海带一个突变型的初步观察

1976年我们在海带单倍体遗传育种的实验中,培养出若干个海带雌配子体无性生殖系。这些无性生殖系在适宜条件下一般都能进行孤雌生殖,由此长成雌性孢子体。 1976年秋,从“无1”(即无性生殖系1号)得到若干孤雌生殖的孢子体,我们把其中的一棵孢子体后代命名为“单19”。     

海带杂种优势的初步实验

自从1977年我们获得了“纯系”的雌雄孢子体后,为海带杂种优势利用的研究提供了方便。 本实验用的是两个品种海带和15个“纯系”雌性海带进行杂交。品种海带的孢子萌发成雌雄配子体。“纯系”雌性海带是对雌配子体分离培养,通过孤雌生殖产生的孢子体,它们都起源于单倍体的雌配子体。这些孢子体所产生的孢子都萌发长成雌配子体。     

海带无性繁殖系的形成及孢子体诱导

海带无性繁殖系的形成及孢子体诱导周志刚吴超元（中国科学院海洋研究所青岛２６６０７１）海带（Ｌａｍｉｎａｒｉａ）是具异型世代交替的大型经济褐藻,在生活史中出现一至数个细胞组成的雌、雄配子体阶段,再由雌配子体的卵囊受精长成孢子体［１］。现行的育苗法是于初...     

海带不同基因型的雌配子体对钼的反应

本实验用的是四种不同基因型的海带材料,即杂种海带、“860”品种海带、雌性海带纯系“无1”和雌性海带纯系“单20”,其中后两种是我们最近建立的。方法是在早期配子体阶段用钼酸钠处理。所用钼的浓度为1、10、100 ppm;另一组不加钼,作为对照。观察的对象都是雌配子体,实验得到如下结果:     

海带孤雌生殖的初步观察

本实验对海带雌配子体成功地进行了分离培养,由此诱发起孤雌生殖。孤雌生殖所长成的孢子体有一部分是正常的,大部分是畸形的。从细胞学观察证明其染色体是单倍体。但这种单倍体孢子体中有些孢子体的某些细胞是二倍体,有些孢子体的某些细胞是多核的,有些孢子体的某些细胞有巨核的现象。这大概是造成畸形的主要原因;第二,造成畸形的原因可能与孢子体细胞中存在染色体组的染色体的缺少或不分离有关;第三,造成畸形的另一原因可能是单倍体的隐性基因能够得到表现。海带在人工条件下孤雌生殖的成功,为育种工作开辟了新途径。     

苔藓植物生殖生态学研究

近年来苔藓植物生殖生态学研究主要集中于繁育系统、生殖代价与对策,以及不同生殖方式对种群遗传变异的影响等方面。生殖结构的原始性及其对水分的独特需求,以及雌雄异株比例较高等导致苔藓植物中有性生殖比例偏低;雌配子体很少完成整个有性生殖过程,其“真实的生殖代价”主要指雌性性表达(雌配子发生)的能耗,并且显著低于雄性性表达;基于对资源有效分配的生殖对策而导致雌性偏向及部分孢子体败育。无性生殖有利于不同生境条件下有效种群的发展与维持,其多样化的繁殖方式导致复杂的种群动态。苔藓植物具有较高的种群遗传多样性,生殖方式与种群遗传变异无直接因果关系,孢子与无性繁殖体不同的散布能力对于种群间遗传分化具有一定的影响。     

蕨类植物性别分化对环境的响应

蕨类植物是维管植物中唯一的孢子体和配子体都能独立生活的类群.同型孢子蕨类配子体的性别分化受到激素和环境因子的影响.生理学研究表明,成精子囊素与赤霉素能诱导雄配子体发育,抑制雌配子体发育;脱落酸阻止成精子囊素诱导的精子器形成;乙烯合成前体ACC促进赤霉素诱导的精子器形成,而乙烯合成抑制因子AOA通过抑制细胞分化来抑制精子器形成.光照对不同种类蕨类配子体分化的影响存在差异.糖类能够促进雄配子体形成,并可加速成熟雌配子体向两性分化.钙离子、钴离子和甲硫氨酸等分别参与了蓝光和赤霉素对配子体性别分化的调控过程.培养密度影响配子体生长及性别表达,高密度下雄性和无性配子体居多,而低密度下两性和雌性配子体居多.近年来的突变体表型分析与分子生物学研究表明,成精子囊素通过影响ANI1、HER、TRA、FEM和MAN等基因的表达调控配子体性别分化.综述了蕨类植物性别分化对环境响应的研究进展.     

