小麦花粉胚的产生及某些诱导因素的影响

1.在小麦花药培养中,花粉直接发育成植株的途径有二:一是由单核花粉经多次分裂后发育成成熟胚,再长成小植株;二是花粉分裂形成“球形胚”,“球形胚”分裂形成愈伤组织,并在原培养基上迅速分化形成小植株。2.基本培养基以 N_6培养基为最好。3.在接种前,花药以相当于2000转/分离心力离心20分钟,对提高花粉直接产生植株的频率有明显作用。4.外源激素对小麦花粉胚的建成是有利的。材料7621的花药接种在附加吲嗓乙酸(1AA)2毫克/升、动力精(KT)6毫克/升和干酪水解物(CH)300毫克/升的培养基上,接种后以7—10℃低温连续培养120小时,诱导频率可达6.20%。     

放线菌素D对小麦花粉胚胎发生的影响

在小麦花药培养初期,用低浓度(10微克/毫升)的放线菌素D处理花药1—2天,可以显著地促进花粉胚胎的发生,花粉诱导物(愈伤组织和胚状体)的产量比对照增加1.13倍。细胞学的观察表明,花粉细胞的发育变慢,较长时间地滞留在单核时期,细胞分裂推迟,但分裂开始后,非配子体途径发育的细胞显著增多。     

小麦不同发育时期花药对离体培养的反应

花药的发育时期是决定花药培养时诱导频率高低的重要因素。据文献报道,绝大多数植物只在花药中小孢子处于单核期至二核期时才对离体培养有反应(即产生愈伤组织),只有少数植物能从四分体时期的花药获得花粉胚,如烟草、毛地黄、油菜、大麦、野生二粒小麦、玉米     

iaaL基因在烟草绒毡层中的特异表达对花粉胚胎发生的影响

来源于丁香假单孢杆菌的吲哚乙酰胺赖氨酸酯合成酶(indoleacetic acid-ly-sine synthetase)基因(iaaL)与来自烟草的在花药绒毡层特异表达(tapetal-specific)的启动子TA29融合后导入烟草,在转基因烟草中研究了这种嵌合基因的表达特性,并测定了各器官内源生长素水平.结果表明:TA29启动子只能启动iaaL基因在转基因植株的花药中特异表达,并导致转基因植株花药内源IAA含量的下降,但在完整植株上并没有对花药的正常发育造成明显的影响.当转基因植株的花药在不附加任何激素的改良Nistch H(NH)培养基上培养时,花粉胚胎发生频率下降至11%(对照在50%以上);当在NH培养基上补加0.2mg/L IAA时,转基因植株的花粉胚胎发生频率恢复到与对照相当(达55.7%),由此说明花药绒毡层细胞中IAA的代谢对花药培养中花粉胚的发育具有重要的意义.     

小麦花粉植株的遗传学研究

自1971年4月我们用花药培养方法诱导出小麦单倍体花粉植株以来,国内外学者在小麦花药培养研究中作了大量工作,诸如:离体条件下的雄核发育的研究,提高诱导花粉植株频率的各种因素的研究,其中包括培养基的改进、材料基因型差异在诱导中的作用和培养条件,以及供取花药植株的环境条件的研究等。本文拟在多年研究的基础上,对小麦花粉植株的遗传学表现,包括目前大家所关心的花粉植株的生活力,以及花粉植株的变异等问题做进一步的探讨。     

提高小麦花粉愈伤组织诱导频率的研究

自从Guha与Maheshwari^[4]在曼陀罗花药 培养上的划时代发现,证明在离体培养条件下, 花粉细胞可由配子体发育途径转向抱子体发育 途径,培育成为单倍体植株。最近十多年来, 各国应用花药培养技术,在细胞学、遗传学及育 种学上作了大量的工作,已在近百种植物上诱 导出花粉抱子体。但可惜由于多数植物的诱导 频率很低,致使单倍体花粉抱子体在遗传学及 育种学上的应用受到一定障碍。因此,有关提 高诱导频率的技术及其机理的研究,就显得十 分重要。本文介绍我们应用漂浮培养及高渗溶 液预处理的方法,提高小麦花粉抱子体诱导频 率的实验结果。     

玉米花粉植株的诱导和雄核发育的研究

本文报道了玉米花药培养的主要结果。品种之间诱导频率差异很显著。接种花药时,花粉单核中期诱导频率最高。培养基中加入500毫克/升酪朊水解物,0.5％活性炭,15％蔗糖能显著提高花粉胚状体和愈伤组织的诱导频率。在雄核发育的研究中,观察到有营养细胞发育途径,生殖细胞发育途径,营养细胞和生殖细胞混合发育途径,以及均等分裂发育途径等四种类型,并对这四种途径进行了讨论。     

