提高光敏感雄性不育水稻花粉单倍体育种效率及不育花粉植株育性转换特点的研

比较了（光敏 s/正常品种）F1及F2为供体亲本,对在花药培养时所获得的花粉植株中不育个体／全部花粉植株之比例的影响,结果表明,以F1为供体亲本,在所获得的二倍体花粉植株（A1）中,不育株（长日下）约占20％左右;而从F2分离的不育株为供体亲本,相应的比例为90％左右,对获得不育的花粉植株而言,供体亲本经过F2的选择,在花粉一代中可以提高育种效率3－4倍,指出,以培育光敏感雄性不育系为目的的花药培养,与一般育种之花药培养采用杂种F1为供体亲本不同,不仅应对杂种F2代在长日照条件下不育株的选择,而且应在短日照下对这种不育株作育性转换的双重选择,以这种个体作为花药培养的供体亲本,可以大大提高育种效率。在长日照下表现不育的花粉植株的育性转换具仍多样性,来自同一组合的不育花粉植株在晚造（短日照）条件下,其花粉有的染色,频率高且稳定;有的虽然可变 染色,但频率不高或不稳定或二者兼有;有些却一直不I－KI染色,或即使染色频率也在10％以下,这一结果与收集全国各地15个光敏核不育系在本所同期种植条件下的反应十分吻合,这说明通过花药培养,从特定的组合培育出所需要的光敏／光温互作或温敏型的核不育系的可能性是存在的。     

水稻感光性和光敏不育性的发育遗传关系

在人工气候室控制的光长与温度下,用光敏不育系7001S与早中熟粳稻(Oryza sativa ssp,japoni-ca)感光性弱的“秋光”、“有芒早粳”和“CPSLO-l7”3个品种分别杂交,分析了杂种F_1、F_2植株育性与感光性的表现,以及两者的关系。结果表明:这3个组合的恢复亲本均属于具两对光敏不育的恢复基因的品种。F_1植株均倾向晚熟亲本,说明控制感光性强的基因属于显性。F_2植株在长日照下表现为不育株的感光性均倾向感光性强的亲本;且有不少不育株为晚熟超亲;在少数弱感光性的植株中没有不育株。说明光敏不育基因与感光性基因关系密切,可能两者有连锁关系,光敏不育基因要在感光性基因表达的基础上才能表达。     

光敏感雄性不育水稻的体细胞与花药培养及再生植株性状表现研究

对8个光敏感雄性不育籼稻杂种一代及其亲本花药培养的研究发现,光敏不育粳稻虽然为雄性不育,但其愈伤组织诱导率与植株再生能力不在一般正常粳稻品种之下,为籼稻“新会粘”的28倍。绝大多数光敏不育之籼粳杂种的花药培养能力也是十分高的。在起源于体细胞及花药的光敏不育水稻之再生植株共1146株试管苗中,发现少数在5月下旬及6月上旬抽穗的已表现为完全雄性不育。这些材料之幼穗的第二枝梗分化时(4月下旬至5月上旬)之日长尚不足13小时,远在农垦58S的临界日长14小时之下。在8个组合的籼粳光敏杂种一代花粉植株中,有的组合完全表现为粳型(组合4及7,表2),有的完全表现为籼型(组合2及6),多数则两者兼有。在全部80个愈伤无性系中,单倍体20个,二倍体58个,多倍体2个。58个二倍体无性系申不育的为20个,占34.5%。其中在晚造短日照条件下能转变为可育的有11个,占二倍体的19%,占二倍体不育的55%。所有光敏不育花粉植株,在早造条件下I-KI之花粉染色率与结实率均为0%,在晚造(9月份之后)条件下,能转换为可育。但不同组合、不同无性系之间育性转换的频率与稳定性差异颇大。     

粳稻杂交育种中应用花粉植株的某些优点和存在问题

1976年用花药培养方法从粳稻F_1杂种获得600余丛花粉绿苗,诱导率平均为5％。在长成的花粉植株中,自发加倍的二倍体约占50％。 在生长于温室的自发加倍二倍体花粉植株(H_1)与生长于大田的后代(H_2)之间,观察到抽穗日期有显著相关(n=37,r=0.714),千粒重有相关但不显著(n=37,r=0.301),结实率无相关,这种情况部分与花粉植株H_1的倍数性混乱有关。 114个花粉植株H_2株系中只有二个株系出现明显分离。由一个F_1杂种产生的花粉植株之间,性状的变异很宽,数量性状呈连续正态分布,超亲变异很明显。相当部分株系的抗稻瘟病性劣于亲本。 从二个F_1杂种的78个花粉植株中选出二个有良好耐寒性与抗稻瘟病的品系。对它们的农艺性状进行二年观测,未见生活力衰退。 认为,由粳稻杂种F_1所培养的花粉植株的纯合性与类型多样性有利于优良重组体的准确选择与迅速稳定,目前主要是产生二倍体花粉植株的效率太低限制了花粉植株有成效地应用。     

