应用微卫星标记鉴别水稻籼粳亚种

应用70个微卫星标记分析了3个籼稻测验种和3个粳稻测验种的多态性,发现其中36个标记可以区分籼粳测验种。再以18个籼粳品种进一步筛选,找到了分布于12条染色体的21个籼粳特异性微卫星标记。在这21个标记中,20个在籼粳亚种间带型相异,其中7个在亚种内带型一致,13个在亚种内带型不一致;1个标记在12个籼稻品种和1个粳稻品种检测到相同的带型,其余11个粳稻品种具有另一种带型。微卫星标记和RFLP标记检测籼粳亚种不仅具有一致性,而且还有互补性。 Abstract:Six indica and japonica testers were assayed using 70 microsatellite markers.Thirty-six markers distinguishing indicas from japonicas were detected.By further-screening among 18 indica and japonica varieties,21 markers distributed on 12 rice chromosomes were found to be indica-japonica differentiated.No indica varieties shared same patterns with any japonica varieties at 20 marker loci,of which identical patterns were observed within subspecies at 7 loci while within-subspecies variations were observed at 13 loci.At the remaining locus,12 indica and 1 japonica varieties had the same allele,while other 11 japonica varieties had another allele.It also showed that SSLP was not only consistent,but also complementary,to RFLP for the subspecies identification.     

籼粳杂交水稻FI 种子胚愈伤组织诱导及再生体系建立

研究了籼粳杂交F1种子胚愈伤组织诱导与2,4-D浓度变化的关系,在愈伤组织继代培养一段时间后,通过预培养和再生培养阶段,获得了从愈伤组织直接分化而来的再生植株。     

植物的试管受精实验

所谓植物的试管受精,是指在离体条件下进行人工传粉、受精、并进一步培育成正常植株的技术。 1960年,印度德里大学的植物学教授Kanta,将罌粟的无菌花粉注射入离体培养的罂粟子房内,获得了正常的“试管植株”,第一次实现了植物的离体受精。两年后,Kanta及其同事进一步在试管内对罌粟的离体胚珠进行直接地授粉获得成功。此后,植物的试管受精技术得到了较迅速的发展,二十年来,已有三十多种植物在试管内受精成功,其中有二十多种植物受精后发育成正常的试管植株,包括自交不亲和性植物的自交受精和种属间的远缘杂交受精。植物的试管受精,在国内也开展了一些研究工作,已取得了一些可喜的成果。首先于1977年,在玉米中获得了体外受精的成功,这是世界上首次在禾本科植物内试管受精成功。随后,在烟草、小麦与黑麦的杂交中获得了成     

怀庆地黄胚珠试管受精的研究

怀庆地黄为自交系不亲和植物。为了克服其自交不亲和性,1978—1981年我们对其进行了胚珠试管受精研究,成功地克服了其自交不亲和的障碍,获得了试管受精的种子、幼苗和植株。试管受精所得的植株为二倍体。未授粉的带胎座的胚珠未形成种子和植株。完整雌蕊进行离体自花授粉,不能克服其自交不亲和性。通过胚珠试管受精,可消除雌性孢子体的柱头和花柱对花粉萌发和花粉管生长的抑制作用。     

水稻籼、粳花粉源基因飘流的竞争性

基因飘流是水稻(Oryza sativa L.)转基因安全性研究中的重要内容,研究花粉竞争对基因飘流的影响对于建立并完善转基因飘流模型具有重要意义。本实验分别以籼、粳型转基因水稻和籼、粳常规水稻为花粉供体,不育系为花粉受体,研究籼、粳型双供体在基因飘流中的竞争性。结果表明,同种亚种双供体的基因飘流率与花粉源数量成正相关关系,且基因飘流率与供体花粉数量关系符合S曲线。基因飘流是花粉数量竞争和遗传竞争的综合结果。     

籼粳杂交水稻F1种子胚愈伤组织诱导及再生体系建立

研究了籼粳杂交Ｆ１种子胚愈伤组织诱导与２,４＿Ｄ浓度变化的关系,在愈伤组织继代培养一段时间后,通过预培养和再生培养阶段,获得了从愈伤组织直接分化而来的再生植株     

烟草、小麦试管受精研究初报

(1)将带有胎座的烟草未受精胚珠接种在Nitsch培养基上,并在胚珠表面上授以无菌的成熟花粉。结果在栽培种烟草品种间以及栽培种烟草与黄花烟草、光烟草等种间的杂交组合中获得了试管种子和幼苗。此外,观察到柱头和花柱的保留对试管受精效果明显产生有利的影响。 (2)将未授粉的小麦雌蕊接种在MS培养基上,并对其柱头授以成熟花粉,结果获得了1.9—7.1％的结实率。其胚和种子均能萌发,并发育成植株。     

影响水稻籼粳亚种间杂交构建回交自交系的花药培养效果的2个因素

水稻籼粳亚种间杂交构建的回交自交系（BIL）的10个株系在3种诱导培养基、1种分化培养基以及样株剪叶与否处理的结果表明,通用培养基（GM）不适合于籼粳交后代BIL的花药培养。N6和SK3都有较高的出愈率,但N6的绿苗发生率比SK3高,说明N6的愈伤组织质量和诱导效果更优于SK3。无论N6还是SK3,剪去样株叶片的绿苗发生率显著下降,显示花药培养过程中绿叶的作用很重要。完善籼粳亚种间杂交构建BIL的花药培养体系和从较多的株系中取材可保证花药培养的后代有较大的二倍体群体以供选择。     

