自花传粉作物的品种内杂交

在农业实践中,经常可以看到自花传粉作物品种退化的现象,自花传粉作物品种经过一定年代的栽培以后,优良特性和性状就逐渐变劣,降低了对不良条件的抵抗力和引起生产力的下降。李森科院土研究了品种退化过程以后,認为自花传粉作物品种退化的一个基本原因是长期的自花传粉。因此他在1935年提出要为自花传粉作物提供异花传粉的条件,使其进行品种内杂交,来克服品种退化,提高作物的生活力和产量。目前,品种内杂交在应用上正确地与植物的培育和选择相结合,已成为苏联许多自花传粉作物良种繁育工作的基础。我国的一些科学研究机关,近年来也正在广泛地开展这方面的研究。自在传粉作物的品种内杂交问题牵涉到一系列的生物学原理,首先是达尔文主义的自花传粉有害性和异花传粉有利性的规律,还有在这规律基础上发展出来的有机体生活力学说及植物的选择受精学说。现在先谈一下上述原理中有关品种内杂交的问题,然后谈谈品种内杂交的效果及方法。     

植物异花传粉的奥秘

一朵花的花粉通过一定的媒介作用被传送到同一株或不同株的另一朵花的柱头上的传粉方式,叫异花传粉.通常所说的异花传粉主要是指异株异花间的传粉,也有人只把异株异花间的传粉叫异花传粉.在自然界中,约有95%以上的植物是异花传粉植物.在这样众多的异花传粉植物中,是由谁来充当它们的"红娘"(即传粉媒介)呢?当然主要是昆虫、风,水等等.下面主     

植物的自交不亲和性

自交不亲和性(self-incompatibility)也叫自交不育性(self-sterility),指某些植物在自然条件下,虽然两性器官都正常,但以本花、本株或同一品种的异株花粉授粉时,不能受精或不能正常结实的现象.这种不亲和性常见于某些雌雄同株的植物,如黑麦以本穗花粉授粉,苹果和梨的某些品种以本株、本品种的花粉授粉时常不结实.自交不亲和是植物长期进化过程中所形成的有利于异花传粉的一种生殖隔离.它却给作物种子生产上带来了防杂保纯的困难.然而,认识这种特性的特点,采取相应措施,就可以发挥其长处,有利于农业生产.例如,大白菜育种上针对这一特性育成自交不亲和系,可以简化去雄手续,产生杂交种子,利用杂种优势.苹果、梨等果树中自交不结实或结实很少的某些品种,适当配置与主栽树同时开花、花粉发育正常、所结果实的经济价值也较高的品种作授粉树,可使主栽树有良好的授粉、受精条件,增加结果.如茌梨用鸭梨、青香蕉苹果用红香蕉苹果作授粉树等.     

东亚七筋姑的传粉生物学研究

以陕西镇坪化龙山地区的东亚七筋姑自然居群为对象,通过重力玻片法、套袋法和人工授粉对其进行连续的传粉生物学观察和研究,以明确其散粉规律和繁育系统.结果表明,东亚七筋姑的花期在五月中下旬,单花花期2～3 d,整个花序的花期随花序大小的不同而异,一般为3～7 d;东亚七筋姑为虫媒传粉,其访花昆虫大多为小型昆虫,主要种类有小型甲虫、蚁类和蝇类等;东亚七筋姑自花传粉是可育的,存在异花传粉,不存在无融合生殖,自然条件下结籽率为58%,人工异株异花授粉结籽率为82%.可见,东亚七筋姑的繁育系统为兼性异交类型,需要传粉者.     

