温光型核雄不育小麦育性转换的温度敏感期和临界温度研究

多年人工气候箱和田间分期播种试验表明,小麦温光型隐性核雄不育两用系C49S育性温度敏感期较长,从花粉母细胞形成期到成熟花粉期都有一定程度的敏感性,其中最敏感的时期有两个,即花粉母细胞减数分裂期和小孢子中期,当减数分裂期温度与小孢子中期温度均较低时,C49S表现为高度不育,当其温度均较高时,C49S表现为高度可育;C49S高度不育的临界温度是关数分裂其平均最低温度（Tmin1）、小孢子中期平均温度（T2）和平均最低温度（Tmin2）,分别为8.5℃、13.5℃和10.5℃;C49S高度可育的临界温度是Tmin1 11.5℃、T2 15.0℃、Tmin2 12.5℃;对温光型核雄不育两用系在小麦杂种优势利用中的应用价值、条件及风险进行了综合评价。     

双低两用温敏核不育水稻低温条件下花粉发育的细胞学观察

双低两用温敏核不育水稻96－5－2S在11.31－20.19℃低温条件下,花粉母细胞形成、减数分裂和花粉后期发育均正常,最后形成充满淀粉的成熟花粉,而作对照的两用温敏不育水稻陆18S在相同低温条件下,除花粉母细胞形成早期发育正常外,花粉母细胞晚期、减数分裂期均有异常,败育主要发生在单核小孢子靠边期,没有形成成熟花粉,结果表明,96－5－2S桫胜殖期抗寒性强,低温生理障碍雄性不育临界温度低。     

新型光温敏小麦不育系337S的组织结构研究

普通小麦(Triticum aestivum)不育系337S是一种对短日低温、长日高温均敏感不育的新型光温敏雄性不育系。对经过短日低温、长日高温处理的不育系花药及其小孢子的形态和发育过程进行了观察,观察结果表明,不育系337S的花药异常短小,开花后花丝短,花药难外露。花药发育过程中中层组织发育紊乱,绒毡层提前解体,影响了花粉母细胞发育所需的营养供应,导致短日低温处理下的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ和长日高温处理下的花粉母细胞发育时期花粉母细胞发育异常,形成异常小孢子,造成败育。     

白菜细胞核雄性不育两用系的细胞学观察

对白菜细胞核雄性不育两用系进行了花粉母细胞减数分裂和小孢子发育的细胞学观察,实验结果初步表明不育系小孢子败育时期在减数分裂末期Ⅱ这一阶段,败育方式是不能形成四分体,随后小孢子内颗粒状的内含物不断外溢,直至成为一个空壳,药室萎缩,导致花粉败育。     

大白菜雄性不育系88—3花药和花粉发育的细胞形态学观察

大白菜雄怀不育两用系88－3的不育株,其开花时花药内无花粉粒,败育从小孢子母细胞至二核花粉粒皆有发生,高峰期在末期Ⅱ前后,小孢子母细胞不能进入减数分裂和小孢子母细胞不能完成减数分裂及孢子不能正常发育是雄性败育的主要形式;败育一旦发生便是急剧而彻底地解体或凝聚成一团是败育的共同点,中层组织、绒毡层组织及药隔维管束异常均是雄性败育的因素。     

温光敏核不育水稻N28S 无花粉败育的显微结构观察

采用石蜡切片和荧光显微技术观察了温光敏核不育水稻N28S 无花粉败育过程中的显微结构变化, 结果显示: N28S 的小孢子母细胞形成后细胞质变得稀薄, 一部分不能进行减数分裂, 一部分减数分裂阻滞在细线期或胞质分裂异常, 最终所有细胞液泡化解体消失。在此过程中, 还观察到小孢子母细胞在细线期胼胝质壁不产生或提早消失, 以及小孢子发育后期花药壁绒毡层的异常解体。认为N28S 的无花粉败育是由小孢子母细胞的细胞质异常引起的, 胼胝质壁和绒毡层的异常是结果而不是原因。     