水稻花粉植株的遗传学研究

对自1972年以来,通过花药培养所获得的近千株花粉植株的倍数性和部分来源于杂种F_1的花粉植株的纯合性及性状遗传规律进行了研究。结果观察到60％的花粉植株为能正常结实的二倍体。90％来自F_1的花粉植株的后代是整齐一致没有分离的,也即在遗传上是纯合的。其余10％来自F_1的花粉植株的后代或在性状上、或在能育性上、或同时在性状与能育性上发生分离。但性状分离一般都较简单,与F_2的分离有明显区别。对来源于同一杂交组合F_1的49个花粉植株的四个性状的重组与分离的规律,以同组合F_2植株为对照,进行了研究。结果两者表现基本相似。说明杂种F_1的各种小孢子发育为花粉植株的机率是相同的,没有发现在培养过程中不同基因型的花粉间有明显的竞争。 通过花粉单倍体育种已培育出二个粳稻新品种在生产上繁殖推广。     

六倍体小黑麦与普通小麦杂种F_1花粉植株的细胞遗传学研究

用六倍体小黑麦Rosner与普通小麦科冬58的杂种F_1为材料进行了花药培养。观察了27株花粉植株根尖细胞的染色体,其中有17株非整倍体、9株混倍体和1株单倍体。从花粉植株PMC的染色体构型表明,在单倍水平的植株中以单价体为主,在二倍水平植株中以二价体为主。用Giemsa显带技术鉴定花粉植株的染色体组成,其中黑麦染色体为2—7条,小麦染色体为18—21条。提示用花药培养的方法,可以将六倍体小黑麦与普通小麦杂种F_1理论上可以形成的花粉的染色体组成在植株水平显现出来。     

基因型对春麦花粉植株诱导率影响的研究

花药培养中,不同基因型供体对于花粉植株的影响很大.几年来的研究结果表明,用花培品系做亲本配置杂交组合;不同世代的基因型,尤其是F_1代花药供体植株;亲本基因型在提高花粉愈伤组织出愈率、花粉绿苗分化及花粉绿苗率方面均有明显的效果.     

花药培养对籼稻两用核不育系培矮64S的提纯与改良

以籼稻两用雄性核不育系（简称两用系）培矮６４Ｓ为供体,通过花药培养,获得了２６个愈伤系共１９６９株花粉植株。根据花粉一代（Ｈ１）的倍性和育性,可把它们分为三种类型,即ａ）单倍体：有１个愈伤系４１株全为单倍体植株;ｂ）不分离型：有１９个愈伤系的群体育性不分离,全部植株均在不育期表现败育,其它性状有差异但不显著;ｃ）分离型：其余６个愈伤系表现分离,其中３个各有２－７株单倍体植株出现,并且这些愈伤系中均     

亚洲棉同源四倍体与陆地棉杂交和回交后代育性遗传的研究

为培育棉花细胞质雄性不育系,从1973年起用陆地棉与人工加倍获得的中棉同源四倍体杂交,以杂种(F_1)为母本,连续用陆地棉作为轮迴亲本回交,1979年获得F_1及四次回交后代,以此为材料研究F_1及其回交后代的育性遗传。中棉同源四倍体雄性全不育,用陆地棉花粉授粉可以成铃,成铃率显著高于中棉二倍体×陆地棉。中棉同源四倍体×陆地棉的F_1雌性高度不育,雄性完全不育;BC_1F_1雌雄配子育性更低于F_1;BC_2F_1雌配子育性迅速恢复,雄配子仍不育;BC_3F_1和BC_4F_1雌配子育性继续提高,雄配子育性发生分离,由BC_2F_1不育株所产生的BC_3F_1群体中,雄性不育株率为17.5％,由BC_3F_1不育株所产生的BC_4F_1群体雄性不育株率达66.6％。对F_1及回交各世代花粉粒形态和生活力作了鉴定,同时对F_1及回交各世代的花粉母细胞减数分裂行为进行了观察。     