被子植物助细胞中钙含量的变化

助细胞是被子植物受精过程中花粉管进入胚囊并释放精子及其内容物的场所,而助细胞中不同时期的钙含量与受精作用的顺利完成密切相关。在大多数植物中,助细胞是成熟胚囊中钙含量最高的细胞。传粉后在花粉管中所产生的信号诱导下,助细胞中钙含量还可能继续增加。花粉管进入退化助细胞后,在超高钙环境中破裂并释放精子,精子沿退化助细胞转移到受精靶区实现双受精。随后助细胞中的钙含量迅速降低。因此钙在吸引花粉管、雄配子释放甚至雄配子转移等过程中都发挥了重要作用。     

花粉萌发和花粉管生长发育的信号转导

显花植物授粉是一个复杂的发育过程。从花粉落在柱头上开始,经过粘附、识别、水合、萌发,花粉管在花柱内生长,直至到达子房发生双受精作用,整个过程发生在雌、雄两性细胞和组织之间,受到严格的遗传控制和细胞控制。一方面雌雄配子的基因型决定两者是否亲和,另一方面雌雄两性细胞间发生复杂的相互作用,细胞外信号分子是这些过程的主要调控因子。当花粉或花粉管细胞感知外部信号后,必然通过信号转导级联反应,达到控制萌发、调整花粉管生长方向等目的。这一系列动力学的细胞事件,关系到受精的成败。因此研究此过程中的信号及其转换机…     

‘晚大新高’梨授粉及受精过程的显微动态研究

应用荧光显微法和石蜡切片解剖法对‘晚大新高’梨授粉受精过程进行了系统观察研究。结果表明：‘晚大新高’梨自花授粉不结实;异花最佳授粉品种为‘黄花’,其次为‘翠冠’和‘丰水’。与选用‘黄花’为异花授粉品种相比,自花和异花的授粉受精过程存在明显差异,自花花粉在授粉后2h开始萌发,8h花粉管生长至离柱头约1／3处停止生长,顶端膨大呈球形,表现出自交不亲和性;异花花粉在授粉后1h开始部分萌发,8h花粉管生长至花柱中部,24h到达花柱基部并进入子房,48h进入胚囊,72h完成双受精过程。     

被子植物受精机制的研究进展

被子植物的受精是一个复杂而精巧的过程。花粉管到达子房,通过退化助细胞进入胚囊,释放出两个精细胞。原来在花粉管中相互联结的两个精细胞在退化助细胞中分开,一个与卵细胞融合,另一个与中央细胞融合,完成双受精。目前对双受精过程中有关雌、雄配子识别的机制还知之甚少。本文介绍了目前被子植物精、卵细胞融合前后的细胞周期变化、退化助细胞的功能、精细胞在退化助细胞中迁移的研究动态、精细胞的倾向受精和卵细胞的激活等被子植物受精生物学领域中的一些新的研究成果和发展趋势。     

刺五加开花后雌蕊的发育状态与受精作用

刺五加Eleutherococcus senticosus(Rupr． et Maxim．)Maxim．植株在开花后雌配子体的发育状态与 一般植物不同在于:雌配子体在开花当天均末成熟,在开花后经4-5天才发育成熟。开花第6天,雌株 和两性株的成熟胚囊百分率各为82．25％和67．25％,其余为未育、败育、退化或未成熟胚囊,未观察到 已受精的胚囊;而此时,雄株的雌配子体退化、花朵全部脱落。伴随着胚囊的分化,刺五加雌株和两性株 的花柱逐渐延长,蜜腺渐趋成熟。开花后4～6天,乳突细胞发育,柱头开始外翻;此后,蜜腺分泌花蜜, 柱头进入可授期。开花第7天,胚囊开始受精。开花后9～10天,雌株已受精的胚囊占胚囊总数的40～ 65％,两性株已受精的胚囊占胚囊总数的25～41％。刺五加花粉萌发至雌雄性核融合的间隔期约为2 ～3天。刺五加的双受精过程与一般被子植物基本相同。其受精作用属于有丝分裂前配子融合类型。 此外,还观察了成熟胚囊退化的类型,观察到多余花粉管进入胚囊以及两个精子与卵受精、两个精子与次生核融合的图象。     