假瘤蕨属植物配子体与幼孢子体发育的比较形态学研究

配子体及幼孢子体发育过程对蕨类植物的系统学研究具有重要意义,但在假瘤蕨属植物中较少报道.本研究比较了3种假瘤蕨属植物的配子体及幼孢子体发育过程:孢子均为单裂缝,萌发类型为书带蕨型.原叶体发育为槲蕨型.丝状体2～6细胞,成熟配子体心形,中肋明显加厚.配子体两性,在播种后48 ～ 55 d产生精子器,之后15 ～ 18 d产生颈卵器.播种后80 ～ 100 d,形成胚胎,后者分化出第一叶、第一根和茎端,发育为幼孢子体.配子体边缘分布有单细胞毛状体,配子体腹面分布有单列多细胞的毛状体,以中肋处最多,围绕并保护胚胎和幼孢子体.本属3个种的配子体和幼孢子体,在孢子体积、萌发时间、丝状体和成熟配子体特征以及性器产生时间等方面存在差异.土培条件下的配子体发育不同步,即配子体分批发育,原因为配子体的营养繁殖或孢子萌发不整齐.     

海带雌配子体对维生素C的反应

海带雌配子体在低温(5—10℃)条件下。大部分是单细胞的。本实验表明,在上述条件下,不同浓度的维生素C对海带雌配子体有刺激作用,使胞细长得大些。而较高的浓度能更有效地引起有丝分裂,使大部分雌配子体长成多细胞丝状体,有一部分长成分枝体。这表示海带雌配子体的遗传基础有广泛的反应规范。不同品种的海带雌配子体对维生素C的反应有一致的地方(这是一定变异),有不一致的地方(这是不定变异)。这由于它们的遗传基础有相同之处和不同之处。海带雌配子体在维生素C影响下大大地延长了生长期推迟了成熟排卵,这为细胞学观察杂交育种和单倍体育种提供了有利的条件。     

不同氮、磷配比人工海水对海带胚孢子早期发育的影响

利用不同氮、磷配比的人工海水培养海带胚孢子,观察其对海带早期发育的影响.结果表明：培养于人工海水中的海带胚孢子80%能够正常发育,但与培养于天然海水中的对照组仍存在显著差异,且人工海水中海带胚孢子的萌发和配子体的形成时间滞后,人工海水培养所形成的海带雌配子体数量显著高于雄配子体（P<0.001）;不同氮、磷配比的人工海水对海带胚孢子萌发率的影响不同,N∶P＞15∶1的氮磷比会降低海带胚孢子的萌发率,而缺乏氮或磷营养盐的人工海水则极显著抑制海带胚孢子的萌发（P<0.001）;海带胚孢子能够在人工海水中进行早期发育,但人工海水中的氮、磷营养盐浓度以及氮/磷比均会对海带发育初期胚孢子的萌发率产生影响;人工海水中氮、磷营养盐的缺乏会导致海带配子体形成时间的滞后,并对其雌雄分化产生一定影响.     

雄配子体选择的遗传分化效应及其在植物改良中的应用

在植物世代交替的生活史中,配子体是产生配子和具有单倍数染色体的植物体,并且有自己的遗传表达信息.在配子产生的过程中以及配子结合之前,适者生存的法则对配子发挥着选择作用,只有最适应外界环境条件的配子才能通过竞争性受精并产生合子.雄配子体选择是影响植物遗传分化、演变和遗传多样性的重要因素,被认为是生物进化的有力动力.此外,由于植物基因组中约有2/3的基因表达交错发生在配子体阶段和孢子体阶段,因此雄配子体选择的结果会影响到下一代孢子体的表现型.在育种实践中,利用雄配子体选择对植物进行遗传改良,具有提高选择机率和缩短育种年限等优点.本文主要概述雄配子体选择与孢子体表型的关刎系、遗传分化效应及其在植物遗传改良中的应用,以期为雄配子选择相关研究提供参考     

关于"世代交替"的一些疑惑

世代交替是指一些生物的生活史中有双倍体的孢子体世代与单倍体的配子体世代交替出现的现象, 由于涉及孢子、配子、孢子体、配子体等概念,学生常常容易混淆,并产生一些疑惑,现分析如下:     

被子植物的配子体何在?

答:和蕨类植物一样,被子植物也有世代交替。它们从受精卵开始,经胚、成长的植物体至雄蕊花粉囊中的花粉母细胞和雌蕊的珠心中的胚囊母细胞,为孢子体世代。花粉母细胞经减数分裂形成单核花粉粒即小孢子(进入雄配子体世代)。花粉粒的三个细胞时期(包括花粉管)即为退化的雄配子体;雌蕊的胚囊母细胞减数分裂后,形成的四个胚囊细胞即四个大孢子(即雌配子     

水稻籼粳杂交胚囊败育的遗传分析和基因定位

利用DH系构建的分子图谱及DH系衍生的2个回交群体定位了引起籼粳杂种胚囊败育的2个互补的主效基因esa-1(E1或e1位点)和esa-2(E2或e2位点),它们分别位于第6和第12染色体.在不育基因位点,籼稻基因型为E1E1e2e2,粳稻基因型为e1e1E2E2,杂交后代中基因型为E1E2,E1e2,e1E2的雌配子体正常发育,携带e1e2基因型的雌配子体表现败育.胚囊育性受配子体基因型控制,孢子体遗传背景影响胚囊败育基因的表达.     

