在常温和低温条件下离体培养的小麦花药中小孢子的早期发育

本文对小麦花药培养中雄核的早期发育作了较详细的观察。描述了小孢子发育的七种类型。前三种类型(A、A_1、A_2)小孢子第一次分裂为不等分裂,形成营养细胞和生殖细胞,营养细胞分裂形成愈伤组织、胚状体和多核花粉粒。后四种类型(B、B_1、B_2、B_3)小孢子第一次分裂为均等分裂,这样,可由小孢子直接形成愈伤组织和胚状体,它们也形成多核花粉粒。在对愈伤组织和胚状体产生的途径进行观察和分析后,发现小麦花扮植株大多数来源于均等分裂的小孢子,即为B途径发育类型。 实验中还观察到花粉发育的各种异常情况,例如,在有丝分裂不同的阶段(如前期、中期和后期)都观察到同步分裂的现象。还观察到各种类型的间期核融合(如生殖核与生殖核、生殖核与营养核以及营养核与营养核)和核内有丝分裂。通过这些方式,可以形成加倍的花粉粒和愈伤组织,由此可产生自然加倍的二倍体值株。雄核的这些行为在培养花药接种后经受低温处理(—2— 2℃或—5—0℃,48小时)的情况下,表现出明显增加的趋势。     

小麦(Triticum aestivum)雄核发育的细胞学研究

本工作对小麦花粉胚和愈伤组织的诱导条件和雄核发育的细胞学现象作了研究。结果如下:(1)N_6培养基诱导花粉愈伤组织的效果显著优于 MS 培养基。外源激素对于雄核发育的启动不是必需的,但对愈伤组织进一步的生长却是不可缺少的。(2)用花药整体制片法研究了雄核发育的各种途径,结果表明,不均等分裂和均等分裂的小孢子都能形成花粉胚,但前者占较大比例。(3)在部分多细胞花粉和白化苗中观察到染色体断片和微核,推测白化或畸形的花粉植株可能起源于具微核的花粉。(4)细胞的核内再复制和游离核的融合是产生二倍体和多倍体花粉植株的重要原因。     

八倍体小偃麦染色体组分析

本文对普通小麦与长穗偃麦草(Elytrigia elongata=Agropyron elongatum.2n=70)杂交选育出来的5个八倍体小偃麦的染色体组进行了研究。通过八倍体小偃麦与普通小麦杂交,八倍体小偃麦相互间杂交,观察了杂种F_1花粉母细胞减数分裂行为。根据观察结果,讨论了长穗偃麦草染色体组的构成,认为长穗偃麦草的染色体组为E_1E_2F_2F_2N较为合适。在此基础上,确定了5个八倍体小偃麦的染色体组:7430为ABDE_1,68为ABDF_1,693为ABDF_1,7631为ABDF_2,784为ABDN。另外,还讨论了八倍体小偃麦染色组的重组问题。     

八倍体小偃麦与硬粒小麦及其杂种F_1的小孢子发生和花粉发育的细胞学研究

用压片法对八倍体小偃麦与硬粒小麦及其杂种F_1小孢子发生和花粉发育进行了详细的细胞学观察。结果表明,两亲本八倍体小偃麦和硬粒小麦的小孢子发生和花粉发育是基本正常的,二者结实率也基本正常。[八倍体小偃麦×硬粒小麦]F_1小孢子发生过程非常紊乱,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ出现较高频率的单价体和多价体,其相对紊乱系数高达0.67;减数分裂晚后期,每个细胞落后染色体平均3.56条;四分体期,每个四分体微核数平均2.82个。在杂种F_1花粉发育的每个时期都可产生不同频率的败育花粉。在三细胞成熟花粉期,杂种F_1可育花粉百分率为67.36%,基本能够满足传粉受精的需要,但其结实率仅为2.79%,远远低于两亲本结实率。因此杂种F_1花粉的败育不是导致其结实率低的主导因素。     