春小麦花培育种的遗传研究初报

春小麦是我省主要粮食作物,1987年将花药培养的一系列技术应用于育种,先后通过花药培养出一系列品系,已有品系参加省级品种区域性试验。 本文对花培育种的遗传研究表明:对植株诱导率的影响,即不同生态型、基因型F_1花药受不同年份,同时受不同生态区的不同地点,影响出愈率,分化率;供体植株基因型,以花培品系为亲本组合,其平均诱导率均高于不含花培品系的组合,说明小麦再生能力是花培育种的一个特点。不同世代供体基因型,几年来,我们彩用F_1代供体杂种,是提高诱导率和缩短育种年限的有效措施。花粉植株的遗传与变异是育种工作所注目的。     

Abnormality in Male Organ Development and Fertility of Photoperiod sensitive Genic Male Sterile Rice Plants Under Short Day Condition

Ten photoperiod-sensitive genic male sterile rice (PGMSR) lines were studied to observe the development of male organs of their short day (SD) plants. The results were shown as follows: 1 ) The self seed-setting rate and the percentage of fertile pollen of these PGMSR lines were much lower than those of the controls. 2) All the male sterile line plants had variant barriers in anther dehiscing and pollen scattering. In addition, some of their stigmas were devoid of pollen, and some self pollen grains on their stignas germinated weakly. 3) Female fertility of those plants was believed to be normal through observation in their embryo sac development and cross seed-setting rate. The authors deduced that the male sterile gene expression becomes the major factor for low rate of self seed-setting of PGMSR plants under SD condition.     

起源于组织培养的籼稻雄性不育体细胞无性系变异

IR8及IR54的成熟种子与幼穗培养在MS培养基,蔗糖6％附加生长刺激素及其它成分的条件下,在再分化植株第一代(R_1)中各发现了1株雄性不育突变(其中来自IR54的1株为育性嵌合体)。在IR24及IR54体细胞无性系第二代(R_2)各发现1个株系分离出雄性不育与育性正常两类植株。上述雄性不育有花粉败育与无花粉型两类。IR24对无花粉型的雄性不育(来自IR54)为半恢复。F_1及R_2代的育性分离完全符合15/16∶1/16的模式,表明雄性不育为两对独立的核基因所控制。通常雄性不育是通过杂交(包括远缘与品种间)理化诱变或自发突变产生的。最近在烟草上通过原生质体融合也获得了雄性不育。但从体细胞培养的无性系及其后代中获得雄性不育的突变,本研究乃属首次。     

mRNA differential display between sterile and fertile anther of rice and analysis of cDNA differential fragments

Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｍａｌｅｓｔｅｒｉｌｉｔｙ(ＣＭＳ)ｉｎｈｉｇｈｐｌａｎｔｓｉｓａｍａｔｅｒｎａｌｌｙｉｎｈｅｒｉｔｅｄｔｒａｉｔｔｈａｔｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｖｉａｂｌｅｐｏｌｌｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｖａｌｕａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｙｂｒｉｄｓｅｅｄｓ.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＭＳｒｉｃｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｙｂｒｉｄｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｈａｓａｌｒｅａｄｙｂｅｅｎａｖａｉｌａｂｌｅｉｎＣｈｉｎａｓｉｎｃｅ1976.Ｉｎｒｅ…     

灯盏花雄性不育种质鉴定与花药发育的细胞学研究

对云南泸西栽培灯盏花群体进行调查,发现了灯盏花雄性不育种质个体,其出现频率约为1.06×10-4.对所发现的灯盏花不育株形态特征及其花药发育过程进行了观察,并对花粉活力进行鉴定.结果显示:(1)灯盏花不育株根、茎、叶形态与正常可育植株基本相似,管状花小,花丝短,花药瘦小,无花粉粒散出或花粉无活力.(2)灯盏花在其花药发育的小孢子母细胞时期、四分体时期、小孢子时期和单核早期,由于绒毡层细胞液泡化、提前解体,不能为小孢子或花粉发育提供所需物质,导致小孢子母细胞和四分体解体,产生无花粉的花药;或小孢子和单核花粉胞内降解,形成不同形状和外壁纹饰的败育花粉.研究认为,灯盏花花药绒毡层异常是其花粉败育的主要原因.     