荷叶铁线蕨孢子的不同贮藏时间与培养条件对配子体和孢子体形成的影响

研究了荷叶铁线蕨(Adiantum reniforme var.sinense)的不同贮藏时间与培养条件对其配子体发育和孢子体形成的影响,结果表明:荷叶铁线蕨孢子为不含叶绿素孢子,在室温下保存5年以上时间依然具有活力,但不同的贮藏时间对配子体和孢子体的形成具有显著的影响。其中,室温贮藏7d的配子体形成的时间为29d,而贮藏5年的为38d;贮藏7d的孢子体形成的时间为96d,贮藏4个月的为105d。在培养室[(25±1)℃恒温和每天2000~2500lx12h光照]沙基质中,从孢子播种到形成孢子体时间最短,为87d;沙基质比腐殖土更利于孢子体的形成;配子体密度在不超过3株/cm2的情况下,密度越高越有利于孢子体的形成。     

大花君子兰大小孢子发生与雌雄配子体发育的研究

该研究运用常规石蜡切片技术,对大花君子兰(Clivia miniata Regel)大、小孢子发生及雌、雄配子体发育进程进行解剖学观察分析,以探讨君子兰生殖生物学解剖特征,为君子兰种子发育和育种提供理论依据。结果表明：(1)大花君子兰花药4室,具分泌型绒毡层。(2)小孢子母细胞减数分裂的胞质分裂为连续型,小孢子四分体为左右对称型,成熟花粉为二细胞型。(3)倒生胚珠,双珠被,厚珠心和雌配子体发育为蓼型。(4)记录了雌雄配子体发育的对应关系,发现雄配子体发育趋于同步,雌配子体发育不同步。(5)开花散粉时,雌配子体尚有处于四核、八核胚囊的时期;成熟胚囊阶段,中央细胞的2个极核位于反足细胞端,反足细胞呈退化状态。具承珠盘结构。     

麦秆蹄盖蕨（Athyrium fallaciosum）配子体的发育规律及播种密度对配子体性别分化的影响

在组织培养条件下,对麦秆蹄盖蕨（Athyrium fallaciosum）配子体发育的连续过程进行了详细观察。结果表明:麦秆蹄盖蕨孢子为四面体型; 孢子萌发为书带蕨型（Vittaria-type）;原叶体发育为铁线蕨型（Adiantum-type）,成熟原叶体为对称的心形;精子器近圆球形,成熟颈卵器细长,常向原叶体基部倾斜或弯曲。常规播种条件下,发现麦秆蹄盖蕨配子体有雌配子体、雄配子体、雌雄同体配子体和无性配子体类型。配子体的性别随密度不同而呈现一定的变化趋势,雄配子体随密度增大呈上升趋势;雌配子体随密度增大先上升后下降;雌雄同体配子体和无性配子体随密度变化不大。雌配子体和雌雄同体配子体具颈卵器数目一般为10～15个;精子器数目随密度的增大逐渐减少,雄配子体中具有约50个精子器,雌雄同体配子体具有约20个精子器。     

单位点孢子体-配子体互作模型中不育基因的位置和效应的估计方法

水稻籼粳亚种间杂交F1通常表现为高度不育,这种不育性的一种遗传学解释称为单位点孢子体-配子体互作模型.为了研究这种不育性,提出了一种统计方法,可以估计单位点孢子体-配子体互作模型中不育基因位点的位置和效应.该方法利用回交群体中呈现异常分离的标记位点,用最大似然法对不育基因与标记位点之间的重组率和雌配子存活率进行估计.由于所依据的是非连续变异的遗传标记的分离,而不是连续分布的配子育性指标,因此可以避免由育性直接估计所带来的重组率结果的不稳定.     

海带种质资源遗传多样性的RAPD分析

利用RAPD分子标记技术对种质库中保存的19个海带品种(系)的36个海带配子体进行了遗传多样性分析。从100条引物中筛选出16条可扩增出清晰条带的引物,在36个海带配子体中共扩增出362条DNA条带,其中多态性条带比例达99.45%。遗传相似性分析表明,这36个配子体之间的遗传相似性范围为0.682-0.978,以0.756为最低遗传相似系数,可将36个种质材料分为6个大类,UPGMA聚类分析结果表明同一品系的雌雄配子体大部分能聚在一起,品系间遗传多样性较高。     

雌、雄配子体间及雌配子体成员细胞间的通讯

被子植物的双受精是一个复杂而精密的调控过程.成功的受精依赖于配子体的正确发育以及雌配子体与雄配子体间的相互识别.研究表明,雌配子体自身成员细胞间存在广泛的胞间通讯.这种通讯不仅影响不同细胞的发育进程,也决定细胞的发育命运,从而保证雌配子体的正常发育.此外,雌配子体与雄配子体间存在胞间通讯,这种胞间通讯是雌配子体与雄配子体间相互识别的分子基础,精确调控了雄配子体准确进入珠孔、在雌配子体内适时停止伸长、尖端破裂并在特定位置释放精细胞等过程.本文概述了这些方面的最新进展,梳理胞间通讯的途径与信号,并展望了未来雌、雄配子体间及雌配子体成员细胞间通讯的研究方向与可能的应用前景.