温光敏核不育水稻N28S无花粉败育的显微结构观察

采用石蜡切片和荧光显微技术观察了温光敏核不育水稻N28S无花粉败育过程中的显微结构变化,结果显示：N28S的小孢子母细胞形成后细胞质变得稀薄,一部分不能进行减数分裂,一部分减数分裂阻滞在细线期或胞质分裂异常,最终所有细胞液泡化解体消失。在此过程中,还观察到小孢子母细胞在细线期胼胝质壁不产生或提早消失,以及小孢子发育后期花药壁绒毡层的异常解体。认为N28S的无花粉败育是由小孢子母细胞的细胞质异常引起的,胼胝质壁和绒毡层的异常是结果而不是原因。     

桔梗花粉母细胞减数分裂及雄性败育的细胞生理学研究

以桔梗不育系PA及其保持系PB为试验材料,采用石蜡切片和改良苯酚品红染色压片法对花粉母细胞减数分裂和雄配子体发育过程进行比较,探讨桔梗雄性不育系小孢子形成过程和败育发生的细胞生理学机理。结果表明:(1)桔梗保持系PB花粉母细胞减数分裂的细胞质分裂为同时型,同一花药减数分裂较同步;在中期Ⅰ和中期Ⅱ,少数细胞中可见赤道板外染色体;四分体以四面体为主,成熟花粉粒为二核花粉。(2)不育系PA花粉母细胞减数分裂后期Ⅰ开始出现异常,表现为细胞质形态改变,末期Ⅱ之后细胞质不能分裂,形成异常四分体,胼胝质壁不能溶解,四分体难以释放出游离小孢子而被降解,导致败育。(3)在发育过程中,桔梗不育系花蕾游离脯氨酸、可溶性蛋白含量低于保持系,而SOD活性、丙二醛含量均高于保持系。(4)桔梗不育系PA及其保持系PB花粉母细胞减数分裂和雄配子体发育过程存在明显差异,桔梗雄性败育过程大体可分为4个阶段,即后期Ⅰ细胞质异常、末期Ⅱ之后细胞质不能分裂、四分体难以释放游离小孢子、四分体被降解仅残留碎片。研究认为,桔梗不育花蕾(开花前)生长发育过程中,体内活性氧代谢紊乱、丙二醛积累及游离脯氨酸等"物质代谢损亏"可能是引起桔梗雄性败育的原因。     

光,温敏不育水稻雄性败育的细胞学研究

在长日季节里,安农S—1在28.1℃条件下,衡农S—1在29.2℃条件下可见到部分异常二分体和异常四分体等不正常减数分裂现象,但雄性败育主要发生在单核花粉期;在日均温32.4℃条件下,两个不育系的花粉母细胞解体成为无花粉型不育。农垦58S的花粉败育主要发生在单核靠边期,在部分花粉囊中可见到花粉与原生质形成的原生质花粉团。无论在上述什么温度条件下没有发现农垦58S花粉母细胞解体的无花粉不育现象。     

温敏核不育小麦可育花药和败育花药发育观察

对温敏核不育小麦百农不育系（Bainong sterility,BNS）的可育和不育花药结构进行对比观察。在减数分裂期、小孢子早期和小孢子晚期,可育花药与不育花药的结构相同。小孢子分裂形成二胞花粉后,可育花粉中随着大液泡的分解,细胞质内含物增加,其中出现一些颗粒状物质。不育花药中,小孢子也可分裂形成二胞花粉,但营养细胞的大液泡不分解,细胞质也不增加,最终花粉中的细胞质消失,花粉败育。该种温敏核不育小麦的花粉败育时间发生在二胞花粉早期,可能和其大液泡没有适时分解有关。花粉败育时间的确定为进一步深入研究该种雄性不育小麦的败育机制打下了基础。     

