雄性可育与雄性不育籽粒苋小孢子发育研究

栽培种籽料苋（lmaranthus hypochondriacus L。）是一种很有潜力的新型作物。它营养价值高、蛋白质含量丰富、氨基酸平衡好、耐旱、耐盐碱和酸、抗逆性强、适应性广,被认为易极有潜力的、为全球提供粮食的替代作物之一。但是籽粒苋于粒重仅0．7－1．2g,种子易散落。于是,和许多其它植物一样,籽粒苋中也找到了雄性不育株。但是它的小孢子发育过程及其败育时期和不育特征尚不清楚,为它的杂交育种研究带来不便。本文通过电镜对雄性可育和不育的两种籽粒苋小孢子进行观察。发现不育小孢子败育起始于四分体释放以后的单核花粉期。在此之前小孢子的发育是一样的。花粉分化早期,孢原组织分化出初级造孢组织、绒毡层、中间层、药壁内层和表皮层（图1）;造孢组织继续分裂,细胞不断扩大,形成小孢子母细胞（图2）;小孢子母细胞不断增大,周围积累胼胝质并逐渐与绒毡层分离,出现大液泡（图3）;小孢子母细胞减数分裂,四分体形成,包埋于胼胝质中;绒毡层有丝分裂,有双核细胞;大液泡消失;细胞壁开始降解（图4）。胼胝质逐渐消失,小孢子从四分体中释放以后（单核花粉期）,在雄性可育籽粒苋里,小孢子有丝分裂、迅速膨大变圆,可见两个深色雄仁,花粉壁加厚（图5）;进入收缩期,绒毡层降解,突入花药腔,环绕小孢子周围（图6）;花粉壁不断加厚,小孢子更趋成熟（图7）,直直形成内含大量淀粉的完全成熟花粉粒（图8）。而在雄性不育籽粒苋里,出现如下不育特征：小孢子粉壁未能进一步加厚,小孢子形状变得怪异（图13）;花粉内含物溶解,空泡化,成为不育花粉（图14）。小孢子在花药中的发育完全依赖绒毡层细胞提供所需的营养物质和信息,绒毡层异常必然导致花粉败育,胼胝质降解不影响小孢子母细胞减数分裂,而是影响小孢子初生外壁的发育,从而导致小孢子发育退化。籽粒苋花粉败育过程中未见胼胝质降解,其原因有待进一步研究。有报道,正常花粉发育过程中常含有大量液泡,籽粒苋可育花粉的发育过程也证实液泡的发育与花粉粒的充实、花粉的形状有密切关系,而不育花粉中小液泡逐渐膨大,形成空泡后破裂。     

杉木小孢子叶球发育过程中形态结构变化

以扬州地区生长的成年杉木为实验材料,通过采用数码相机拍摄、体视镜、扫描电镜以及半薄切片等方法,对杉木小孢子叶球发育、小孢子囊发育及其散粉规律进行详细观察。结果发现,10月中旬,杉木小孢子叶球形成并着生于新枝顶端。翌年3月中下旬,小孢子叶球成熟,进入散粉期,散粉首先从小孢子叶球基部开始依次向上部扩散。小孢子叶在孢子叶球主轴上螺旋排列,单个小孢子叶通常由3个小孢子囊组成,构成三角形。小孢子囊壁由1层表皮细胞、1~2层中间层细胞和1层绒毡层细胞组成,表皮细胞首先形成,并向内分化出2~3层细胞,分别分化形成中层和绒毡层,最后中层和绒毡层消失。杉木的小孢子囊通过开裂口控制其开裂,20℃室温下整个小孢子叶球散粉时间持续约18 h,单个小孢子叶的散粉时间为8~10 h。以上结果显示,杉木小孢子叶球的发育过程经历了体积增大、鳞片开张及散粉等阶段,这些形态和结构上的变化利于提高散粉效率,这说明杉木在长期的演化过程中,形成了许多有利于风媒传粉的结构特征。     