Targeted mutagenesis of a conserved anther‐expressed P450 gene confers male sterility in monocots

Targeted mutagenesis using programmable DNA endonucleases has broad applications for studying gene function in planta and developing approaches to improve crop yields. Recently, a genetic method that eliminates the need to emasculate the female inbred during hybrid seed production, referred to as Seed Production Technology, has been described. The foundation of this genetic system relied on classical methods to identify genes critical to anther and pollen development. One of these genes is a P450 gene which is expressed in the tapetum of anthers. Homozygous recessive mutants in this gene render maize and rice plants male sterile. While this P450 in maize corresponds to the male fertility gene Ms26, male fertility mutants have not been isolated in other monocots such as sorghum and wheat. In this report, a custom designed homing endonuclease, Ems26+, was used to generate in planta mutations in the rice, sorghum and wheat orthologs of maize Ms26. Similar to maize, homozygous mutations in this P450 gene in rice and sorghum prevent pollen formation resulting in male sterile plants and fertility was restored in sorghum using a transformed copy of maize Ms26. In contrast, allohexaploid wheat plants that carry similar homozygous nuclear mutations in only one, but not all three, of their single genomes were male fertile. Targeted mutagenesis and subsequent characterization of male fertility genes in sorghum and wheat is an important step for capturing heterosis and improving crop yields through hybrid seed.     

水稻温敏核不育突变体0A15-1的育性表现及遗传学研究

水稻细胞质型雄性不育系IR69700A的幼穗经离体培养,获得一个体细胞克隆突变体0A15-1。经短日照和低温处理表明,0A15-1具有在高温下不育和低温下转为可育的特性,是一例温敏不育突变体。花粉染色显示0A15-l属于典败型不育。通过与明恢63、优B和广陆矮等多个父本的杂交,其F2和BC1群体的育性分离比都揭示0A15-1的不育性状受一对隐性核基因控制,并且为孢子体型雄性不育。该新种质可以用于对相关温敏核不育基因进行分子标记及用于两系法生产杂交水稻。     

以基因枪介导获转ps1—barnase基因的工程雄性不育水稻植株

以ps1-barnase(brn)为目的基因,pHcintG(PG)为选择/标记基因进行共转化,以PDS-1000-氦气基因枪介导,将brn及PG基因转化到水稻台北309及秋光的核DNA中,得到了转ps1-barnase基因的工程雄性不育植株。以悬浮细胞作为基因枪轰击的靶材料,转化植株再生频率较初级愈伤组织的为高。转brn基因植株的其他主要性状与供体亲本无显著差异,但却表现不育。其不育的程度在不同的植株之间表现不同。在转brn基因植株中观察到全不育(占全部brn阳性植株的40.6％)、高不育(占15.6％)及半不育的个体(占43.7％)。全不育的转基因植株自交完全不能结实(结实率为零),除个别植株外,花粉完全不被I-KI染色;而人工授以正常的花粉则可以获得杂交种子。而brn基因的阴性植株及未进行转化的对照植株则完全可育,表明转基因植株之雄性不育乃brn基因所致。结果表明,brn基因在水稻中是完全可以正常表达的,其表达的时期推测在花粉母细胞减数分裂前至花粉形成之间的整个时期。     

日照长短和脯氨酸处理对光敏核不育水稻花药培养的影响

本试验对粳型光敏核不育系Ｎ５０４７Ｓ、７００１Ｓ、Ｎ５０８８Ｓ和ＨＰ１３Ｓ、常规粳稻品种渐农大４０和０２４２８及由它们所配制的Ｆ１杂种进行花药培养,主要结果如下：不同光敏核不育系及其杂种Ｆ１出愈率、绿苗率和培养力存在明显差异;光敏核不育系的花培效率并不一定比非光敏核不育系低;无论光敏不育系还是非光敏核不育系,长日都比短日处理具更高的愈伤组织诱导率,光敏核不育系长日下生长取样接种,脱分化培养基中添加     

雄性不育与可育楸树花发育的细胞学比较研究

楸树（Catalpa bungei C.A.Meyer.）属紫葳科(Bignoniaceae)梓树属(Catalpa),落叶乔木,是我国特有的珍贵优质用材树种。本文用石蜡切片法对可育株和雄性不育株楸树的大、小孢子发生及雌、雄配子体发育过程进行了详细地比较观察。结果表明：可育株和不育株楸树雌蕊的发育基本相同,胚珠倒生,薄珠心,单珠被,胚囊发育为蓼型。可育株雄蕊花药四室,药隔薄壁组织发达;异型绒粘层,由药壁绒粘层和药隔绒粘层组成;花药壁表皮细胞在小孢子母细胞减数分裂前后开始径向伸长加厚,直到花药开裂并不降解,这可能与花药开裂有关;成熟花粉为四合花粉。雄性不育株花药的早期发育到次生造胞细胞时期与可育雄蕊的相同,小孢子母细胞减数分裂前绒毡层发育不充分;四分体时期,绒毡层细胞高度液泡化,细胞质稀薄,已提前降解,小孢子四分体因绒毡层结构和功能异常而不能正常发育,因此楸树雄性不育为结构型雄性不育。