同源四倍体荞麦的细胞遗传学研究

-V认为,人工诱变的同源四倍体禾谷类作物因减数分裂不规则性所产生的不育配子比例高,导致 结实率下降,是影响产鼠的主要原因。本文对同源四倍体荞麦和普通二倍体荞麦的外部形态、减数分 裂、花粉育性进行比较后认为,对不同作物的同源四倍体应作具体分析,就荞麦而言,当然也包括同源四 倍体荞麦,其结实率极低（最高为巧％）的主要原因,不是因为减数分裂不规则性所产生的不育配子比例 高,而是由于荞麦自身花器结构和外界条件所决定。同源四倍体荞麦的结实率与普通二倍体荞麦的结 实率无明显差异,增产的主要原因是由于千粒重的显著增加。     

同源四倍体矮牵牛花粉母细胞减数分裂观察

以同源四倍体矮牵牛06P-12为材料,采用常规压片法对花粉母细胞减数分裂过程及染色体行为进行了观察研究,以探明同源四倍体矮牵生育性降低的细胞学原因.结果显示:花粉母细胞减数分裂过程与二倍体基本相同但有其特殊性,主要表现在:终变期染色体的构型复杂,有四价体、三价体和单价体;中期Ⅰ和中期Ⅱ有赤道板外染色体;后期Ⅰ和后期Ⅱ出现落后染色体、丢失染色体、染色体桥及不均等分裂的现象;四分体时期出现一分体、二分休、三分体以及含微核的异常三分体、四分体、多分体.花粉母细胞减数分裂过程中正常细胞平均达78.6%,异常细胞频率平均为21.4%.研究表明,同源四倍体矮牵生育性降低的细胞学原因是减数分裂过程中染色体行为异常.     

同源四倍体水稻恢复系TP-4和D明恢63与保持系D46B的细胞遗传学比较

以高结实率的同源四倍体水稻恢复系TP-4和D明恢63及优良保持系D46B为材料进行细胞遗传学研究。所有四倍体材料的染色体组成均为2n = 48, 这与有丝分裂的结果一致。恢复系TP-4和D明恢63及保持系D46B的中期Ⅰ单价体和三价体的比例都很低, 配对染色体的比率在99%以上, 具有优良的细胞学特征。恢复系TP-4和D明恢63在中期Ⅰ四价体频率分别为2.00/PMC和2.26/PMC, 而保持系D46B在中期Ⅰ四价体频率为6.00/PMC, 极显著地高于恢复系品系因而具有更好的染色体配对性质; 后期Ⅰ保持系D46B的染色体滞后频率为10.62%, 远低于恢复系材料TP-4的19.44%和D明恢63的23.14%, 接近二倍体对照明恢63的7.30%水平; 末期Ⅰ保持系D46B具有比恢复系更低频率的微核数而末期ⅡD46B的正常四分小孢子比率不但高于恢复系品系甚至高于二倍体对照。相关分析表明后期Ⅰ染色体滞后细胞比率同末期Ⅰ异常细胞比率呈极显著的正相关, 推测后期Ⅰ染色体分离和末期Ⅰ微核形成可能是由相同的显性单基因或主效基因控制。     

同源四倍体水稻小孢子发生的超微结构

利用透射电子显微镜对同源四倍体水稻小孢子母细胞减数分裂前及期间的超微结构进行观察,结果发现:(1)减数分裂前及减数分裂早期,小孢子母细胞核糖体密度高,线粒体、质体等细胞器丰富;粗线期核糖体密度显著下降,线粒体、质体等细胞器数量减少;终变期核糖体密度逐渐恢复到减数分裂前状态,而其他细胞器的数量除在二分体时期出现短暂的回升,终变期以后的时期均较少.(2)小孢子母细胞间的连接在小孢子母细胞时期以典型的胞间连丝为主,进入细线期,胞间连丝数量显著减少,宽孔道的胞质通道逐渐增多,粗线期小孢子母细胞间基本通过胞质通道连接,终变期小孢子母细胞间完全分离.(3)随着减数分裂的进行,药壁四层细胞逐渐液泡化,绒毡层细胞中部分小液泡融合成大液泡,形成胞内"空腔";药室内壁细胞出现大量的具有叶绿体结构特征的质体,内含丰富的淀粉粒,到了四分体时期质体数量及内含的淀粉粒显著减少.     