辣椒雄性不育系与可育系小孢子发生的细胞学观察

为了探讨辣椒雄性不育花药败育时期和方式,以辣椒雄性不育系1442A、13733A及其可育系为试材,进行了研究。结果发现：败育现象从造孢细胞时期以后每个阶段都有发生,败育形式有造孢细胞液泡化、畸形、拉长、细胞间隙大;绒毡层细胞径向过度伸长,高度液泡化,且出现多层细胞,严重挤压小孢子母细胞,解体较晚且充塞花粉囊室;薄壁细胞取代了药室内壁、中层、绒毡层和小孢子母细胞的分化;药室内壁、中层层数增加,绒毡层细胞肥大,造孢细胞或花粉母细胞分解解体;由于花粉母细胞胼胝质壁不降解而无法释放出四分体小孢子;染色浅、细胞质被降解成空壳的单核期小孢子因缺乏营养物质而败育。     

谷子不育系及其相应可育系小孢子发育的细胞学观察

以谷子2个品种的不育系及其保持系为材料,对其小孢子发育的细胞形态学进行了观察研究。结果表明:昭盟A花药的外部形态及花粉母细胞的发育过程与昭盟B相似,能形成外观正常的三核花粉,但其花药不能开裂散粉。石炮A表现出了败育时间和方式的多样性,且不育系与保持系间在花药长度上有显著差异。此外,两种不育系的维管束都表现出不同程度的发育不良。不良程度与药囊退化程度相关。     

油菜雄性核不育系及其等位可育系小孢子发育过程的比较研究

用Olympus BH2型光学显微镜对甘蓝型油菜单显性核不育系(GMS)及其等位可育系小孢子发育过程进行解剖学观察,发现在正常小孢子发育过程中,绒毡层在小孢子发育的四分体前后开始解体,为小孢子继续发育提供营养,而不育系小孢子的败育在减数分裂前就已经发生,并且不能形成四分体,小孢子逐渐解体,且小孢子解体在绒毡层解体之前发生,最后花药成为干瘪的空壳,导致不育。     

光敏雄性不育谷子683小孢子败育途径观察

对光敏雄性不育谷子（Setaria italica）683在长日（＞15h）和短日（＝10h）下小孢子的发育途径、花药中药粉总数及游离花粉总数作了观察和统计,发现长日条件下,小孢了败育主要发生在造孢细胞和花偻母细胞时期,此时,有60％－80％的药室的造胞细胞和花偻母细胞严重收缩,细胞结构破坏,演变成着色极深的“异常黑块”（埃氏苏木精染色）。每花药中花粉平均数,长日条件下为66.84,短日照下为111.86,差异显著,每视野中的游离花粉平均数,长日条件下为13.73,而在短日条件下为20.1.研究对“异常黑块”的出现与花粉总数大幅度降低的关系作了分析,并讨论了“异常黑块”发生的可能原因及其与小孢子败育的关系。     

辣椒雄性不育材料小孢子发生的细胞形态学观察

用石蜡切片技术,在光学显微镜下观察了辣椒雄性不育材料1A及其保持系1B的小孢子发育过程和各时期的形态特征.结果表明,雄性不育材料1A的小孢子败育发生在四分体至单核花粉粒时期,此时绒毡层细胞异常肥大,四分体受到挤压后破裂并降解,无法形成正常的单核花粉粒.扫描电镜观察结果表明,保持系1B的花粉粒结构完整,表面有3个明显的萌发沟;而雄性不育材料1A的成熟花粉粒形状不规则,空瘪,有部分花粉粒解体,败育比较彻底,说明该雄性不育材料在辣椒育种工作中有较高的利用价值.     

杉木雄性不育株外部形态及输导组织和小孢子囊异常的细胞学研究

对杉木雄性不育株外部形态和细胞学研究结果表明：不育株叶色较绿;小孢子叶球簇苞片和小孢子叶异常张开,使其小孢子囊发育过程中的温湿条件不恒定;其小孢子叶球发育推迟;导致其小孢子发生和发育异常;小孢子囊外常有一包被结构和中层细胞增生以及小孢子叶球发育后期苞片和小孢子叶张开度小,使囊内细胞受挤压而引起囊内各种细胞生理代谢的异常和解体;曲枝和小枝输导组织、小孢子叶球轴维管束及小孢子叶球和小孢子叶的树脂道的不发达,以及小孢子叶球中各种细胞内淀粉粒的缺少或畸形、中层和绒毡层细胞内线粒体和内质网的异常等,都是引起雄性败育的原因之一。     