β-昆虫蜕皮激素对小麦花粉苗形成的影响

将β-蜕皮激素加入小麦花药培养基中,观察到它对花粉苗诱导的影响。0.5～10毫克/升β-蜕皮激素提高了花粉胚和愈伤组织诱导率,它们能直接长成小苗。1～10毫克/升激动素抑制这种作用。β-蜕皮激素加2,4-D能得到高的愈伤组织诱导率,但这些愈伤组织不能在原培养基上直接分化成苗。β-蜕皮激素1毫克/升与萘乙酸1～5毫克/升相配合产生最高的花粉苗诱导率。这些小苗移入土中容易成活。对花药培养中花粉发育过程进行了细胞学观察。     

天仙子(Hyoscyamus niger L.)花粉植株形态发生的途径

天仙子花药培养的研究在国内虽无报道,但国外已有较多的工作。Corduan和Raghavan均发现,在无激素的培养基上,天仙子花粉植株通过胚状体形成;在加有2,4-D的培养基上,可通过愈伤组织形成。外源激素对花粉植株形态发生的影响,已在小麦、枸杞等花药培养中得到肯定。我们在天仙子花粉植株诱导实验中也发现,培养基中的激素组合明显地影响着花粉植株的诱导频率和形态发生     

低温预处理提高水稻花粉愈伤组织诱导频率的作用(初报)

在水稻花药培养中,低温预处理可以显著提高花粉愈伤组织的诱导频率。在低温预处理期间,花粉可以完成其转向孢子体发育的诱导过程并且很少退化;未处理的花粉需要培养5～6天才能完成此过程,此时大部份花粉已经退化。经过低温预处理的花药,在培养最初4天,其花粉退化也较少。低温预处理的上述效应可能是提高水稻花粉愈伤组织诱导频率的主要原因。     

提高玉米花粉植株诱导频率的研究

当前,在玉米花药培养中普遍存在着花粉 植株诱导频率低的问题,因而限制了花粉植株 在育种实践中的广泛应用。为了提高玉米花粉 植株的诱导频率,1978-1979年我们进行了一 些初步研究。1978年共接种花药51,290枚,诱 导出胚状体和愈伤组织1,683块,平均诱导率 （每100个花药产生的愈伤组织和胚状体数,下 同）为3.28%,分化出绿苗345株,绿苗诱导率 （每100个花药产生的绿苗数,下同）为0.67%。 1979年愈伤组织的平均诱导率达8.81%,分化 出975株绿苗,绿苗诱导率为1.61%。现将试 验结果简要报道如下。     

小麦不同发育时期花药对离体培养的反应

花药的发育时期是决定花药培养时诱导频 率高低的重要因素。据文献报道,绝大多数植 物只在花药中小抱子处于单核期至二核期时才 对离体培养有反应（即产生愈伤组织）,只有少 数植物能从四分体时期的花药获得花粉胚,如 烟草、毛地黄、油菜、大麦、野生二粒小麦、玉米 等。也有一些作者培养过减数分裂时期的花药, 但只有Gresshoff和Doy在番茄、拟南芥菜及 葡萄[11l有过成功的报道。较晚的花药发育时期 方面,Nitzsche[1a1曾报道从多花黑麦草及苇状 羊茅杂种“将近成熟”的花药获得少量愈伤组 织,Kameya等[123曾从Brassica属的成熟花粉 获得愈伤组织,但没有分化成苗。到目前为止, 还没有一种植物能从上述各个时期的花药产生 花粉胚。     

小麦不同基因型材料花药培养中雄核发育的研究

对小麦离体花药中花粉发育的调查表明：难诱导材料花药在培养初期,花粉退化快,大量小孢子败育,多细胞(核)花粉出现晚、频率低;而易诱导材料花药培养初期,花粉退化相对延缓,多细胞(核)花粉出现早且频率高,这些内在的优势使得更多的小孢子有可能转向孢子体发育,从而获得较高的出愈率。     

小麦不同基因型材料花药培养中雄核发育的研究

对小麦离体花药中花粉发育的调查表明 :难诱导材料花药在培养初期 ,花粉退化快 ,大量小孢子败育 ,多细胞 (核 )花粉出现晚、频率低 ;而易诱导材料花药培养初期 ,花粉退化相对延缓 ,多细胞 (核 )花粉出现早且频率高 ,这些内在的优势使得更多的小孢子有可能转向孢子体发育 ,从而获得较高的出愈率。     

