广东高州普通野生稻生殖特性的研究Ⅰ.结实率、花粉育性及其发育特点

对采自6个采样点141个编号的高州普通野生稻的结实率、花粉育性及其发育特点进行研究。结果发现,高州野生稻的结实率平均为57．23％,普遍偏低;花粉育性平均为89．3％。育性在50％以上的编号134个,占95．04％;7个编号出现不同程度的败育现象,败育类型以典败为主。其中育性最低的是GZW122,育性仅为8％;17个编号（占12,06％）的裂药性存在严重的异常现象。相关分析表明,花粉育性和裂药性与结实率存在极显著相关。不同采样点问存在一定差异,其中位于祥山镇祥山村祥山洞的编号结实率、花粉育性和裂药指数都较低,变异系数却较大,显示出较丰富的多样性。利用激光扫描共聚焦显微镜术研究发现,高州普通野生稻花粉发育过程与栽培稻一致,同样经历了8个时期,即小孢子母细胞形成期、小袍子母细胞减数分裂期、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二孢花粉期和成熟花粉期。     

广东高州普通野生稻生殖特性的研究Ⅱ.胚囊育性、胚囊发育、胚胎发生和胚乳发育

利用整体染色激光扫描共聚焦显微镜术（WCLSM）,对采自广东省高州市6个地点共141个编号的高州普通野生稻的成熟胚囊育性和胚囊形成发育特点等进行研究。结果表明,供试的绝大多数高州普通野生稻材料成熟胚囊均存在不同程度的育性异常现象,包括雌性生殖单位退化、极核位置异常、极核数目异常、胚囊退化等。这些异常结构的胚囊由于没有正常的卵细胞,不能正常受精,影响子粒结实。141个编号平均异常胚囊频率为11．11％,最高异常率为67．86％。高州普通野生稻胚囊发育过程与正常栽培稻一致,属寥型。对一些结实率偏低材料的研究,发现在胚囊发育过程的不同时期存在一些异常现象,包括功能大孢子退化,二至八核胚囊发育异常等。对柱头上的花粉量调查,发现观察的69个编号中,多数编号柱头上花粉量偏少。研究表明,花粉量偏少影响受精是导致结实率偏低的最主要原因之一。本文对导致结实率偏低的综合因素进行了讨论。     

广东高州普通野生稻与粳稻杂交F1花粉育性及其发育特点

以粳稻台中65为母本,高州普通野生稻141个编号材料为父本,成功组配72个粳野杂种F1,分别对杂种F1的结实率、花粉育性及其发育特点进行研究.结果发现,粳野杂种F1平均结实率为68.30%,变化范围为30.29%～94.05%,大部分在50%～80%之间;花粉平均育性为76.49%,最低为33.23%,最高为95.72%,大部分都高于70%,表现正常.花粉败育类型包括染败、典败、圆败和大小花粉粒;花药的平均裂药指数为3.87,接近正常.粳野杂种F1花粉发育过程与栽培稻基本一致,可分为8个时期,包括小孢子母细胞形成期、小孢子母细胞减数分裂期、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二胞花粉早期、二胞花粉晚期和成熟花粉期.研究结果表明广东高州普通野生稻可能具有决定杂种F1花粉育性的不同基因,包括花粉不育中性基因等.     

广东高州普通野生稻与粳稻杂交F1花粉育性及其发育特点

以粳稻台中65为母本,高州普通野生稻141个编号材料为父本,成功组配72个粳野杂种F1,分别对杂种F1的结实率、花粉育性及其发育特点进行研究。结果发现,粳野杂种F1平均结实率为68.30％,变化范围为30.29％～94.05％,大部分在50％～80％之间;花粉平均育性为76.49％,最低为33.23％,最高为95.72％,大部分都高于70％,表现正常。花粉败育类型包括染败、典败、圆败和大小花粉粒;花药的平均裂药指数为3.87,接近正常。粳野杂种F1花粉发育过程与栽培稻基本一致,可分为8个时期,包括小孢子母细胞形成期、小孢子母细胞减数分裂期、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二胞花粉早期、二胞花粉晚期和成熟花粉期。研究结果表明广东高州普通野生稻可能具有决定杂种F1花粉育性的不同基因,包括花粉不育中性基因等。     

