水稻亚种间杂种F1半不育小孢子发生的细胞学观察

利用石蜡切片和染色体压片法对水稻亚种间半不育杂种F1及其亲本的小孢子母细胞减数分裂过程进行细胞学观察.结果显示:亲本及杂种F1的花药壁发育正常,但部分F1的小孢子母细胞减数分裂异常,形成不均等的二分体和异常的四分体;其染色体在中期Ⅰ分散在赤道板两旁或远离赤道板,形成单价体;在后期Ⅰ和后期Ⅱ产生大量落后染色体或染色体桥.研究表明,部分花粉母细胞减数分裂中期和后期染色体行为异常可能是造成杂种F1花粉半不育的主要原因.     

普通小麦与鹅观草属间杂种F1及BC1的分子细胞遗传学、育性和赤霉病抗性研究

通过胚拯救, 成功获得鹅观草Roegneria kamoji (2n=6x=42, SSHHYY)和普通小麦中国春Triticum aesti-vum (2n=6x=42, AABBDD)的正反交属间杂种F1, 并对这些杂种F1及其BC1的形态学、减数分裂配对行为、育性和赤霉病抗性进行研究。结果表明, (鹅观草×中国春)F1和(中国春×鹅观草)F1的形态介于双亲之间。杂种F1花粉母细胞减数分裂中期I染色体构型分别为40.33I + 0.78II + 0.03III和40.40I + 0.79II 。杂种F1高度雄性不育, 用中国春花粉与其回交可获得BC1代种子。(鹅观草×中国春) F1×中国春BC1植株的染色体数目主要分布在55~63之间, 单价体较多, 植株高度不育; (中国春×鹅观草)F1×中国春BC₁植株染色体数目也主要分布在55~63之间, 但其中部分植株拥有整套小麦染色体且能正常配对、分离, 可形成部分可育花粉粒, 能收到少量自交结实种子。在 (鹅观草×中国春)F1中有1株穗型趋向中国春, 其染色体数目为2n=63, 经染色体分子原位杂交(GISH)检测, 含有42条小麦染色体和21条鹅观草染色体。该杂种F1在减数分裂中期I平均每个花粉母细胞有26.40I+18.30II, 但植株高度雄性不育, 用中国春花粉回交能收到BC₁种子。(鹅观草×中国春) F₁ (2n=63)×中国春BC₁的染色体数目主要分布在40~59之间, 其中的外源染色体已经逐渐减少, 虽然该BC₁的穗型已接近中国春, 但仍然高度不育。赤霉病抗性鉴定结果显示, 所有杂种F1及大部分BC₁对赤霉病均表现出较好的抗性。     

Iris japonica×Iris confusa种间杂种的细胞遗传学研究

对Irisjaponica、I confusa和它们的人工种间杂种花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对行为、形态学和繁育特征进行了分析 ,结果表明 :(1)I japonica和I confusa的形态差异较小 ,杂种F1形态介于亲本之间 ;(2 )人工杂交比较容易 ,杂种种子能正常发育 ;杂种F1体细胞染色体数为 2n =30 ,减数分裂中期I染色体配对频率很高 ,为 13 9个二价体 ,构型为0 95Ⅰ + 5 95Ⅱ (棒形 ) + 7 95Ⅱ (环形 ) + 0 0 5Ⅲ + 0 2 7Ⅳ ,表明它们有相似的染色体组 ,亲缘关系很近 ;(3)杂种中有少量的三价体和四价体存在 ,可能是亲本染色体间发生了结构重排或是部分同源染色体配对 ;(4)杂种中大多数细胞存在 2个单价体 ,有的高达 8个单价体 ;花粉育性为 5 0 5 1% ,不能正常结实 ,表明I japonica和I confusa间存在生殖隔离 ,是独立的生物学物种 ;(5 )杂种F1减数分裂前期可观察到细胞融合 ,这可能是造成I japonica和I confusa不同居群出现多倍体和非整倍体的重要原因。     