不同细胞质的普通小麦"中国春"(Triticum aestivum var.Chinese Spring)与小偃麦杂交F1代的育性与减数分裂行为的研究

15个不同细胞质“中国春”小麦与八倍体小偃麦杂交 ,杂种F1减数分裂的染色体行为表明 :普通小麦与天蓝偃麦草的F或E组染色体之间存在着部分同源关系 ;D2 型细胞质促进部分同源染色体配对、但却抑制同源染色体配对 ;Sv 型细胞质对同源染色体或部分同源染色体的配对均有抑制作用 ;G型细胞质促进同源染色体配对。1 5个不同细胞质“中国春”小麦与六倍体小偃麦杂交 ,F1结实率很低 ,减数分裂中期的染色体行为混乱 ,单价体过多 ,或许意味着在天蓝偃麦草 (Elytrigiain termedium)与长穗偃麦草 (E .elongatum)的E组染色体之间存在着很大差别。随着回交代数的增加 ,选出G型、D2 型、Mt 型、Mu 型等细胞质雄性不育的八倍体小偃麦品系 ,其中D2 型细胞质八倍体小偃麦具有光周期敏感性雄性不育的特征 ;G型细胞质“远中 3”育性正常 ,表明八倍体小偃麦“远中 3”的E组染色体中存在G型胞质的育性恢复基因。     

八倍体小偃麦和普通小麦旗叶及叶鞘光合日变化比较研究

以温室大棚中栽培的普通小麦'中国春'(对照)及八倍体小偃麦'小偃7430'(染色体组为ABDE_1)、'小偃693'(染色体组为ABDF_1)为材料,采用TPS-1光合作用测定系统及FMS-2荧光仪测定了开花期旗叶和叶鞘的净光合速率、气孔导度和叶绿素荧光参数的日变化,以揭示普通小麦与八倍体小偃麦旗叶及其叶鞘的光合作用差异.结果表明:八倍体小偃麦与普通小麦'中国春'的旗叶和叶鞘光合作用均有午休现象,净光合速率于上午11:00左右出现高峰,午间下降,下午又呈现上升趋势,且'小偃693'叶片在上午时上升较快;气孔导度和荧光参数F_v/F_m、Fv/F_o、 Φ_(PS)Ⅱ、ETR的变化趋势与净光合速率相似,而NPQ的变化趋势则相反.各光合作用和叶绿素荧光参数在材料间表现为八倍体小偃麦高于普通小麦'中国春',器官间表现为旗叶高于相应叶鞘,而'小偃693'的叶鞘和'中国春'叶片的相似.研究发现,八倍体小偃麦旗叶和叶鞘的光合效率优于普通小麦'中国春';'小偃693'的光合效率因其较高的光反应活性表现得尤为突出,其叶鞘的光合能力也不容忽视.     

八倍体小偃麦与普通小麦杂交育种的研究

利用八倍体小偃麦与普通小麦杂交,创造了一些异附加系和异代换系,选育出一个特早熟、矮秆、抗病、高产、优质小麦新品种－“早优５０４”。总结了八倍体小偃麦与普通小麦杂交育种程序。     

普通小麦与长穗偃麦草的杂交育种及其遗传分析——小麦与偃麦草杂交的研究(三)

本文是普通小麦与长穗偃麦草杂交育种二十年的经验总结。内容介绍了长穗偃麦草的特性和染色体组型,克服杂交不育和杂种不育的方法,杂交育种的程序及其遗传分析和选出的小偃麦八倍体种、异附加系、异代换系与丰产抗病的小偃麦新品种。     

小偃麦的选育及其形成途径的研究

对普通小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ）与中间偃麦草Ｔｈｉｎｏｐｙｒｕｍ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ）杂交衍生的八倍体小偃麦,硬粒小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｄｕｒｕｍ）与中间偃麦草杂交衍生的六倍体小偃麦的形成过程进行系统的细胞遗传学研究,并用荧光原位杂交（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎ ｓｉｔｕ ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）技术研究了小偃麦的染色体构成。结果表明：小偃麦的形成是由杂种Ｆ１产生非减     

小麦族三属杂种F1小孢子发生过程中染色体的行为(简报)

利用八倍体小黑麦劲松49和八倍体小滨麦950059杂交合成了小麦-黑麦-滨麦草三属杂种,对不同基因组染色体在三属杂种F1减数分裂和小孢子发育过程中的行为进行了研究.基因组原位杂交(GISH)结果表明劲松49和小滨950059均包含44条小麦染色体和12条外源染色体,三属杂种F1中含有6条黑麦染色体和6条滨麦草染色体.减数分裂过程中黑麦和滨麦草染色体很少与小麦染色体配对.常以单价体形态存在.小孢子中的微核主要由外源染色体组成.在三属杂种F1的花粉发育过程中还发现了染色体浓缩不同步的现象.     