亚洲栽培稻与普通野生稻种间杂种花粉和胚囊败育研究

以亚洲栽培稻籼稻品种广陆矮4号（简称GLA）、粳稻品种辽粳944（简称944）、粳型亲籼系G2416．3（简称M12）与产于广东高州的普通野生稻（简称GP）配制6个正反交种间杂交组合,F1育性研究的结果表明：GLA／GP F1与GP／GLA F1之间的花粉育性（56．71％、56．15％）、胚囊育性（42．10％、33．33％）和小穗育性（33．66％、32．60％）差异较小;944／GP F1与GP/944 F1之间的花粉育性（79．01％、7．45％）、胚囊育性（50．00％、27．28％）和小穗育性（47．31％、17．59％）差异较大;M12／GP F1与GP／M12 F1的花粉育性（65．26％和49．55％）和小穗育性（73．16％和54．10％）差异介于前两者间,而胚囊育性（75．00％和40．00％）相差较大。各杂种F1败育花粉以典败类型为主;杂种F1败育胚囊主要有雌性生殖单位退化,卵器退化,极核异常排列,胚囊内组织混乱,助细胞退化且珠心组织吞噬胚囊,以及胚囊退化等。杂种胚囊育性和花粉育性直接影响小穗育性。以野生稻为母本的杂种育性较相应反交组合杂种的为低,表现出野生稻细胞质对栽野杂种育性的影响效应。可尝试利用人为创建的粳型亲籼系来开展克服栽培稻与普通野生稻种间杂种不育性的研究。     

海南北部普通野生稻育性相关性状调查与分析

调查和分析了海南北部普通野生稻40个居群的柱头颜色、柱头外露率、花粉育性、自交结实率和自然结实率。结果发现,海南北部普通野生稻柱头颜色分为褐色、紫色、白色、紫白双色、褐白双色5类。柱头总外露率均在60%以上,平均总外露率82.4%,其中有28个居群总外露率在80%以上,最高总外露率达96.7%。花粉可育率平均为25.6%,可育率在40%以上的居群占总居群的22.5%,可育率最高达91.4%。自然结实率在3.0%~53.1%之间;自交结实率在0~46.8%之间,有4个居群的花粉可育率和自交结实率均为0;自然结实率最高的单株达98.6%。这些结果对海南野生稻进一步研究和利用提供了重要依据。     

海南万宁普通野生稻居群开花习性和生殖特性研究

对目前海南最大的普通野生稻居群——万宁普通野生稻居群的花期、花时、结实率和花粉育性进行了调查研究。结果发现,该普通野生稻居群内东部和西部群体花期相差15d;东部群体单穗平均结实率为8．67％,西部群体单穗平均结实率达62．1％,呈极显著差异;而东部和西部群体的花时基本相同,花粉育性与栽培稻均无显著差异。该居群东部群体与毗邻再生栽培稻的花期相遇,花时一致,满足基因漂移发生的部分必须条件。虽然目前尚无充分证据证明普通野生稻与其毗邻的栽培稻有基因漂移发生,但出于野生稻保护的需要,转基因水稻种植应设置安全距离,避开该野生稻分布区域。     

亚洲栽培稻与AA染色体组稻种的可交配性及F1杂种育性分析

从可交配性和F1杂种育性两方面对亚洲栽培稻与AA染色体组（以下简称AA组）其他7个稻种的系统关系进行了分析。结果表明：栽培稻籼、粳亚种与AA组不同稻种杂交均具有一定的结实率,可交配性不是影响亚洲栽培稻与其他AA组稻种间基因交流的主要生殖障碍。亚洲栽培稻与普通野生稻及尼瓦拉野生稻种间F1花粉育性和小穗育性有不同程度分化,与其他稻种的F1花粉育性和小穗育性均很低,F1杂种不育是AA组内基因交流的主要障碍。综合可交配性和F1小穗育性两方面的因素,初步得出：亚洲栽培稻与AA组稻种的亲缘关系由近及远依次是：普通野生稻、尼瓦拉野生稻、南方野生稻、展颖野生稻、非洲栽培稻、长雄蕊野生稻和短舌野生稻。其中普通野生稻和尼瓦拉野生稻是AA组中可直接利用于水稻育种的野生稻资源。     