南荻同源四倍体的研究

南荻变种“突节荻”的幼穗、下胚轴产生的带绿芽点愈伤组织,置于０．０５％秋水仙碱的ＭＳ无激素培养基上处理２４－４８ｈ,经培养而诱变成交异试管苗。细胞学鉴定确定其染色体数目为２ｎ＝４ｘ＝７６（ｘ＝１９）,花粉粒和气孔保卫细胞均增大,核仁数目增多。田间种植和测定,获得南荻同源四倍体新品系。该品系表现出生长势强,植株高大,茎粗、茎壁厚、节间长,产量高,而且纤维长,长宽比值大,是生产上能直接利用的一种优质高产的造纸新资源     

紫斑牡丹小孢子形成过程的细胞遗传学研究

首次对紫斑牡丹栽培品种的花粉母细胞减数分裂过程进行了系统研究。细胞学观察发现约３３％的花粉母细胞减数分裂过程异常。对该品种花粉进行人工萌发试验 粉萌发率约为６５．４％。统计该品种的结实率发现,其有效结实率仅为２３．５％,认为该紫斑牡丹品种花粉母细胞减数分裂行为异常是形成败育花粉的关键原因,但它仅仅是导致该品种结实７率低的原因之一。     

长时期保持高频率再生能力的同源四倍体水稻花粉无性系的建立

同源四倍体水稻杂种花药离体培养,建立了一个高频率再生植株能力的花粉无性系A87203 4C-1-5。试验结果表明:一个芽丛培养一个月,芽数增殖频率为150—200倍。芽的发生方式为芽上生芽。若将芽丛剪碎,重新接在 MS 诱导培养基上,愈伤组织重量的增殖率为5.0倍左右。再将愈伤组织转入 MS 分化培养基上,大约有50%愈伤组织块又可分化出芽,并且仍具有高频率再生芽的特性。继代培养30多代(一年多时间)后仍保持旺盛的增殖能力。通过控制光温条件,可迅速再生植株。植株移栽田间,大多数生长正常,少量外部形态变异。细胞学鉴定,6株为三体(2n 1=25)。     

利用氟乐灵进行同源四倍体萝卜种质创制研究

本研究应用除草剂氟乐灵处理两叶一心幼苗生长点,进行同源四倍体萝卜种质诱导,对变异植株进行形态、细胞学鉴定和花粉母细胞染色体数目鉴定。结果表明,应用 0.2 mmol/L 和 1.0 mmol/L 氟乐灵处理,6个萝卜品种都获得同源四倍体植株,10 mmol/L 处理仅在 Nau-zhqh 得到同源四倍体;其中 0.2 mmol/L处理 Nau-dy 和 1.0 mmol/L 处理 Nau-xbch 获得四倍体最高诱导率(40%);四倍体种质与二倍体种质相比,形态性状、气孔大小、保卫细胞内叶绿体数目、花器官大小、花粉粒大小及花粉萌发率都存在显著差异,将形态、气孔鉴定和染色体计数结合可以准确确定变异株的倍性。研究表明利用氟乐灵诱导是进行萝卜同源四倍体种质创新的有效途径之一。本研究应用除草剂氟乐灵处理两叶一心幼苗生长点,进行同源四倍体萝卜种质诱导,对变异植株进行形态、细胞学鉴定和花粉母细胞染色体数目鉴定。结果表明,应用 0.2 mmol/L 和 1.0 mmol/L 氟乐灵处理,6个萝卜品种都获得同源四倍体植株,10 mmol/L 处理仅在 Nau-zhqh 得到同源四倍体;其中 0.2 mmol/L处理 Nau-dy 和 1.0 mmol/L 处理 Nau-xbch 获得四倍体最高诱导率(40%);四倍体种质与二倍体种质相比,形态性状、气孔大小、保卫细胞内叶绿体数目、花器官大小、花粉粒大小及花粉萌发率都存在显著差异,将形态、气孔鉴定和染色体计数结合可以准确确定变异株的倍性。研究表明利用氟乐灵诱导是进行萝卜同源四倍体种质创新的有效途径之一。     

黄芩组织培养同源四倍体的诱导

应用组织培养技术对黄芩进行多倍体诱导,结果表明：组织培养条件下,在培养基中添加一定浓度和秋水仙素,或者把带有绿色芽点的黄芩愈伤组织经０．２％秋水仙素溶液浸泡一定时间后再进行培养,均可诱发黄芩多倍体的产生,但以后效果较好,诱导率可达４０．０％,通过试管苗根尖染色体显微观察,鉴定出５０多个黄芩同源四倍体,为今后优良品种的选育打下基础。     

同源四倍体萝卜雄配子体发育

利用爱氏苏木精染色-冬青油透明"技术,首次报道了同源四倍体萝卜(2n=4x=36)雄配子体的动态发育过程.结果表明:同源四倍体萝卜小孢子核经一次有丝分裂产生营养核与生殖核,生殖核再经一次有丝分裂形成两个精核,最终形成3-细胞型成熟花粉,与相应的二倍体雄配子体的整个发育过程相似;四倍体花粉具2个、3个或4个萌发孔,二倍体多为3孔花粉;四倍体雄配子体发育过程中异常频率为32%,比二倍体高20%,败育主要发生在四分体时期和单核期.     