光照强度对温光敏细胞核雄性不育小麦育性的影响

以具有低温不育、高温可育特性的温光敏细胞核雄性不育小麦C412S和C404S为材料,以其回交转育亲本、育性正常的C412和C404为对照,用人工气候箱研究了光照强度对温光敏细胞核雄性不育小麦育性表达的影响。结果表明,在低温条件下(日温8℃/夜温6℃),C412S和C404S在不同光照强度(160μmol/m2.s和300μmol/m.2s)下自交结实率都为0,表现为完全不育。在较高温度条件下(日温18℃/夜温14℃),从花粉母细胞形成期到开花期的光照处理,C412S在160μmol/m.2s弱光照下的自交结实率仅为5.4%,表现为高不育,在300μmol/m2.s较强光照下的自交结实率高达65.0%,表现为高度可育;而另一不育系C404S在2种光照强度下的自交结实率分别为69.9%和73.2%,都达到了高度可育水平。表明光照强度对温光敏细胞核雄性不育小麦的雄性育性表达具有重要影响,但不同材料对光照强度的响应程度有所差异。     

K型温敏雄性不育系KTP116A育性转换规律的研究

基于两系杂交小麦系统的K型（Aegilops kotshyi）细胞质小麦温敏雄性不育系,在中国北方小麦正常生长季节表现完全雄性不育,可用于杂交小麦种子生产,在反季节播种表现育性部分恢复,是一类非常有利用价值的小麦温敏雄性不育系。本研究以小麦温敏雄性不育系KTP116A为材料,采用人工气候箱控温和涂抹法压片的方法对其育性转换的关键时期及败育的花粉发育过程进行更为精细的研究。研究发现,KTP116A可育环境下能正常进行减数分裂并发育为成熟花粉粒;不育环境下只有少数能经过第二次有丝分裂产生两个精细胞,大部分为二核期花粉粒、异常花粉粒和没有原生质体的空壳花药不开裂,自然条件下不散粉;KTP116A育性敏感期为两个时期,减数分裂期至单核早期和二核晚期至三核期,在自然条件下温度感应历期为10d左右;从小麦外部发育进程来看,抽穗前的2-8d和扬花前的3-5d为其敏感时期。这对于进一步研究败育的机理,分析败育的原因和更好的利用温敏不育系奠定基础。     

水稻不育系安农S-1育性转换及相关基因的表达分析

通过在自然环境和高温温室内对安农S-1的不同部位进行高温、低温诱导处理,对水稻温敏核不育系安农S-1的温度敏感时期和诱导部位进行了研究。总共进行了8种处理,结果表明：安农S-1的育性转换时期是从花粉母细胞形成到减数分裂的四分体时期之前。在育性转换时期,处于高温的条件下,根部低温处理不能诱导安农S-1可育,穗部低温处理可以使安农S-1保持可育,可见安农S-1的温度敏感部位在幼穗。aprz基因和育性相关,用RT-PCR方法研究了aprt基因在安农S-1不同部位和不同温度环境的表达变化,结果显示,在幼穗中aprt基因的表达在高温环境中被大幅度下调,而在叶中和根中的变化比较小,这说明幼穗对温度最敏感,从侧面验证了引起安农S-1育性转换的温度敏感部位是在幼穗。     

大白菜雄性败育的显微结构观察

通过对核质互作型雄性不育系169A和核雄性不育两用系88_3的细胞形态解剖学观察表明,两个不育系在开花时雄性细胞均表现100%的败育,花药的表皮细胞均具有生活力,但败育形式、时期、特点各异。169A败育发生于孢原细胞前后,以孢原细胞退化,或转变成薄壁细胞为主要特点。88_3败育从小孢子母细胞至二核花粉粒皆有发生,高峰期在四分体前后（约占80%）,小孢子母细胞不能进入减数分裂和不能完成减数分裂及小孢子不能正常发育是败育的主要形式,但败育特点均是败育一旦发生便是急剧而彻底的解体或凝集成一团。     