水稻台中65与其花粉不育近等基因系的杂种F1的裂药性研究

以台中65及其7个F1花粉不育近等基因系为材料,对水稻亚种间杂种F1裂药性及其与小穗育性的关系进行了研究。结果表明,杂种F1的裂药性受花粉不育基因互作控制。不同杂合座位内等位花粉不育基因互作导致杂种F1花药不开裂的程度不同,S-b座位导致杂种F1部分花药不开裂;不同杂合座位问非等位花粉不育基因互作明显降低杂种F1的裂药程度;杂种F1中含杂合花粉不育基因座位数越多,其裂药指数越小,裂药程度越低,含三个杂合花粉不育基因座位的杂种F1裂药指数为2．27,35．3％的花药不开裂。杂种F1花药不开裂的原因随其所含的杂合花粉不育基因座位种类和数目不同而异。杂种F1裂药程度的下降显著减少落在其柱头上的花粉总数和萌发的花粉数。杂种F1裂药指数和结实率呈极显著的正相关关系。     

《植物遗传资源学报》2008年第9卷总目次

广东高州普通野生稻的研究进展…卢永根等(1)1广东高州普通野生稻与粳稻杂交F1花粉育性及其发育特点………练子贤等(1)6野生稻细菌性条斑病抗性资源筛选及遗传分析…………………黄大辉等(1)11应用SSR标记对61个国家大麦遗传多样性的研究………………张赤红等(1)15小麦中国春-S     

水稻亚种间杂种小穗败育的细胞学基础

本文对普通栽培稻不同品种类型间杂种小穗败育的细胞学基础及雌性败育的过程进行了研究,结果表明:(1)引起杂种小穗败育的原因有胚囊败育、花粉败育、开花时花药不开裂和雌雄异熟。其中胚囊败育而丧失受精能力是引起低结实率的最重要的因素,开花时花药不开裂和雌雄异熟在一定程度上形成了雌雄性细胞时间和空间的隔离屏障。(2)杂种植株的所有大孢子母细胞都能进行正常的减数分裂,形成四个大孢子,败育主要发生在靠近合点端的功能大孢子分化形成胚囊的早期,有的功能大孢子在进行第一次有丝分裂前便萎缩解体,多数走向败育的功能大孢子能完成一次或二次有丝分裂,形成二核或四核败育胚囊。败育的共同特征是无液泡的分化,细胞质少或退化,在败育胚囊残迹部位,解体的珠心细胞和萎缩的胚囊残渍混杂垛叠。已受精的杂种子房没有观察到胚及胚乳发育的异常。籼粳杂种胚囊败育频率较高。     

籼型常规早稻穗分化期低温对颖花形成和籽粒充实的影响

以籼型常规早稻中嘉早17为材料,于盆栽条件下采用人工气候箱控温,在水稻穗分化一次枝梗原基分化期(Ⅱ)与花粉母细胞减数分裂期(Ⅵ)进行17和20 ℃的低温胁迫处理,研究不同低温对水稻枝梗、颖花分化与退化及籽粒充实的影响.结果表明： 与对照相比,不同低温处理均显著降低每穗枝梗及颖花分化数和现存数,颖花现存数降幅为7.2%～12.4%,同时增加了枝梗和颖花的退化数,影响了花粉活性、花药开裂等花器官发育,导致籽粒充实不良,以17 ℃低温胁迫效应更明显.穗分化Ⅵ期低温处理总枝梗和颖花分化数与现存数低于穗分化Ⅱ期,但二次枝梗和颖花退化数较多,颖花退化数较穗分化Ⅱ期高11.6%;穗分化Ⅱ期低温处理穗部籽粒结实率显著低于穗分化Ⅵ期,降幅达3.7%,主要与花粉粒活性、柱头花粉散落数、花药开裂系数和籽粒充实度受低温影响较大有关.另外,穗分化Ⅱ、Ⅵ两时期受17 ℃低温胁迫效应大于20 ℃.综合穗分化两时期低温胁迫效应的差异,生产中需加强相应栽培措施的调控.     