中籼杂交水稻亲本多态性的AFLP分析

对15个籼型杂交水稻亲本进行AFLP分析,结果表明：亲本间遗传距离小,在0.0589-0.3305之间,平均为0.2033。15个亲本按类平均法可聚为两类,Ⅰ类为不育系,Ⅱ类为恢复系。其中Ⅱ类又分为两个亚类,Ⅱ－1不含明恢63血缘、Ⅱ－2全部含明恢63血缘。Ⅰ/Ⅱ－1与Ⅰ/Ⅱ－2间的遗传距离无明显差异,揭示恢复系的遗传基础较一致,这可能是当前的品种不能超过籼优63的重要原因之一。要提高水稻的杂种优势,需丰富亲本的遗传基础,扩大其遗传差异。     

籼粳复交中偏籼偏粳的细胞遗传学分析

本实验对籼粳复交中偏籼偏粳不同组合类型进行了遗传分析。结果表明,偏粳型染色体行为异常频率远高于偏籼型,经χ~2测验,两者的染色体异常行为在程度上呈极显著的差异。另外,与染色体行为有关联的结实率和性状优势,两者的表现也迥异:结实率与中亲值比,偏粳型达负向极显著,偏籼型为正向极显著;偏粳型比偏籼型具有低的结实性优势,但库容和生物学优势前者显著高于后者。文中对这两种组合类型在育种上的进展及籼粳交的遗传学问题作了讨论。     

水稻籼粳交DH群体花器性状的遗传分析

水稻花器性状是影响杂交稻制种异交结实率的重要因素之一。利用一个水稻籼粳交(窄叶青8号/京系17)来源的DH群体对水稻柱头外露率、花柱长、柱头长、柱头宽、花药长、花药宽、颖花长、颖花宽和颖花长宽比9个花器性状和穗抽出度进行遗传分析。不论性状在2个亲本间的差异显著与否,在DH群体中10个研究性状在基因型间的差异均达到极显著水平(P<0.01),并表现为连续变异和明显的超亲分离。除花药宽的遗传力较低(50%)、且估计的基因数多达13个之外,其余9个研究性状的遗传力均较高,为68%～93%,控制这些性状的基因数估计为7～10个。这些结果表明,10个研究性状均为受多基因控制的数量性状,其增效和减效基因在2个亲本中均有分布,通过基因重组可产生正向和负向两个方向的超亲基因型。除了柱头长、柱头宽和穗伸出度3个性状未发现有基因间的上位性互作外,其余7个性状均检测到显著的互补性互作。性状相关和通径分析的结果显示,与柱头外露率关系最密切的花器性状为柱头长、柱头宽和颖花长宽比,颖花长和颖花宽主要通过影响颖花长宽比来对柱头外露率产生影响。其次,与柱头外露率关系较密切的为花柱长。柱头外露率高的基因型通常表现为长柱头、长粒型和长花柱。花药长、花药宽与上述花器性状间的相关性较弱。在DH群体中,穗伸     

水稻籼粳交DH群体籽粒充实度的遗传分析

籽粒充实度差是限制亚种间杂交稻产量潜力发挥的重要因素。作者对籼粳交（圭630／02428）DH群体的籽粒充实度进行了研究,结果表明,籽粒充实度是受多基因控制的数量性状,在该DH群体中发生分离的基因估计数为5－6对。通过估测三级（偏度）和四级（峰度）统计量,检测到控制籽粒充实度的多基因间存在重叠作用。DH群体中籽粒充实度表现出明显的超亲分离,表明基因重组可实现控制籽粒充实度的增效基因的聚合。籽粒充实度与单穗产量、穗均实粒数和干物质／总库容之比呈显著或极显著正相关,与千粒重、穗均颖花数和穗均总库容相关不显著。     

中籼杂交水稻亲本多态性的AFLP分析

对15个籼型杂交水稻亲本进行AFLP分析,结果表明：亲本间遗传距离小,在0.0589~0.3305之间,平均为0.2033。15个亲本按类平均法可聚为两类,Ⅰ类为不育系,Ⅱ类为恢复系。其中Ⅱ类又分为两个亚类,Ⅱ-1不含明恢63血缘、Ⅱ-2全部含明恢63血缘。Ⅰ/Ⅱ-1与Ⅰ/Ⅱ-2间的遗传距离无明显差异,揭示恢复系的遗传基础较一致,这可能是当前的品种不能超过汕优63的重要原因之一。要提高水稻的杂种优势,需丰富亲本的遗传基础,扩大其遗传差异。 Abstract:The polymorphisms were analyzed in 15 semilate indica parental materials with AFLPs.The genetic distances between parental materials were small with an average of 0.2033,ranged from 0.0589 to 0.3913.Fifteen parental materials were classified into two groups,cytoplasmic male-sterile lineⅠand restorer line Ⅱ.The latter were classified into two subgroups,Ⅱ-1 and Ⅱ-2.SubgroupⅡ-2 was consanguinity with Minghui63.The genetic distances between male-sterile line and two restorer line subgroups(Ⅱ-1 and Ⅱ-2) did not show significant difference,indicating that the genetic bases of restorer lines were similar,which maybe one of major reasons for the yield still not surpassing Shanyou63 in indica hybrid rice presently.To increase the heterosis of hybrid rice,we must enrich the genetic diversity and expand the genetic differences between parental lines.