小麦×大麦胚胎发育的研究——Ⅱ.小麦与大麦远缘杂交中非合子胚的形成

作者在小麦与大麦远缘杂交的胚胎发育过程中观察到了胚囊中形成助细胞胚、反足细胞胚和珠心胚的情况。文章初步讨论了非合子胚在杂种幼胚离体培养中的作用及多胚现象的生物学意义。     

栽培大麦×普通小麦杂种发育的胚胎学观察

对大麦与小麦远缘杂交时雌雄性核的结合及杂种胚和胚乳的发育情况进行了观察。大、小麦杂交时,可发生双受精作用、单受精作用,或受精过程失败。单受精作用发生的时间参差不齐。大小麦杂种胚的发育进程最初与大麦自交时情况相似。以后胚发育缓慢,并长期停留在原胚阶段。在授粉后12—15天,原胚发育达到高峰。仅有个别杂种胚在授粉后第18、19天进入胚分化,且胚分化不完善。同时,在整个发育过程中,原胚不时出现解体退化现象。杂种胚乳的发育仅在最初阶段形成若干游离核,此后胚乳组织转向退化。在授粉10天以后的子房中,未检查到胚乳或胚乳解体后的残留物。     

小麦×大麦胚胎发育的研究——Ⅰ.小麦×大麦胚和胚乳发育的观察

本试验以206小麦为母本,二棱大麦旱燕3号和六棱大麦原早1号为父本进进杂交。结果表明,两个组合早期的胚胎发育基本上是正常的,前者成胚率为8.75%,后者为16.8%。胚乳核最早于授粉后3天开始形成细胞。当胚乳细胞充满囊后,很快就转入迅速解体,胚随即停止生长,没有能够进一步分化出器官来。胚乳于授粉15天后,几乎全部败育,胚亦相继夭亡。胚胎发育过程中的不正常现象普遍存在。主要是极核受精过程遭受破坏;合子和初生胚乳核发育停滞;原胚虽能正常发育而胚乳没有形成;胚乳细胞过早形成和迅速解体等。讨论了杂交不孕和胚乳败育的原因。同时,提出了幼胚离体培养的适宜时间。     

小麦×大麦胚胎发育的研究——Ⅰ.小麦×大麦胚和胚乳发育的观察

本试验以206小麦为母本,二棱大麦旱燕3号和六棱大麦原早1号为父本进进杂交。结果表明,两个组合早期的胚胎发育基本上是正常的,前者成胚率为8.75%,后者为16.8%。胚乳核最早于授粉后3天开始形成细胞。当胚乳细胞充满囊后,很快就转入迅速解体,胚随即停止生长,没有能够进一步分化出器官来。胚乳于授粉15天后,几乎全部败育,胚亦相继夭亡。胚胎发育过程中的不正常现象普遍存在。主要是极核受精过程遭受破坏;合子和初生胚乳核发育停滞;原胚虽能正常发育而胚乳没有形成;胚乳细胞过早形成和迅速解体等。讨论了杂交不孕和胚乳败育的原因。同时,提出了幼胚离体培养的适宜时间。     

小麦×大麦胚胎发育的研究——Ⅲ.小麦×大麦胎胚发育过程中淀粉的积累和动态

我们观察了小麦与大麦杂交胚胎发育过程中,雌蕊各个组成部分发生的淀粉积累和转移的动态。结果如下: 1.胚乳和杂种胚早期发育过程中,子房壁和胚囊中淀粉的积累和动态的趋势与其他学者所作小麦自交的情况基本相同。2.当胚乳细胞充满胚囊而胚没有分化时,子房壁中的淀粉已极少,当胚乳解体时,子房壁中淀粉已几乎消失。可见,子房壁中淀粉的迅速消失与胚乳的迅速败育是平行的。3.胚囊发育的停滞与败育跟子房壁组织中淀粉的积累及对胚囊营养的正常供应有密切关系。4.花柱、珠被、珠心组织及胚囊中的助细胞和反足细胞,在整个杂种胚和胚乳发育过程中,始终不存在淀粉粒。助细胞胚亦和助细胞一样,无淀粉粒的存在。     

小麦×大麦胚胎发育的研究——Ⅲ.小麦×大麦胎胚发育过程中淀粉的积累和动态

我们观察了小麦与大麦杂交胚胎发育过程中,雌蕊各个组成部分发生的淀粉积累和转移的动态。结果如下: 1.胚乳和杂种胚早期发育过程中,子房壁和胚囊中淀粉的积累和动态的趋势与其他学者所作小麦自交的情况基本相同。2.当胚乳细胞充满胚囊而胚没有分化时,子房壁中的淀粉已极少,当胚乳解体时,子房壁中淀粉已几乎消失。可见,子房壁中淀粉的迅速消失与胚乳的迅速败育是平行的。3.胚囊发育的停滞与败育跟子房壁组织中淀粉的积累及对胚囊营养的正常供应有密切关系。4.花柱、珠被、珠心组织及胚囊中的助细胞和反足细胞,在整个杂种胚和胚乳发育过程中,始终不存在淀粉粒。助细胞胚亦和助细胞一样,无淀粉粒的存在。     