（普通小麦／长穗偃麦草）F1小孢子发生和雄配子体发育的细胞学特点

试验用压片法对（普通小麦／长穗偃麦草）Ｆ１小孢子发生和雄配子体发育进行了细胞学观察．观察表明：１．（普通小麦／长穗偃麦草）Ｆ１花粉母细胞减数分裂过程中出现许多异常现象;在ＰＭＣ Ｍ１出现较高频率的单价体和多价体;但是减数分裂过程能够完成,并且四分孢子的败育率较低。２．在雄配子体发育过程中可观察到具有多微核、体积不等的小孢子,并发现经过对称孢子有丝分裂产生的二胞花粉;在花粉发育的不同时期均可观察到花     

小黑麦×小滨麦三属杂种F1小孢子发生和雄配子体发育的细胞学特点研究

用压片法对八倍体小黑麦和八倍体小滨麦杂种F1的小孢子发生和雄配子体发育进行了细胞学观察.结果表明小黑麦/小滨麦F1 PMC MI染色体平均构型为13.17Ⅰ+20.82Ⅱ+0.37Ⅲ+0.02Ⅳ,与其理论构型基本一致.在三属杂种F1减数分裂后期Ⅰ可观察到较高频率的落后染色体;四分体时期的子细胞普遍具有微核;所形成的小孢子有部分能进行正常的有丝分裂,产生成熟的花粉,其成熟花粉的可育率为44.1%.在三属杂种F1的小孢子发生和雄配子体发育过程中,还观察到了一些特殊的细胞学现象在同一个细胞中的染色质活动不同步,小孢子发生对称的有丝分裂,四分体不能正常形成,以及小孢子无丝分裂等现象.     

八倍体小偃麦与不同需水性小麦气孔特性比较研究

在温室大棚中对八倍体小偃麦(TAI 7045、中1)和不同需水性普通小麦(晋麦66、晋麦67、晋麦70和晋太170)开花期的气孔特性进行了比较研究.结果表明:正常生长条件下,八倍体小偃麦的气孔频率显著低于高水肥小麦晋麦66(P<0.01),而与中水肥及抗旱性小麦的差异不显著(P>0.05);八倍体小偃麦的光合速率显著高于普通小麦(P<0.05),这种差异主要是由高水肥品种晋麦66造成的,虽然八倍体小偃麦的气孔导度和羧化效率高于普通小麦,但差异不显著;光合速率与气孔频率呈负相关,与气孔导度呈显著正相关.     

VE型小麦雄性不育系的研究

利用我所远缘杂交组培育的小偃麦八倍体新种小偃333(2n=56)作母本和普通小麦独秆麦杂交,在其后代65-1478系内初步育成了新的VE型小麦雄性不育系,它具有普通小麦的胞质、胞核和部分长穗偃麦草的胞核成分,其不育性受胞核基因控制,定名VE型。现有的不育系属erythrospermum变种。本文主要研究内容如下:     

“缺体回交法”选育普通小麦异代换系方法的研究

利用从蓝单体自交分离得到的自花结实的4D缺体小麦(缺72180、缺天选15)作母本与3个不同的八倍体小偃麦(小偃784、小偃7631和小偃78829)杂交,再以缺体作为轮回亲本,从F_1或F_2开始连续回交1—2次,在回交中,缺体无论作父本或母本都得到了异代换系,并且发现:(1)在回交过程中,用缺体作母本比作父本更为有效;(2)F_1自交,在F_2群体中选择生长比较正常,染色体数比较少的植株回交,比F_1作母本直接回交效果更好。并对所得的异代换系的特征特性进行了初步的观察研究,发现中间偃麦草(Agropyron intermedium2n=42) 4E染色体(以下用4Ei表示)、长穗偃麦草(Agropyron clongatum 2n=70)的4E染色体(带蓝粒基因,以下用4Ee表示)和4F染色体(带毛叶基因,以下用4Fe表示)均能正常补偿小麦4D染色体。异代换系生长旺盛,育性正常。初步总结了缺体与八倍体小偃麦杂交,回交过程中异代换系的形成规律,证明了“缺体回交法”可以推广应用于八倍体小偃麦等人工合成的新物种,以选育普通小麦异代换系。     