山莨菪(茄科)的传粉生物学

茄科的多数种类具有自交不亲和的特点, 主要通过异花传粉结实; 但是, 一些物种或者物种内的部分种群或者个体却高度自交亲合, 转变为自交的繁育系统。该科植物山莨菪(Anisodus tanguticus)主要分布在青藏高原, 开花较早, 比其他晚开花的植物种类更加缺少有效的异花传粉昆虫。我们选择了位于不同海拔高度的2个种群进行比较研究, 主要目的是检验该物种的繁育系统是否在极端环境下由于传粉者的缺乏而发生了部分改变。研究发现,山莨菪的花不完全雌性先熟, 柱头和花药间的平均距离随着花开放时间的延长而不断缩小, 但两者在多数花的单花花期结束时并没有发生接触。因此, 山莨菪花主要表现为适应异花传粉的雌雄异位特征。然而, 少数花 (4.9％)的柱头和花药发生接触, 为“自动自交”的传粉解除了空间隔离。2个种群的多数个体存在自交不亲和机制, 应具有异花传粉的繁育系统; 但是部分个体具有明显的自交亲和能力, 为自交提供了生理基础。高海拔种群的传粉昆虫主要是厕蝇(Fannia sp.), 它们在不同植株间的活动能够保证异花传粉结实; 同时该种群的部分个体存在“自动自交”。低海拔种群的主要访花昆虫是蚂蚁, 它们在花内的活动导致花粉在同一朵花内传递, 而引起“协助自交”; 而异花传粉昆虫厕蝇的访花频率则较高海拔种群低。两个种群的结实均由于异花传粉者不足而受到传粉限制。因此两种不同类型的自交机制为该早期开花植物异花访花昆虫的不足提供了一定程度上的繁殖补偿。     

烟草中央细胞离体受精过程中雌雄核融合生活动态的记录

受精作用一直是植物生殖发育生物学研究的热点课题。近年发展尤为迅速。特别是诸如偏向受精等新概念的提出更进一步推动了对双受精作用的寻微探秘,日益显现出这一过程的精巧与复杂。但限于体内研究的局限性,对其中一些关键环节,如雌雄配子间的识别;配子融合过程中的相互作用;雄核在雌性细胞内迁移的动力学及雌雄核融合的时间进程与机制等仍知之甚少。离体受精操作及相关技术的建立［１～３］为探讨上述问题提供了新途径。我们在过去工作的基础上以烟草为材料进行了离体双受精研究,以视频增差显微观察系统首次记录到在生活状态下精核进…     

植物的受精作用 第四讲 受精的障碍——不亲和性

在被子植物中广泛地表现为同种植物的异花受精,如果遗传背景差异较大(如属间、种间的关系)或差异太小(如同一朵花或同一个体不同花之间的关系)之间的传粉都不能导致受精,即使受精,胚和胚乳不能正常发育。这就是受精作用中存在的杂交不亲和性及自交不亲和性现象。这种受精的障碍是被子植物在长期进化过程中形成的,既有利于维持种的稳定性又能保持其生活力的一种适应性。     

禾本科植物离体受精技术

禾本科植物包含了世界上最重要的农作物,对其受精过程的机理研究一直是发育生物学的热点和难点.离体受精技术是将禾本科植物的精、卵细胞分离出来后使二者融合,并培养成完整植株,从而探讨雌雄配子间的相互识别及由合子开始的胚胎发生等一系列生殖生物学的机理问题.同时,离体受精技术在禾本科植物上的应用,还可将外源DNA转入卵细胞、合子培育新型转基因作物,也可将异种植物的配子进行融合,为远缘杂交培育新品种创造新途径.     

果树的授粉受精

果树的产量与果实的品质,除决定于各种栽培管理措施外,是否有良好的授粉树,能否顺利完成授粉、受精过程也是一个十分重要的因素。大多数果树,特别是仁果类的果树通常是自花不实或微量结实的,即栽植单一品种的果树是不会有经济产量的。但自花结实的树种配置不同品种的授粉树后,也可显著增产。影响授粉受精的因素很多,主要有以下几方面。 (一)亲和力首先要考虑授粉品种与主栽品种要有良好的亲和力。花粉落到柱头上后,要经过二者的互相识别和选择,并非落到柱头上的花粉都能萌发。如果二者亲合,花粉吸水膨     