普通小麦与鹅观草属间杂种F1及BC1的分子细胞遗传学、育性和赤霉病抗性研究

通过胚拯救, 成功获得鹅观草Roegneria kamoji (2n=6x=42, SSHHYY)和普通小麦中国春Triticum aesti-vum (2n=6x=42, AABBDD)的正反交属间杂种F1, 并对这些杂种F1及其BC1的形态学、减数分裂配对行为、育性和赤霉病抗性进行研究。结果表明, (鹅观草×中国春)F1和(中国春×鹅观草)F1的形态介于双亲之间。杂种F1花粉母细胞减数分裂中期I染色体构型分别为40.33I + 0.78II + 0.03III和40.40I + 0.79II 。杂种F1高度雄性不育, 用中国春花粉与其回交可获得BC1代种子。(鹅观草×中国春) F1×中国春BC1植株的染色体数目主要分布在55~63之间, 单价体较多, 植株高度不育; (中国春×鹅观草)F1×中国春BC₁植株染色体数目也主要分布在55~63之间, 但其中部分植株拥有整套小麦染色体且能正常配对、分离, 可形成部分可育花粉粒, 能收到少量自交结实种子。在 (鹅观草×中国春)F1中有1株穗型趋向中国春, 其染色体数目为2n=63, 经染色体分子原位杂交(GISH)检测, 含有42条小麦染色体和21条鹅观草染色体。该杂种F1在减数分裂中期I平均每个花粉母细胞有26.40I+18.30II, 但植株高度雄性不育, 用中国春花粉回交能收到BC₁种子。(鹅观草×中国春) F₁ (2n=63)×中国春BC₁的染色体数目主要分布在40~59之间, 其中的外源染色体已经逐渐减少, 虽然该BC₁的穗型已接近中国春, 但仍然高度不育。赤霉病抗性鉴定结果显示, 所有杂种F1及大部分BC₁对赤霉病均表现出较好的抗性。     

甘蔗-滇蔗茅杂交F_1花粉母细胞减数分裂过程GISH分析

研究甘蔗属与滇蔗茅属间远缘杂交F1染色体遗传行为具有重要科学意义,可为发掘利用滇蔗茅野生优异基因资源提供细胞学依据。本研究采用常规压片技术对可育父本及不育杂交F1花粉母细胞减数分裂过程进行比较观察,结果显示可育父本云南95-19减数分裂正常,而不育杂交F1分裂异常;进一步对F1花粉母细胞减数分裂过程进行基因组荧光原位杂交(GISH,genome in situ hybridization)分析,结果表明:滇蔗茅与甘蔗属热带种的亲缘关系较远,双亲染色体在F1细胞中不能进行同源配对,终变期,15条滇蔗茅染色体以单价体形式存在,花粉母细胞减数分裂细胞中存在滞后染色体、染色体丢失和不均衡分离现象。甘蔗-滇蔗茅属间远缘杂交F1花粉母细胞减数分裂异常因而杂交F1花粉完全败育。     

不同倍性水稻亚种间杂种小孢子发生的细胞学观察

利用塑料半薄切片对水稻同源四倍体亚种间杂种F1及其对应的二倍体杂种F1小孢子母细胞减数分裂过程的细胞学变化进行观察研究.结果表明,同源四倍体水稻亚种间杂种造孢细胞期和小孢子母细胞期已经表现出较高频率的异常;减数分裂过程中,小孢子母细胞出现异常更加复杂,主要包括小孢子母细胞液泡化和退化两大类,这些异常是导致杂种花粉败育和花粉低育性的重要原因之一;此外,绒毡层异常也是导致杂种的花粉育性降低的因素.二倍体杂种小孢子母细胞在减数分裂过程的异常类型与水稻同源四倍体亚种间杂种基本相似,其绒毡层异常频率较低,对其花粉低育性影响不大.     