芝麻细胞核雄性不育系小孢子发育过程中的氨基酸含量变化

以芝麻(Sesamum indicum L.)杂交种‘豫芝9号’的细胞核雄性不育系亲本ms86-1的不育株和可育株为材料。于盛花期取小孢子母细胞期(小孢子败育前)、四分体期(小孢子败育开始)、小孢子期(小孢子败育主要时期)和花粉粒期(小孢子败育后)的花蕾,采用仪器分析法测定水解氨基酸的含     

速生湿地松良种胚性愈伤组织诱导与增殖

为使速生湿地松良种快速大规模繁殖,对其胚性愈伤组织进行诱导和增殖优化研究.该文以1代湿地松种子园中10个速生湿地松优良无性系(基因型)的未成熟合子胚为外植体,系统研究基因型、合子胚发育阶段、基本培养基、植物生长调节剂种类和浓度等不同因子对胚性愈伤组织诱导效率的影响,探讨胚性愈伤组织的增殖条件.结果表明:基因型、合子胚发...     

湿地松木质部和针叶松脂合成基因分析

为挖掘湿地松(Pinus elliottii)松脂合成相关的基因,对不同采脂期的木质部和针叶进行高通量转录组测序,与火炬松(Pinus taeda)参考基因组进行比对,共获得了68 211条unigenes,546 356 450条clean reads,平均比对率达90.21%。将不同时期木质部、木质部与针叶间进行两两对比,以P＜0.05,|log₂FoldChange|＞1.0为标准来筛选差异基因,并进行GO和KEGG富集分析。结果表明,参与萜类物质合成的差异基因有133个,其中大部分富集在MEP途径,从差异基因中挑选8个产脂相关的候选基因进行RT-qPCR验证,确定HMGR、DXS、TPS、ABC转运蛋白基因与产脂存在关联性。通过转录组测序与分析,挖掘出133个参与松脂萜类物质合成相关的差异基因,其中萜烯合酶基因(TPS)和ABC转运基因在正调控萜类物质合成中发挥关键作用。     

施氮对湿地松(Pinus elliottii)林土壤呼吸和相关因子的影响

人类活动引起陆地生态系统氮输入水平持续升高,对全球碳循环产生影响。为探究氮素对土壤呼吸的影响,2010年6月至2012年1月,采用氮添加试验对亚热带湿地松林的土壤呼吸进行了研究。试验共设置4种氮添加水平:对照CK,0 g m~(-2)a~(-1);低氮LN,5g m~(-2)a~(-1);中氮MN,15 g m~(-2)a~(-1);高氮HN,30 g m~(-2)a~(-1);每月上、下旬采用Li-cor 8100测定土壤呼吸速率。结果表明:(1)氮添加对土壤呼吸有着显著的抑制作用,LN、MN和HN处理的土壤呼吸年累积量较CK处理分别降低了26.6%、23.7%和29.5%,而施氮处理间的土壤呼吸无显著差异;(2)林分生长期间(6-9月),施氮第1年的土壤呼吸所受抑制作用显著高于第2年同期的水平,显示施氮对土壤呼吸的影响随时间的推移而降低;(3)湿地松林土壤呼吸存在明显的季节动态,最大值出现在8月(356.32 mgCO_2 m~(-2)h~(-1)),最小值出现在1月(99.12 mg CO_2 m~(-2)h~(-1)),施氮处理并不改变土壤呼吸的季节性变化规律;(4)CK处理林分中,土壤呼吸与土壤温度间存在极显著的指数关系,而与土壤湿度无显著相关。施氮处理没有改变土壤呼吸与土壤温度之间的相互关系,但抑制了土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10));(5)施氮处理显著减少了林分凋落物量、土壤微生物碳、氮量,并轻微抑制了细根生物量,这些改变导致了土壤呼吸的下降。上述结果表明施氮会显著抑制亚热带湿地松林的土壤呼吸速率,而这种抑制作用将随着时间的推移而降低。     