阳春砂有性生殖特性的研究进展(综述)

阳春砂是我国珍稀濒危的药用植物,以其果实入药。由于阳春砂柱头高于花药,自然传粉结实率低,严重制约了果实产量。为揭示阳春砂果实形成的基础,探讨提高阳春砂产量的对应策略,本文就阳春砂的形态特征、生态习性、花粉发育、胚囊发育及开花、传粉、受精等有性生殖研究状况进行综述。     

The Cytological Mechanism of Low Fertility in the Naked Seed Rice

The low fertility of naked seed rice (NSR) was investigated by the following observations: somatic chromosome constitute, behavior of pollen mother cells (PMCs), the germination of mature pollen grains, the development of male and female gametes and the structure of the anther opening. The results indicated that somatic chromosomal number was 2n = 24, behavior of PMCs were normal and most of pollen grains could regularly develop further to mature male gametophytes in NSR. And dehiscence chamber and thickened endothecium cell (TEC) in numerous anthers of the NSR were developed abnormally after dicaryotic phase, result in few anthers complete opening and most partly opening or failure to opening, therefore much fewer of pollen grains attach on the stigma as compared with normal variety. Furthermore most of embryo sacs possessed abnormal structure and were sterile. All of above illustrated that the failure of the anther opening and the abortion of female gametophyte were main factors controlling the low seed-setting rate of the NSR.     

Effect of high temperature and water stress on pollen germination and spikelet fertility in rice

In future climates, rice could more frequently be subjected to simultaneous high temperature and water stress during sensitive developmental stages such as flowering. In this study, five rice genotypes were exposed to high temperature, water stress and combined high temperature and water stress during flowering to quantify their response through spikelet fertility. Microscopic analyses revealed significant differences in anther dehiscence between treatments and genotypes, with a moderately high association with the number of germinated pollen grains on the stigma. There was a strong relationship between spikelet fertility and the number of germinated pollen on stigmas. Although, all three stress treatments resulted in spikelet sterility, high-temperature stress caused the highest sterility in all five genotypes. A cumulative linear decline in spikelet fertility with increasing duration of independent high-temperature stress and in combination with water stress was quantified. Better anther dehiscence, higher in vivo pollen germination, and higher spikelet fertility were observed in both the N22 accessions compared with IR64, Apo and Moroberekan under high temperature, water stress and combined stress, indicating its ability to tolerate multiple abiotic stresses.     

The final split: the regulation of anther dehiscence

Controlling male fertility is an important goal for plant reproduction and selective breeding. Hybrid vigour results in superior growth rates and increased yields of hybrids compared with inbred lines; however, hybrid generation is costly and time consuming. A better understanding of anther development and pollen release will provide effective mechanisms for the control of male fertility and for hybrid generation. Male sterility is associated not only with the lack of viable pollen, but also with the failure of pollen release. In such instances a failure of anther dehiscence has the advantage that viable pollen is produced, which can be used for subsequent rescue of fertility. Anther dehiscence is a multistage process involving localized cellular differentiation and degeneration, combined with changes to the structure and water status of the anther to facilitate complete opening and pollen release. After microspore release the anther endothecium undergoes expansion and deposition of ligno-cellulosic secondary thickening. The septum separating the two locules is then enzymatically lysed and undergoes a programmed cell death-like breakdown. The stomium subsequently splits as a consequence of the stresses associated with pollen swelling and anther dehydration. The physical constraints imposed by the thickening in the endothecium limit expansion, placing additional stress on the anther, so as it dehydrates it opens and the pollen is released. Jasmonic acid has been shown to be a critical signal for dehiscence, although other hormones, particularly auxin, are also involved. The key regulators and physical constraints of anther dehiscence are discussed.     

车桑子小孢子发生与雄配子体发育

为了解干热河谷区车桑子(Dodonaea viscosa)胚胎学特征及其结籽率低的原因,采用常规石蜡切片法和电镜扫描技术对车桑子小孢子发生、雄配子体发育和花粉的形态特征进行了观察。结果表明,车桑子花药具有4个花粉囊。完整的花药壁从外到内依次为表皮、药室内壁、2～3层中层细胞和绒毡层;绒毡层类型是腺质绒毡层。花药成熟期,中层、绒毡层均退化消失。小孢子母细胞进行同时型胞质分裂;四分体为四面体型结构。成熟的花粉为二细胞型。花粉近球形,外壁密布颗粒状纹饰,具有3条不构成合沟的萌发沟。雄性生殖发育过程出现的异常现象可能是干热河谷地区车桑子结籽率低的原因之一。