八倍体小偃麦与普通小麦杂种F_1低育的细胞胚胎学研究

研究表明,尽管(小偃7430×烟农15)和(小偃7430×鲁麦1号)两个杂种F_1花粉母细胞减数分裂过程非常紊乱,但小孢子能正常发生,其可育花粉分别为87.95%和86.80%,能够满足传粉受精的需要。(小偃7430×烟农15)杂种F_1 91.20%的雌配子体发育正常,其中80.35%发生了正常的双受精。无论在发育正常的种子中,还是瘪小或中途停止发育的种子中,胚的分化基本能够完成,但在正常受精的子房中仅有12.10%的胚乳能正常发育。因此胚乳败育是导致八倍体小偃麦与普通小麦杂种F_1自交结实率降低的主要原因。     

小麦花粉愈伤组织植株体细胞染色体的变异

研究了用花药培养方法诱导出来的小麦花粉愈伤组织和54个当代植株体细胞染色体的变异情况。发现它们大多是混倍体,但根据其染色体基数的不同,大量的花粉小麦是单倍体和纯合二倍体植株。同时,我们还首次获得了用花粉培养诱导的小麦5x植株和典型的混倍体植株在花粉愈伤组织中观察到染色体双着丝化现象。 离体培养和花粉的单倍性容易引起植物体细胞的核内有丝分裂,核融合,多极有丝分裂以及染色体断裂等现象。这些有丝分裂的异常过程,是产生染色体加倍、混倍体以及染色体变异的各种新类型的重要原因。 研究花粉发育时期在花药培养中的作用,改进培养条件和方法,不仅可以提高诱导花粉植株和提高花粉植株自然加倍的频率,同时还可能获得染色体和染色体组发生变异的新类型,为研究染色体工程和染色体组工程开辟新途径。     

大豆花粉粒的游离、培养及细胞学观察

以7℃的温度前处理大豆花穗7—15天,诱导了小孢子核的均等分裂。在MB_5-1和MKM8P培养基中成功地获得了花粉愈伤组织。花粉细胞分裂大致有四种型式:均等细胞型;均等游离核型;不均等细胞型;不均等游离核型。分裂的花粉继续发育有两个途径,或是形成愈伤组织,或是形成胚性细胞团。     

普通小麦与长穗偃麦草杂种及其衍生材料的细胞遗传学特性

对十倍体长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)与普通小麦杂交F1及其与普通小麦回交BC1F1的形态学和细胞学特性进行了分析。结果表明,长穗偃麦草与普通小麦‘兰考矮早八’衍生F1(‘兰考小偃麦’)的根尖细胞染色体数为56条;花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型平均值为19.81Ⅰ+15.78Ⅱ+0.75Ⅲ+0.59Ⅳ;基因组荧光原位杂交(GISH)显示,兰考小偃麦中含有35条完整的长穗偃麦草和21条小麦染色体。‘兰考小偃麦’/‘科育818’和‘兰考小偃麦’/‘Cp02-3-5-5’杂交F1的根尖细胞染色体数及其所遗传的长穗偃麦草染色体数分别为50~52和16~22条,且存在染色体易位;花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ平均染色体构型为14.54Ⅰ+17.40Ⅱ+0.55Ⅲ+0.14Ⅳ,平均49.4%的细胞出现多价体(三价体或四价体)。这些材料为创造小麦-长穗偃麦草新种质奠定了基础。     

多年生小麦杂种F5代分子细胞遗传学鉴定

对利用八倍体小偃麦和中间偃麦草杂交获得的多年生小麦杂种F5代中选育的15份材料进行形态学观察和分子细胞遗传学检测。结果表明,大部分材料均含有E组和St组染色体或染色体片段。其中,8份中间型(小偃麦类型)材料具有双亲性状,根系发达、植株繁茂、分蘖多、抗逆性强等;但染色体数目仍不稳定,介于42-56之间,有6份材料具有再生性;7份普通小麦型材料染色体数在41-43之间,虽无再生性,但含有中间偃麦草染色体或染色体片段,具有大穗多花、抗病等特性,可能为E或St组染色体代换或易位材料。以上结果表明决定多年生小麦再生性、抗寒性和多年生特性的基因主要存在于部分E和St染色体上。