低温贮存小麦同球茎大麦杂交未成熟的胚对其植株再生的影响

冷贮处理胚,增加了植株的再生频率。然而,实验表明,这种再生频率提高的原因并不是冷贮本身。而供培养胚的发育状况对植株的再生是重要的因素。个体仅0.2—0.4mm,发育差的小胚,再生成植株的频率较低。随着胚发育状况的改善,植株再生频率明显提高。同时,个体发育已超过0.5mm的胚,低温冷贮对植株再生无明显影响。2℃的低温不影响幼胚     

栽培大麦×普通小麦属间杂种的无性系变异

本实验中首先由栽培大麦×普通小麦的杂种幼胚诱导出愈伤组织,经过若干次继代培养,再由愈伤组织诱导出再生植株。采用此法在半年时间内由最初接种的一个杂种幼胚获得了上百株杂种植株。在愈伤组织细胞、再生植株的根尖细胞和中期Ⅰ花粉母细胞中,都看到了不同染色体数的镶嵌现象,其中在愈伤组织细胞和根尖细胞中还看到了染色体的自发加倍现象。在移栽成活的再生植株中出现了明显的无性系变异,这种变异既发生在不同植株之间,也发生在同一株的不同分蘖之间。杂种愈伤组织经过15个月的保存后仍然具有一定的分化能力,只是生长速度已明显下降。     

普通小麦×栽培大麦杂种植株及其回交后代的产生和鉴定

以小麦做母本与大麦杂交结实率仅0.77％。本试验通过幼胚培养获得了杂种植株,胚培出苗率37.14％。杂种植株在形态上与小麦相似,完全自交不育。F_1体细胞染色体数目为28,和预期结果一致。花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ每个细胞平均二价体数为0.98,单价体数为26.04。用普通小麦做父本与杂种回交,回交结实率为0.26％。     

大麦和小麦杂种胚的离体培养及杂种幼苗的形态和染色体观察

用矮六稜裸大麦天津1号与多种小麦品种进行正、反交。授粉后在柱头上滴赤霉酸,刺激幼胚生长,并结合离体培养技术培养杂种幼胚。在几个组合里获得大麦与小麦属间杂种。对杂种幼苗的形态和根尖细胞染色体进行了观察,并且报告了调整培养基中激动素浓度后的效果。     

普通小麦与球茎大麦杂交诱导单倍体的研究

利用球茎大麦诱导单倍体植株的技术,首先是在与栽培大麦的杂交中发现的,诱导的机制是特异的。据Kasha和Jeesen等人的研究认为,球茎大麦与母本株授粉后,在形成胚胎的早期,球茎大麦的染色体在合子中逐渐消失(或被排除),仅余母本的染色体,这样的幼胚经离体培养     

普通小麦与球茎大麦杂交后受精及胚胎发育的细胞形态学研究

普通小麦(2n=6x=42)品种及其杂种F_1为母本与四倍体球茎大麦(2n=4x=28)杂交,发现属间杂交的受精过程和胚胎生长发育比小麦自交时缓慢。球茎大麦花粉给小表授粉后4小时精子进入卵接触卵核,6小时初生胚乳核开始形成。杂合子第一次有丝分裂和授粉后22小时胚乳核的分裂中出现染色体落后及微核,授粉后9天胚乳核出现解体现象,10天后幼胚局部细胞也出现解体。13天后胚囊成为空腔,已观察不到细胞轮廓。在北京田间于授粉后9—10日即须将幼胚离体培养。     

普通小麦×栽培大麦杂种体细胞无性繁殖系建立

取小大麦杂种幼穗在含有2,4-D 2mg/l的N_6培养基上诱导出愈伤组织。在继代培养中不断产生胚状体和再生植株。经过筛选,N_6+KT1.0mg/l+IBA0.5mg/l和N_6+KT1.0mg/l+ZT0.1mg/l,为较好的继代分化培养基。培养近三年,继代23次,仍具有增殖分化能力。小植株移入土中均能成活及正常生长。     