大白菜雄性败育的显微结构观察

通过对核质互作型雄性不育系169A和核雄性不育两用系88-3的细胞形态解剖学观 察表明,两个不育系在开花时雄性细胞均表现100%的败育,花药的表皮细胞均具有生活力,但败育形式、时期、特点各异。169A败育发生于孢原细胞前后,以孢原细胞退化,或转变成薄壁细胞为主要特点。88-3败育从小孢子母细胞至二核花粉粒皆有发生,高峰期在四分体前后（约占80%）,小孢子母细胞不能进入减数分裂和不能完成减数分裂及小孢子不能正常发育是败育的主要形式,但败育特点均是败育一旦发生便是急剧而彻底的解体或凝集成一团。     

芝麻核雄性不育系ms86-1微粉发生的细胞学观察

芝麻(Sesamum indicum)核雄性不育系ms86-1姊妹交后代表现为可育、部分不育(即微粉)及完全不育(简称不育)3种类型。不同育性类型的花药及花粉粒形态差异明显。Alexander染色实验显示微粉植株花粉粒外壁为蓝绿色, 内部为不均一洋红色, 与可育株及不育株花粉粒的染色特征均不相同。为探明芝麻微粉发生机理, 在电子显微镜下比较观察了可育、微粉、不育类型的小孢子发育过程。结果表明, 可育株小孢子母细胞减数分裂时期代谢旺盛, 胞质中出现大量脂质小球; 四分体时期绒毡层细胞开始降解, 单核小孢子时期开始出现乌氏体, 成熟花粉时期花粉囊腔内及花粉粒周围分布着大量乌氏体, 花粉粒外壁有11–13个棱状凸起, 表面存在大量基粒棒, 形成紧密的覆盖层。不育株小孢子发育异常显现于减数分裂时期, 此时胞质中无脂质小球出现, 细胞壁开始积累胼胝质; 四分体时期绒毡层细胞未见降解; 单核小孢子时期无乌氏体出现; 成熟花粉时期花粉囊腔中未发现正常的乌氏体, 存在大量空瘪的败育小孢子, 外壁积累胼胝质, 缺乏基粒棒。微粉株小孢子在减数分裂时期可见胞质内有大量脂质小球, 四分体时期部分绒毡层发生变形, 单核小孢子时期有部分绒毡层开始降解; 绒毡层细胞降解滞后为少量发育进程迟缓的小孢子提供了营养物质, 部分小孢子发育为正常花粉粒; 这些花粉粒比较饱满, 表面有少量颗粒状突起, 但未能形成覆盖层, 花粉囊腔中及小孢子周围存在少量的乌氏体。小孢子形成的育性类型与绒毡层降解是否正常有关。     

光温敏核雄性不育小麦BS366花粉母细胞减数分裂的细胞学研究

要以小麦光温敏核雄性不育系BS366为材料,采用卡宝品红压片法研究花粉母细胞减数分裂的细胞学变化。结果表明:不育环境下的BS366花粉母细胞减数分裂过程中染色体和细胞形态异常现象较多。染色体异常主要表现为:染色体落后,染色体桥、染色体散乱排列,微核、染色体分离不同步。细胞形态异常表现为:二分体时期细胞质不完全分裂,细胞板不平整;四分体时期子细胞大小不一。花粉母细胞减数分裂后,异常四分体的比例为62.88%;成熟花粉粒中败育率为89.5%。推测减数分裂期间异常的染色体行为以及细胞形态可能是影响花粉育性降低的重要原因。     

新型甘蓝型油菜温敏核不育系SP2S的花药发育解剖学观察

SP2S是西北农林科技大学选育的甘蓝型油菜温敏核不育系,本文采用半薄树脂切片、扫描电镜对SP2S及其可育近等基因系SP2F的花药发育及花粉形态进行观察比较,发现SP2S花药发育在减数分裂时期出现异常,单核花粉时期彻底败育。其主要特征是：减数分裂时期绒毡层已经径向肥大且出现大液泡,胼胝质不能及时降解,使得单核小孢子相互粘连在一起,小孢子无花粉壁的形成且细胞质物质逐渐降解,最后小孢子仅剩下空壳残留物,聚集在一起。SP2S败育特征与现有的核不育材料不同,表明其有可能是一种新型温敏核不育材料。