同源四倍体拟南芥的耐锌性及其机理

锌(Zn)是植物生长发育所必需的微量元素,但其过量积累也会对植物产生毒害作用。通过对同源四倍体拟南芥进行高浓度锌处理,发现四倍体拟南芥对锌具有高耐受性和低积累性的特点。在高浓度锌胁迫条件下,同源四倍体的根长和生物量较野生型对照均有明显增加,并且谷胱甘肽(GSH)的含量也明显升高。定量实时PCR(q RT-PCR)分析表明,一些锌胁迫响应基因的表达水平发生了显著改变。以上结果表明,锌胁迫响应基因表达水平的改变以及GSH含量的升高可能在四倍体拟南芥的耐锌过程中发挥重要作用。     

四倍体中华猕猴桃减数分裂及花粉发育的细胞学观察

观察了四倍体中华猕猴桃(2n=4x=116)雄株花粉母细胞减数分裂和花粉发育过程。在减数分裂终变期和中期Ⅰ,绝大部分染色体呈二价体构型,出现少最环状和链状多价体。胞质发育为同时型。成熟花粉粒为两细胞型。     

甜叶菊同源四倍体离体诱导及鉴定

用不同浓度秋水仙素溶液处理甜叶菊不定芽,诱导同源四倍体,并进行解剖学、染色体鉴定和流式细胞仪鉴定倍性。结果表明:(1)用0.20%的秋水仙素溶液浸泡甜叶菊不定芽12h,同源四倍体诱导率最高,可达32.14%。(2)同源四倍体植株与二倍体(对照)相比,其气孔、叶片等均表现巨大性,且叶片变厚、叶色浓绿、叶片皱缩。(3)对照植株染色体2n=2x=22,四倍体植株染色体2n=4x=44;流式细胞仪倍性鉴定结果显示,对照DNA相对含量为100,四倍体DNA相对含量为200。(4)该研究共鉴定出48株甜叶菊同源四倍体植株,为进行倍性植株的诱导奠定了技术基础,为进一步开展甜叶菊同源四倍体新品种的选育提供了实验材料。     

同源四倍体青花菜的核型分析

以四倍体青花菜为材料,采用常规压片法进行核型分析和有丝分裂观察.结果表明:四倍体青花菜核型公式为2n=4x=36=16m+20sm(4 SAT),其中第3、4、7、8对为中着丝粒染色体,第1、2、5、6、9对为近中着丝粒染色体,第6对染色体具随体;核型类型属于2A型,为基本对称型;染色体相对长度组成为2n=36=16 M_2+20 M_1,表明该四倍体青花菜是二倍体加倍得到,为同源四倍体.在部分四倍体根尖中发现非整倍体细胞,其染色体数目变异较大;与二倍体相比,四倍体有丝分裂过程存在双核仁、体细胞配对、染色体桥等异常现象.     

低能氮离子注入同源四倍体水稻的生物学效应

以低能氮离子束为诱变源,对同源四倍体水稻进行注入处理后,对其生物学效应进行了研究。研究结果表明,同源四倍体水稻比二倍体水稻对低能氮离子束注入处理更敏感。在注入离子剂量为3×1017N+/cm2时,同源四倍体水稻所受到的损伤比二倍体水稻所受到的损伤更严重。4份同源四倍体水稻(即IR36(4)、IR28(4)、紫血稻(4)、明恢63(4))的成苗率分别是2.0%、3.5%、3.0%和4.0%,致死率非常高。在同样条件下,4份相应的二倍体水稻(即IR36(2)、IR28(2)、紫血稻(2)、明恢63(2))的成苗率分别是33.0%、31.5%、29.0%和24.5%,致死率也比较高。在经过注入处理后的当代群体内,4份同源四倍体水稻的平均变异频率为32.5%,而4份相应的二倍体水稻的平均变异频率为9.5%。在同源四倍体水稻IR36(4)和IR28(4)的变异群体内分别发现22株和14株结实率均达到75.0%以上的单株,其中在IR36(4)群体内有1单株的结实率高达91.89%;在紫血稻(4)的变异群体内发现2株具有双胚苗性状的单株;在二倍体水稻明恢63(2)的变异群体内发现1株具有红心米性状的单株。在第二代群体中,除了叶鞘变异和米质变异这两个变异性状能稳定遗传之外,其它变异性状在群体内都发生了明显的性状分离现象。同源四倍体水稻的高结实率特性和双胚苗特性表现出一定的可遗传性。     

植物离体组织染色体加倍诱导同源四倍体

随着生物技术的迅速发展,通过植物离体组织人工诱导多倍体已经成为获得多倍体植株的有效途径。本文就植物离体组织染色体加倍诱导同源四倍体的研究进展做一介绍,详细评述了植物离体组织细胞加倍的途径、影响植物离体组织加倍的因素、利用不同诱导剂进行处理效果比较及离体组织材料的早期倍性鉴定技术等,并展望了植物离体诱导同源四倍体的前景。     