大鹅观草与蛇河披碱草属间杂种的细胞遗传学研究

为探讨大鹅观草(Roegneria grandis,2n=4x=28)的染色体组组成,为其正确的分类处理提供细胞学依据。该研究通过人工远缘杂交,成功获得3株大鹅观草与蛇河披碱草(Elymus wawawaiensis,2n=4x=28)属间杂种F1植株。杂种植株形态介于两亲本之间,不育。亲本及杂种经I2-IK溶液染色后进行花粉育性检测,结果显示Roegneria grandis和Elymus wawawaiensis的花粉可育,育性高达94.6%和90.5%;杂种F1不育。花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对结果显示,亲本花粉母细胞配对正常,均形成14个二价体,以环状二价体为主,Roegneria grandis有频率很低(0.04/细胞)的单价体出现;杂种F1平均每个花粉母细胞形成6.46个二价体,变化范围为5~8;在观察的83个花粉母细胞中,有35.2%的花粉母细胞形成了7个二价体,形成6个二价体的细胞占42.59%,较少细胞形成8个二价体;平均每个细胞形成14.66个单价体,变化范围为10~18;平均每细胞观察到0.14个三价体;杂种花粉母细胞染色体构型为14.66 I+6.46 II+0.14 III;平均每细胞交叉数为9.83,C值为0.35。结果表明:(1)R.grandis与Elymus wawawaiensis有一组染色体组同源的St染色体组,另外一组染色体组不是St或者H染色体组,Roegneria grandis的染色体组组成不是St Stg;(2)较低频率的三价体(平均0.14个/细胞),可能是由于R.grandis的St和Y染色体组间具有一定的同源性,也可能是染色体易位等原因导致,对于Y染色体组的起源还需深入地研究;(3)在不同地理来源的披碱草属和鹅观草属物种中St染色体组同源性不同,R.grandis与来自于北美的Elymus lanceolatus与E.wawawaiensis的St染色体组较与分布于亚洲的E.sibiricus和E.caninus的St染色体组同源性反而更高,其原因还需要进一步地研究。     

披碱草与新麦草属间杂种的细胞遗传学研究

将澳大利亚披碱草(Elymus scabervar.scaber,2n=6x=42,StYW)和华山新麦草(Psathyrostachys huas-hanica,2n=2x=14,Ns)进行属间杂交,成功获得杂种F1。分析亲本及其杂种F1的形态特征、繁育特性及花粉母细胞减数分裂染色体配对行为发现:杂种F1形态特征介于父母本之间,分蘖数等农艺性状超过双亲;花粉完全不育,结实率为0。亲本减数分裂染色体配对正常,但杂种F1花粉母细胞在减数分裂中期I染色体几乎没有配对,其构型为:27.31Ⅰ 0.01Ⅱ(环) 0.32Ⅱ(棒) 0.01Ⅲ,C值仅为0.01。以上结果表明:澳大利亚披碱草的StYW染色体组与华山新麦草的Ns染色体组间无同源性,它们之间的亲缘关系甚远。     

番茄属种间杂种离体培养F1植株的细胞学分析

本文报道了栽培番茄（Lycopersico esculentum)“北京早红”等5个品种分别与野生型秘鲁番茄（L.peruvianum)PI128657中8号株系杂交,离体胚培养,得F1杂种植株,对花粉母细胞在减数分裂中染色体行为和终变期二价体交叉点的频率,以及亲和性程度等进行了.结果表明,6个亲本植株花粉母细胞减数分裂染色体的行为是正常的,中期I为12个二价体。其中环状二价体占多数,棒状二价体数较少,中期I没有单价体,后期I和II均正常,四分体阶段无微出现,但各亲本在终变期和中期I的环状二价体和棒状二价体的数有一定的差异,这可能与不同亲本基因型的亲和性程度和在遗传学上的不协调有关。5个组合的大多数F1杂种花粉母细胞减数分裂中染色体行为基本正常,12个二价体占多数,但染色体配对不稳定,有较多的单价体,染色单体桥。四分体阶段有微核,此外,在5个组合的F1杂种植株中,均出现双二倍体花粉母细胞,这些双二倍体花粉母细胞的染色体,在减数分裂中,也均,出现落后染色体和染色单体桥,以及较多的多价体,四分体阶段有微和不同类型的四分孢子群。     