湿地松无性系松脂组分分析及评价

为从湿地松种子园现有的速生材用无性系中选择产脂力强、松脂品质高的优良无性系,并高效利用湿地松良种资源。该研究以湿地松第一代种子园内36个无性系为材料,测定其树脂质量流速以及胸径生长量,进一步采用GC-MS分析其松脂组分,并基于上述指标利用相关性分析、聚类分析对参试的36个无性系进行综合评价。结果表明：(1)共鉴别出了21种松脂成分,包括8种单萜成分和13种二萜成分。(2)相关性分析显示,树脂质量流速(RMR)与单萜含量显著正相关,与枞酸型树脂酸呈弱的负相关,与海松酸型树脂酸无明显关联。(3)从松节油含量、树脂质量流速、枞酸型树脂酸、海松酸型树脂酸4个维度对参试无性系进行聚类分析,可将36个无性系分为三大类,并且各类型间差异显著,第1类的表现要远好于其他两类。(4)在产脂力高的基础上,6-44、4-11-1、1-38、3-64四个无性系单萜含量高,4-11-1、3-64、2-0420、3-468四个无性系海松酸型树脂酸含量高,而无性系2-173枞酸型树脂酸含量较高。该研究定性分析了湿地松的松脂组分,定量评估了36个无性系的产脂力与组分含量,为湿地松脂用无性系的选择奠定了基础。     

无菌马尾松种子超低温保存技术研究

该研究利用液氮将不同含水量的无菌马尾松种子(27.4%、24.6%、22.7%、16.8%、15.8%、10.7%、7.5%、6.1%、4.8%、3.2%)进行超低温保存。结果表明:(1)在3.2%～6.1%含水量范围内,经液氮冷冻保存后的发芽率随着含水量升高而逐渐升高,在含水量6.1%时,发芽率达到最大值(91.33%);当含水量大于6.1%时,发芽率逐渐下降,尤其是当含水量大于15.8%时,发芽率迅速下降;在3.2%～7.5%含水量范围内冻存后发芽率在80%以上。(2)冷冻、化冻方式影响超低温保存效果。种子无需低温预冷,直接投入液氮保存(快速冷冻)效果最好;室温空气化冻(缓慢化冻)较42℃水浴化冻发芽率高,且后者容易发生种皮炸裂现象。(3)种皮对马尾松种子超低温保存过程起到保护作用,使其免受机械损伤,去掉外种皮的种子冻存后发芽率显著下降,且容易出现形态不正常的幼苗。(4)超低温保存对马尾松种子萌发具有一定"刺激"作用,在最适含水量6.1%时,经超低温保存后种子的发芽率显著大于对照种子。总之,含水量、冷冻方法、化冻方法、种皮结构显著影响超低温保存效果,马尾松种子超低温保存的最优方法是...     

Fine mapping of an Arabidopsis thaliana male sterile mutant EC2-157

An Arabidopsis thaliana male sterile mutant EC2-157 has been isolated using an EMS mutagenesis strategy. Genetic analysis indicated that it was controlled by a single recessive gene called ms157. No pollen grains have been observed in mutant anthers. ms157 Has been mapped to a region of 74kb located in BAC clone T6K22 on chromosome IV using a map-based cloning strategy. As no male sterile genes have been reported in this region, ms157 could be a novel gene related to fertility. The further molecular cloning and functional analysis on this gene should facilitate our understanding of A. thaliana another development. __________ Translated from Journal of Shanghai Normal University (Natural Sciences), 2005, 34(1): 58–63 [译自: 上海师范大学学报 (自然科学版), 2005, 34(1): 58–63]     

Changes in protein and amino acid content during anther development in fertile and cytoplasmic male sterile Petunia