水稻小穗器官发生分子调控机制的研究进展

小穗是否正常发育直接影响水稻的产量和后代繁殖,其发育的分子调控机制一直是作物生殖发育研究的热点之一。水稻小穗发育包括花分生组织命运决定及转变、退化颖片和不育外稃的发育、花器官属性确立和形态建成,以及花分生组织终止生长等一系列连续的过程。重点介绍近年来国内外研究者在四聚体模型、内外稃属性、花分生组织命运转变以及小穗发育的表观遗传调控等方向的最新研究进展。     

植物的受精作用

受精是指两个配子的融合,由此发育成一个具双亲遗传性的新个体、植物界存在多种多样的受精方式。随着近二十年来应用了新的技术,被子植物受精作用的研究取得有意义的进展。这个讲座拟将植物界的受精作用作简单的介绍,而重点讲述被子植物的受     

介绍达尔文“植物界异花受精和自花受精的效果”

一、关于本书的概述“植物界异花受精和自花受精的效果”(1876)是达尔文生平的重要著作之一。也是他比较晚年的著作之一。关于植物界异花受精惊人的适应性,特别关于昆虫与植物受精的关系,达尔文一直感到极大的兴趣,为此他作了许多观察和研究,并先后写过近十篇有关植物受精的论著。例如,“植物分泌花蜜的器官”(1855)、“蜂类和菜豆的受精”(1857)、“关于蜂类参与蝶形花科植物的受精和菜豆的受精”(1857)、“冬季开花植物的     

管花秦艽的传粉生态学研究——兼与同域分布近缘种的比较

在青藏高原东北部连续两年观察了晚秋开花植物管花秦艽Gentiana siphonantha的传粉生态学特征,并在此基础上进一步比较分析了与该物种同域分布且亲缘关系较近、但开花较早的麻花艽G straminea之间的传粉生态学特征.管花秦艽的花发育过程表现出雌雄异熟和雌雄异位的特点,不存在花内的自花传粉,套袋隔离的花不结实也支持这一结论;株内自交的高结实率表明该物种是自交亲和的.盛花期每植株平均有15朵开放的花,雄性和雌性阶段的花比例为1.2:1;自然条件下产生种子必须依赖传粉媒介;苏氏熊蜂是最有效的传粉昆虫,且访花过程中埘雄性和雌性阶段花不具明显的偏向性;株内连续访花的频率高达87.8%,从而导致同株异花传粉自交的广泛存在.与同域分布的麻花艽相比,管花秦艽的单花花期、雄性和雌性期持续时间缩短.但盛花期开花数量明显增加.令人感兴趣的是尽管两个近缘种的花形态特征存在显著差异,但都是由同一种熊蜂传粉.这一特点与过去认为花颜色和花管长度是物种分化过程中与不同传粉昆虫协同进化导致牛殖隔离的假说不相符合.管花秦艽单花的访花频率和同株异花连续访花的比例都明显高于麻花艽.两个物种不同花序设计导致访花昆虫行为的改变可能是造成这一差异的主要原因.两个物种具有不同的开花时间,但仍然存在一定的花期重叠,表现出不完全的传粉生殖隔离状态.     

红花单株花产量选择指数的研究

本试验用9个栽培红花品种为材料,进行单株花产量选择指数的研究。结果表明,通过分枝高或株 高两性状进行相关选择可有效提高单株花产量。分枝高、单株有效果球数、开花期是决定单株花产量选 择效果的3个关键性状,综合选择时必须加以考虑。无效分枝数亦是影响单株花产量的重要因素之一, 选择时应予重视。用株高、分枝高、单株粒数、单株有效果球数、开花期、无效分枝数6个性伏组成的选 择指数对单株花产量进行选择的效果最好。用该选择指数对9个参试品种评审结果表明,张掖无刺为 最佳花用型品种,B-54为最差的低产花用品种。     

甜菜单倍体育种

甜菜(Beta vulgaris)是东北及内蒙地区重要经济作物之一,研究和获得它的单倍体无性系,对甜菜生产具有重要意义。甜菜是二年生异花授粉作物,自然杂交率高,后代属于高度杂合体。用常规的育种方法,往往需要自交—杂交—自交的选育程序才能获得较纯的自交系和基因重组类型的优良品系,而且选育中常用多代自交繁殖,尚有结实率低、发芽率低、生活力弱等缺点,这样选育一个品种需多年的时间,