四个栽培棉种间的杂种F1细胞遗传学与亲缘关系研究

以棉属四个栽培棉种进行种间杂交,产生(亚洲棉×草棉)和(陆地棉×海岛棉)2个二元杂种F1及其[(亚洲棉×草棉)×(陆地棉×海岛棉)]四元杂种F1,观察和测定4个栽培棉种及其2个二元杂种F1和四元杂种F1的花粉母细胞(PMC)减数分裂的染色体行为及其花粉生活力,以研究4个栽培棉种间的亲缘关系和进化关系。结果表明,二元杂种(亚洲棉×草棉)F1的PMC减数分裂中期Ⅰ出现一个四体环,其余为二价体,染色体构型为2n=26=11Ⅱ 1Ⅳ;花粉生活力的测定表明,(亚洲棉×草棉)F1可育型花粉为50.71%,表现为典型的配子半不育特性,说明两个二倍体棉种间发生一次染色体易位。(陆地棉×海岛棉)F1以26个二价体细胞为主,但有少量的单价体、三价体以及四价体,染色体构型为2n=52=0.78Ⅰ 22.24Ⅱ 0.94Ⅲ 0.98Ⅳ。花粉生活力的测定表明,(陆地棉×海岛棉)F1可育型花粉为54.84%,可见2个四倍体棉种间亲缘关系较近,二者之间仅发生了染色体的易位或倒位。而由4个栽培种合成的四元杂种F1,其减数分裂异常,染色体丢失现象普遍,部分染色体不能联会配对,以单价体的形式存在,并出现三价体、四价体、五价体等多价体,染色体构型为2n=52=5.45Ⅰ 14.41Ⅱ 2.44Ⅲ 1.59Ⅳ 0.63Ⅴ 0.15Ⅵ,其可育花粉为6.87%。研究结果表明了4种栽培棉种之间的亲缘关系相对较近,可以通过遗传重组产生综合有4个栽培棉种性状的新种质。     

普通小麦和新麦草属间杂种的产生及细胞遗传学研究

进行了普通小麦和华山新麦草属间杂交,运用杂种幼胚培养技术,首次成功地获得了它们的属间杂种。F_1形态趋于中间型,均完全不育。F_1花粉母细胞预期类型(2n=28)的减数分裂中期Ⅰ平均染色体配对构型为26.72Ⅰ+0.62Ⅱ+0.01Ⅲ,后期Ⅰ和后期Ⅱ有落后染色体,多分体具大量微核。结果表明普通小麦和华山新麦草的染色体组间不存在同源或部分同源性。还观察到花粉母细胞异常减数分裂现象。用普通小麦回交,未获得回交后代。     

黄瓜同源三倍体创制及减数分裂行为观察

采用常规杂交法研究黄瓜二、四倍体杂交过程中亲本育性、授粉组合及亲本基因型对杂交结实率的影响,并利用减数分裂制片法对获得的黄瓜同源三倍体进行了花粉母细胞减数分裂行为的观察.结果显示:(1)同源四倍体白交结实率比较低(13.0%～14.5%),可能与其花药内所包含的正常花粉粒比例小及花粉管萌发长度较短有关.(2)二、四倍体杂交组合的结实率很低(0.26%～0.02%),但在两种配组方式之间存在着明显差异,即以同源四倍体黄瓜为父本和二倍体黄瓜为母本的杂交结实率比较高,反之则杂交结实率比较低.(3)在二、四倍体杂交过程中,二、四倍体的基因型对杂交结实率的影响较大,以杂交双亲同属一个基因型的杂交效果较好.(4)同源三倍体花粉母细胞减数分裂过程与二倍体基本相同,但存在较高频率的染色体异常行为:中期I染色体构型复杂,在大多数花粉母细胞中可观察到单价体、二价体、三价体的存在;中期Ⅰ和Ⅱ有少数染色体游离于赤道板外;后期I和后期Ⅱ常出现落后染色体、染色体桥及细胞分裂不同步现象,其最终结果导致了不正常四分体和不可育配子的形成.(5)同源三倍体花粉粒的平均可染率和萌发率分别为18.8%和11.3%.研究结果表明,黄瓜二、四倍体正反交能直接获得同源三倍体材料;同源三倍体花粉母细胞减数分裂异常导致不育配子的形成是引起其育性低的细胞学原因;同源三倍体的部分育性为通过同源三倍体的回交来选育初级三体系奠定了基础.     

普通小麦与华山新麦草的杂交

华山新麦草是分布在秦岭山脉华山段的1个特有种,经细胞学鉴定为二倍体种(2n=14)。利用普通小麦与之杂交并通过幼胚培养获得了杂种,杂交结实率为0.19%,幼胚培养出苗率为33.3%。杂种表现为双亲的中间型,杂种F_1体细胞染色体数为2n=28,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ每细胞平均0.99个二价体,26.01个单价体。杂种花粉粒败育,以小麦花粉与杂种回交时获得了种子,回交结实率为2.5%。回交一代体细胞染色体数为2n=49,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型多数为2Ⅲ 7Ⅰ。     