Summary Development of anthers in cytoplasmic male sterile (CMS) Petunia diverges from the normal sequence of events early in meiosis. Quantitative and qualitative changes in morphology, proteins and free amino acid contents correlate with this divergence. In anthers of the fertile line (5719), total protein content increases, and SDS-PAGE protein patterns change as the anthers mature. Enhanced levels of three polypeptides with molecular weights of 64,000, 63,000 and 45,000 daltons characterize premeiosis in fertile anthers. Protein levels and patterns from anthers of the CMS line (5707) show little alteration during anther development. Protein synthesis seems to be at least partially blocked in the CMS microspore. The 63,000 and 45,000 dalton proteins are not present, and the absence of any unique protein(s) in the CMS line argues against a virus as the causal agent of CMS in Petunia. Analysis of free amino acids from anthers of the fertile line shows levels of proline and pipecolic acid 2–3 and 10–20 fold higher, respectively, than in the CMS line. The amino acids incorporated into proteins show no such differences; analysis of protein hydrolysates shows similar levels of each amino acid in both fertile and CMS lines at every developmental stage examined.     

不同林龄和密度对马尾松人工林凋落叶养分变化的影响

该文选择广西南宁市横县镇龙林场的4种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)和4种密度(低密度林、中低密度林、中高密度林和高密度林)马尾松人工林共8种林分作为研究对象,分析了未破碎和破碎两个不同降解阶段的凋落叶C、N、P含量及其生态化学计量学特征。结果表明:(1)不同林龄中,凋落叶初始C、N含量在过熟林和成熟林中较高,P含量没有显著变化,且C∶N比值和C∶P比值从幼龄林到成熟林逐渐升高,说明较高林龄马尾松对N和P重吸收较低,而较低林龄马尾松对N和P重吸收较强,需要较大。(2)不同密度林中,随着林木密度的增加,凋落叶初始C含量逐渐升高,N含量无显著变化,P含量降低;高密度林凋落叶的初始C∶P比值和N∶P比值较高,说明高种植密度下马尾松可能对N和P养分的需求较大,P重吸收较强。(3)不同林龄和不同密度马尾松林的破碎凋落叶C含量、C∶N比值、C∶P比值和N∶P比值比未破碎凋落叶的低,N和P含量较高,说明凋落物在降解过程中出现N和P养分的富集现象。(4)中林龄和较高种植密度的马尾松破碎凋落叶与未破碎凋落物的C含量差值最大,C∶N比值和C∶P比值较低,说明这两种林分的凋落叶C的降解速率可能较大。上...     

桔梗雄性不育花药的发育解剖学研究

通过田间观察和石蜡切片法对桔梗不育和可育花药的形态及其解剖结构进行了比较研究,结果表明:桔梗可育和不育花器形态、花药长度无明显差异,而开花后,可育花药饱满、有光泽、有花粉粒散出,不育花药皱瘪、无光泽、无花粉粒散出;不育花药绒毡层提前退化解体,导致小孢子发育异常。     

外源激素对马尾松花芽分化及内源物质的影响

为探讨马尾松球花形成与植物激素水平的关系,该研究对贵州省都匀无性系种子园11年生马尾松进行不同浓度的 IAA、IBA、GA3、BAP等植物激素处理,采用考马斯亮蓝G-250染色法、蒽酮法分别对不同浓度不同激素处理后的枝条上针叶中的可溶性蛋白质和可溶性糖含量变化进行测定,并在第二年开花时对试验枝条的开花情况进行了调查。结果表明：在8－11月份,进行500 mg·L-1的BAP 处理有利于马尾松雌球花和雄球花的形成,100 mg·L-1的GA3处理有利于马尾松雌球花的形成;而GA3250 mg·L-1和GA3500 mg·L-1处理有利于马尾松雄球花的形成,IAA 250 mg·L-1对马尾松雌雄球花同枝的数量有提高作用。在10－11月份,对马尾松进行500 mg·L-1的BAP、IAA、GA3处理后,马尾松针叶内蛋白质含量变化有显著影响;在10月份时,进行BAP 100 mg·L-1处理后,其可溶性糖含量及可溶性蛋白含量均可达到极显著水平。而在8月份与10月份时,分别进行IBA 100 mg·L-1与IBA 250 mg·L-1处理后,其可溶性蛋白含量与其对照差异处于极显著水平;在11月份时,进行GA3100 mg·L-1处理后,其可溶性蛋白含量与其对照差异处于极显著水平;而在11月份时,进行IBA 500 mg·L-1处理后,其可溶性蛋白含量与对照差异处于显著水平。