同源四倍体水稻原种制备及影响因素分析

本研究已将从全国各地征集的50份水稻优良种质资源(2n=2x=24)诱变为同源四倍体水稻原种。本文讨论不同处理日期、不同秋水仙碱浓度和处理时间、以及不同品种的抗药性等因素对加倍成功率的影响,结果表明:①不同日期处理水稻幼芽,其加倍成功率不同,4月6日～15日加倍效果最好,加倍成功率达19.4%。②不同浓度秋水仙碱和处理时间其加倍成功率存在一定的差别。0.1%秋水仙碱处理48h 和0.2%处理24h 为佳,其芽恢复率超过58%,加倍成功率超过16%。③不同水稻品种抗药性不同。在所加倍的50个水稻品种中,中作9025抗药性最强,芽恢复率达92.4%,加倍成功率38.7%。盐州14抗药性最差,芽恢复率仅为10.6%。     

植物同源四倍体花器官及种子变异研究进展

由于染色体数目的加倍,植物同源四倍体花器官、雌配子体、雄配子体及种子的表现型均发生了不同程度的变异,与其起源二倍体相比,四倍体的表现型变异主要体现在以下几个方面：花序形态及着生位置呈现多样化;花器官普遍增大,花柱中引导组织欠发达;花芽中核酸含量增加,RNA/DNA降低;雌配子体（胚囊）中卵器、中央细胞、反足细胞形态位置异常或退化,胚囊育性下降;雄配子体（花粉）体积增大、形态多样,且育性下降;种子体积、重量多数呈增加趋势,蛋白含量提高,对NaCl逆境耐受性增强,萌发力下降;种子胚乳发育的异常有不利于种子胚营养供给的趋势,这种趋势会导致胚畸形或退化。     

广东万年青的细胞遗传学研究

采用常规压片法和去壁低渗法,以生长于广西凭祥和广东深圳的广东万年青（Aglaonema modestumSchott ex Engl.）为材料,对二者的体细胞染色体、花粉母细胞减数分裂染色体配对行为和花粉发育过程进行了观察。结果表明：（1）野生植株为二倍体2n=40,栽培植株为三倍体2n=60;（2）野生种的小孢子母细胞减数分裂前期I终变期均为二价联会,栽培种偶见三价联会;（3）中期I,野生种为20个二价体排列在赤道板上,未见单价体,栽培种的20个二价体排列于赤道板上,20个单价体随机分布于两极,证实其为三倍体;（4）后期I,野生种二价体分离,出现单染色单体桥和断片,几率为10%,栽培种几率为3%,还存在落后染色体,部分不能进入两极的落后染色体和染色体断片在末期I形成微核;（5）四分体时期,野生种未观察到异常孢子,栽培种出现大量败育的四分体或多分体;（6）小孢子进入正常的发育分化,通过两次有丝分裂形成三细胞型花粉。野生种成熟花粉败育率为2.18%,栽培种为88.29%;（7）野生种正常结实,栽培种果实中未发现种子,为高度不育。     

铁皮石斛同源四倍体工厂化快繁工艺研究

以实验室前期诱导的铁皮石斛四倍体为研究材料,利用气孔、叶绿体、染色体计数及流式细胞仪等方法,对铁皮石斛同源四倍体株系的纯合性进行鉴定,在此基础上利用茎段扩繁和原球茎诱导、增殖、分化两种方案比较增殖效率,并对原球茎的倍性稳定性进行再鉴定。结果表明：（1）实验室的‘花自 2’株系为纯合同源四倍体。（2）茎段扩繁最佳增殖培养基为MS＋2.0 mg/L 6 BA+0.5 mg/L NAA+15%香蕉汁,茎段诱导原球茎最佳培养基为MS+1.0 mg/L 6 BA+0.5 mg/L NAA+0.2 mg/L KT,诱导率达到76.66%;原球茎增殖最佳培养基为MS+1.0 mg/L 6 BA+0.5 mg/L NAA+15%马铃薯提取液,原球茎分化最佳培养基为1/2 MS+0.5 mg/L 6 BA+20%马铃薯提取液,原球茎分化率达到85.70%;生根最佳培养基为1/2 MS＋0.5 mg/L NAA＋15%香蕉汁,生根率达到92.77%。（3）原球茎根尖鉴定结果表明,诱导的倍性可以稳定遗传。（4）瓶苗移栽的最佳炼苗时间为5 d,移栽成活率达92.30%。该试验建立了铁皮石斛同源四倍体株系新的快繁技术体系,为四倍体试管苗的工厂化生产和推广奠定了技术基础。