辣椒花药培养胚状体发生的组织学和细胞学研究

采用荧光显微镜、扫描电镜和透射电镜技术．系统研究了辣椒花药培养胚状体发生的组织学和细胞学变化特征。辣椒单个花药中花粉发育具有强烈的不同步性。随着培养时期的变化．不同时期花粉的百分率也发生变化。处于单核靠边期的小孢子培养以后按两种发育途径之一进行发育。在多数情况下,孢子体不对称分裂,产生典型双核花粉。胚性花粉粒是由营养核的重复分裂形成的。当小孢子从四分体中释放出来．特殊类型的外壁已经形成。在随后的花粉发育过程中．小孢子体积增大,外壁继续加厚。培养24h后,小孢子体积增大。胚性发生的小孢子表现出两种不同的形态变化。当胚状体发育到心形胚时．胚状体的表皮细胞排列规则。用光学和电子显微镜分析了小孢子胚状体形态形成过程．及胚状体诱导后细胞组织发生的一系列结构变化的时序性特征,这些变化主要影响质体、液泡室、细胞壁和细胞核,进一步分化的程序模拟合子胚的发育。     

柑桔花粉植株的诱导

目前在国内外已有数十种植物利用花药培养获得单倍体植株,但在果树花药培养方面的研究,至今尚未见到诱导出花粉单倍体植株的报道。我们自1974年3月开始,对柑桔类花药培养进行了一系列探索,经过多次反复试验,于1979年5月首次在四季桔(Citrus microcarpa Bunge)花药培养中获得了具有根、茎、叶的完整植株,经镜检胚状体和根尖细胞染色体为单倍体(2n=9)(图版1,7),表明是花粉发育的单倍体植株。现将试验结果报告于后。     

三叶橡胶花粉植株的诱导

从三叶橡胶花药培养获得5株花粉植株。它们都具有主根、轮生侧根、茎、子叶、第一对真叶和顶芽。在显微镜下观察到花粉粒发育成为胚状体的全过程。对15个直径2—3毫米的胚状体所进行的细胞学观察表明,它们都是单倍体(染色体数为18)。小植株根尖细胞染色体观察表明,除少数仍是单倍体细胞外,还观察到大量非整倍体细胞。未见到有双倍体细胞。证明用花药培养所得植株来源于花粉。     

MYB类转录因子对花药和花粉发育的调控途径

花药发育和花粉形成的各个步骤由众多基因控制,一些转录因子通过调控花药发育相关基因的表达,是功能性花粉形成的关键因子。MYB类转录因子作为植物中最大的转录因子家族,是其中非常重要的一类转录因子。该文结合近年来国内外有关被子植物花粉发育相关MYB转录因子在花药发育和花粉形成的调控途径,包括绒毡层发育、胼胝质的沉积和降解、光合产物的运输、花药的开裂以及雄配子体形成过程中所起的重要作用等方面的研究进展,重点对MYB类转录因子通过形成对绒毡层发育、同化物分配、苯丙烷物质代谢等相关靶位基因的控制网络,转录调控植物花粉发育和花药开裂过程等研究进行综述讨论。     

小麦花粉细胞启动分裂的类型及其发育

1.小麦花粉细胞转向孢子体发育的第一次分裂为均等和不均等两类形式。根据其子核对Feulgen 反应的性质及其参与多细胞花粉的形成与否,可将异常花粉分为 A、B、C 和 D 四种基本类型,其中 C 和 D 是有生殖性细胞参加花粉胚构成的类型。2.将花药放在 N_6+10%蔗糖液中于3—5℃下预处理72小时后,转入 N_6+IAA(12毫克/升)+动力精(2毫克/升)+酪朊水解物(300毫克/升)+10%蔗糖液中悬浮培养,每个花药的多细胞花粉平均产量可达21.42个。3.花粉早期发育与药壁组织的活力有关,而高水平的外源激素又可保持和延长药壁及药隔细胞的生活力。     

在三叶橡胶花药培养中体细胞与小孢子的关系

研究了三叶橡胶花药体细胞的愈伤组织化与花粉胚形成的关系。在只能促进花药体细胞增殖的培养基上,小孢子没有进一步发育而空瘪;在抑制体细胞增殖的培养基上,无论是花药体细胞组织或小孢子都未能进一步发育,小孢子逐渐解体,而在能诱导体细胞有一定程度的发育,同时又能诱导小孢子发育的培养基上,约有10—20%的花粉形成多细胞球。它们的发育与体细胞密切有关。还发现,在接种培养基中加入1—2毫克/升a—萘乙酸对体细胞与小孢子发育均有良好效果。对胚状体的细胞学观察表明:这些胚状体是单倍体(2n=18)。此外,花药接种前冷冻预处理(11℃24小时及3—5℃20小时),对小孢子有明显的不利影响。在经冷冻预处理后所得胚状体中,有相当多的二倍性细胞分裂相出现。这些胚状体可能来源于体细胞组织。