大麦胚和胚乳发育的相关性及贮藏营养物质的积累

大麦(Hordeum vulgare L.)开花后1d,见合子及退化助细胞,游离核胚乳尚未形成;开花后2～3d,胚为5及10个细胞,胚乳为游离核期;开花后4及5、6d,胚为梨形及长梨形,胚乳达细胞化期;开花后8d,胚为胚芽鞘期,糊粉层原始细胞产生;开花后10d,胚具1叶,糊粉层1～2层;开花后13d胚为2叶胚,亚糊粉层发生;开花后17d,3叶胚形成,糊粉层多为3层并停止分裂,菱柱形及不规则胚乳细胞分化;开花后21～29d,胚为4叶胚,胚乳进一步分化;开花后33d,胚为5叶成熟胚,胚乳亦成熟。淀粉、蛋白质在胚中积累始于开花后13d。在盾片中由基向顶发生,在胚芽鞘及叶原基中,首先在顶端出现。成熟盾片顶端的淀粉消失。开花后6d,胚乳开始积累淀粉;开花后10d,糊粉层及胚乳细胞积累蛋白质。开花17d后胚乳的蛋白质体多聚集,29d后蛋白质体显著减少。开花后17d,在盾片及糊粉层细胞中检测到油脂。果长或果长与稃片长之比和盾片长可作为不同发育期胚和胚乳的形态指标。     

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。     

大麦胚性细胞悬浮系的建立及其生长特性

由春大麦品种“如车”种胚诱导的松脆型胚性愈伤组织经2个月的悬浮培养,成功建立分散性好、生长速度快的胚性细胞悬浮系。该系细胞直径为1-3mm,由富含淀粉粒的胚性薄壁细胞构成。经不同浓度2,4-D实验,发现2mg/L最适合该细胞系的生长。文中对成功建立大麦胚性细胞悬浮系的关键问题进行了讨论。     

甘露糖对大麦品种不同外植体生长的影响

以大麦栽培品种的茎尖、成熟胚为外植体,研究了不同甘露糖浓度对这些外植体愈伤组织诱导和生长的影响。结果表明:甘露糖浓度为20 g/L时,茎尖的叶片伸长和生根受到明显抑制;甘露糖浓度为10 g/L或15 g/L时,成熟胚的愈伤组织诱导率降低50%,甘露糖浓度为20 g/L或25 g/L时,成熟胚愈伤诱导和生长完全受到抑制,因此在以大麦茎尖和成熟胚为外植体的磷酸甘露糖异构酶(PM I)/甘露糖筛选中,可分别以20 g/L、25 g/L甘露糖作筛选压。另外,在培养早期阶段筛选比较适宜。     

小麦胚胎发育过程中蛋白质、核酸的动态变化

小麦每胚总核酸、RNA 和每细胞 RNA 含量均随胚的发育而增加,直到开花后21天达到高峰。每胚蛋白质和每细胞蛋白质含量也相应增加,但每胚蛋白质含量的增加持续到开花后24天。每毫克胚干重为单位的 RNA 含量在胚发育早期有下降,在后期有增加,每毫克胚干重的蛋白质含量也相应变化。每胚 DNA 含量在胚发育早期有增加,但之后即相对稳定。作者对 RNA 含量的变化与细胞蛋白质的合成和胚胎发育的关系进行了讨论。     

大麦根部快速稳定转化体系的建立

[目的]为了解决大麦根组织与根际微生物(有益菌或致病菌)互作分析系统的缺失,建立了大麦根部快速稳定遗传转化系统。[方法]显微镜下通过分离大麦未成熟幼胚并剥离胚轴,对大麦幼胚实施含有外源基因GFP、Hv EXPANSINB1-RNAi、BAX INHIBITOR-1以及GFP-ER的农杆菌转化,将大麦幼胚分别转入愈伤培养基和生根培养基进行根组织的诱导。[结果]大量的根可以在6 w时间内被成功诱导。利用该体系:实现GFP在根中表达;转有Hv EXPANSINB1-RNAi基因的根毛数量显著减少;经BAX INHIBITOR-1基因转化的根组织减少了病原菌Fusarium graminearum的定殖;成功地检测到了GFP-ER基因在内质网及细胞核周围的定殖。[结论]该体系可成功应用于外源基因的表达、沉默,大麦根部功能基因与病原菌的互作以及蛋白的亚细胞定位研究。     

小麦体细胞胚发生的超微结构研究

对小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）幼胚培养中体细胞胚发生过程的超微结构变化进行了研究,结果如下：（１）原体细胞中大液泡消失,存在大量小液泡,细胞质的电子密度加强,核大,核仁明显,出现多核仁;（２）细胞器数量和种类,如质体、核糖体和线粒体增加;（３）细胞壁加厚,胞间连丝逐渐消失,细胞器数量丰富,胚性细胞中积累淀粉;（４）细胞壁加厚的胚性细胞中存在核仁液泡、自体吞噬泡和分泌泡;（５）多细胞原胚、球形胚和梨形胚被一层外壁包围,但胚体内细胞间广泛存在胞间连丝;（６）成熟胚生长点部位的细胞内质体中出现膜系结构,已向叶绿体转变,类囊体已形成