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。     

辣椒属种间杂种F1植析的细胞遗传学研究

本文分析了早椒和Ｃ;ｈｉｎｅｎｓｅ 二亲本及Ｆ１杂种花粉母细胞减数分裂终变期和中期Ⅰ期染色体配对的构型。结果表明;二亲本工粉母细胞减娄分裂染色体配对均正常,为１２个二价体。Ｆ１杂种花粉母细胞减数分裂染色体配对很不规则。其平均频率为单价体０．０３６,二价体９．１８,三价体０．０３６,四价体０．８０,六价体０．３８。     

Hystrix patula与Pseudoroegneria libanotica属间杂种的细胞学研究

为研究猬草Hystrixpatula的染色体组组成,进行了H.patula与Pseudoroegnerialibanotica的人工杂交,获得杂种F1,观察了亲本和杂种F1花粉母细胞减数分裂染色体配对行为。杂种F1染色体配对较高,84%的细胞形成7个或7个以上二价体,其构型为6.08Ⅰ+7.48Ⅱ,C-值为0.69。结果表明,H.patula含有St染色体组。     

Ogura细胞质雄性不育紫菜苔×萝卜属间杂种F_1的获得及细胞遗传学研究

以Ogura细胞质雄性不育紫菜苔(AA, 2n＝20)为母本,以不同萝卜品种(RR,2n＝18)为父本进行杂交,获得了大量的属间杂种.杂种F1幼苗在低温下子叶及真叶均不缺绿.以红萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉呈紫红色;以白萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉不呈紫红色.所有的杂种F1植株都开白花,蜜腺正常,雄配子高度不育,但是雌配子具有部分育性.杂种F1花粉母细胞的染色体数目为预期的2n＝19,染色体平均配对构型为15.53+1.34+0.25+0.01,多数染色体以单价体的形式存在,但也有一些二价体、三价体甚至四价体,最多达到6+3+1,参加配对的染色体数达到13条,表明A染色体组和R染色体组具有一定的同源性.对该杂种的遗传及育种意义进行了讨论.     

Ogura细胞质雄性不育紫菜苔×萝卜属间杂种F1的获得及细胞遗传学研究

以Ogura细胞质雄性不育紫菜苔(AA,2n＝20)为母本,以不同萝卜品种(RR,2n＝18)为父本进行杂交,获得了大量的属间杂种.杂种F1幼苗在低温下子叶及真叶均不缺绿.以红萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉呈紫红色;以白萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉不呈紫红色.所有的杂种F1植株都开白花,蜜腺正常,雄配子高度不育,但是雌配子具有部分育性.杂种F1花粉母细胞的染色体数目为预期的2n＝19,染色体平均配对构型为15.53+1.34+0.25+0.01,多数染色体以单价体的形式存在,但也有一些二价体、三价体甚至四价体,最多达到6+3+1,参加配对的染色体数达到13条,表明A染色体组和R染色体组具有一定的同源性.对该杂种的遗传及育种意义进行了讨论.     

白杨杂种三倍体小孢子母细胞减数分裂及花粉形态观察

通过醋酸洋红压片等方法观察毛新杨×银腺杨杂种三倍体小孢子母细胞减数分裂及花粉形态,以探讨杂种三倍体雄配子的育性及其细胞学机制.结果显示:(1)在小孢子母细胞减数分裂过程中可观察到部分染色体提前分向两极、落后染色体、微核等一系列染色体异常行为,表明该三倍体存在染色体的高度不平衡性.(2)在减数第二次分裂过程中存在大量胞质分裂提前现象;减数分裂产物中发现有少量二分体、三分体的存在,同时毛新杨×银腺杨杂种三倍体花粉粒的直径变化范围为22.6～62.6 μm,呈现双峰分布,由此推测有一定数量的具可育性的未减数花粉产生.     

小胡杨花粉母细胞减数分裂染色体行为研究

采用常规压片法对小胡杨花粉母细胞减数分裂过程染色体行为及花粉特性进行了研究.结果表明:小胡杨花粉母细胞减数分裂过程中表现出极强的异质性,减数分裂各时期异常细胞出现率均超过70%.其中,终变期存在大量单价体、后期观察到落后染色体,证明小胡杨的两个亲本亲缘关系较远.小胡杨花粉母细胞减数分裂过程高频率异常现象(后期I落后染色体71.87%,染色体桥8.13%;末期Ⅰ有77.18%的微核细胞;后期Ⅱ有85.60%的异常细胞等)的发生直接导致其大部分花粉发育异常(99.48%),表现出远缘杂种的败育特性.