高羊茅花粉母细胞减数分裂及其雄性不育的细胞生理学研究

为探讨高羊茅雄性不育株A22013189的小孢子发育过程及其败育的生理学机理,以可育株189为对照,对其结实能力、花粉活力、花粉母细胞减数分裂进程中的染色体行为及生理生化特征进行研究。结果表明:(1)不育株A22013189花粉数量少,花粉粒空瘪皱褶,自交不结实,在杂交中作父本获得杂交后代的可能性极小。(2)从减数分裂前期Ⅰ至四分体时期,不育株A22013189花粉母细胞存在大量落后染色体、染色体桥和断片、微核、单价染色体、不均等分离、染色体分裂不同步、游离染色体、三分体、60°纺锤体、染色体缺失等异常现象,初步分析这些小孢子异常分裂是导致高羊茅花粉败育的细胞学原因之一。(3)不育株A22013189的可溶性蛋白质、可溶性糖含量在整个发育时期都显著低于同期可育株189;苗期至造孢细胞期,A22013189游离脯氨酸含量与可育株189无显著差异,但减数分裂期至花粉成熟期,A22013189游离脯氨酸含量却显著低于同期可育株189;苗期至造孢细胞期,A22013189丙二醛含量显著低于同期可育株189,但小孢子进入减数分裂期后,A22013189丙二醛的增加速度和积累量明显高于同期可育株189。研究发现,高羊茅雄性不育株花粉母细胞减数分裂染色体行为异常,生长发育过程存在物质能量代谢降低,有害物质积累现象。研究结果对于高羊茅败育机理研究及杂交育种亲本选择有重要的理论指导意义。     

青花菜花粉母细胞减数分裂及雄配子体发育

采用染色体制片及爱氏苏木精染色-冬青油透明技术对青花菜花粉母细胞减数分裂及雄配子体发育过程进行了细胞学研究.结果表明:花粉母细胞减数分裂的细胞质分裂为同时型,四分体为正四面体型或十字交叉型;中期Ⅰ和中期Ⅱ,少数细胞可见赤道板外染色体;后期Ⅰ和后期Ⅱ部分细胞出现染色体桥及落后染色体;四分体时期可观察到二分体、三分体及含微核的异常四分体.雄配子体发育过程包括2次有丝分裂,成熟花粉为3细胞型,具3个萌发孔.减数分裂过程中染色体行为异常的花粉母细胞约占10.28%;雄配子体发育过程中异常频率约为3.2%,败育主要发生在单核期.     

黄瓜花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育的细胞学研究

以南方型和北方型两个生态型黄瓜为材料,用改良的染色和制片方法,较为系统的研究了黄瓜花粉母细胞(PMC)减数分裂及其雄配子体的发育过程。结果表明：①黄瓜减数分裂属于同时型胞质分裂,双线期染色体具有明显的交叉节并呈现出较易识别的棒状或环状形态,在末期Ⅰ和末期Ⅱ有多核仁和核仁融合现象;②在四分体时期的小孢子成十字交叉形(decussate type),而非四边形(isobilateral type);③雄配子体发育过程中观察到两核居中期的特殊现象,在核居中期小孢子只有一层壁,而在核靠边期小孢子出现了两层壁;④黄瓜的成熟花粉粒属于两核花粉粒。     

关苍术花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育研究

以关苍术为材料,采用染色体压片和卡宝品红染色相结合的方法对花粉母细胞分裂过程及雄配子体发育过程进行了系统观察,为关苍术细胞遗传学的深入研究提供科学依据。结果表明:(1)关苍术减数分裂进程与花蕾大小有密切关系,在花蕾4~12mm时,进入减数分裂时期;(2)在同一花蕾甚至同一花药中的不同花粉母细胞减数分裂表现不同步性;(3)减数分裂过程中正常四分体占85.14%,以十字型为主;(4)关苍术减数分裂异常率为7.71%,存在染色体片段、落后染色体、染色体桥、分裂不同步及多分体等异常现象;(5)雄配子体进行2次有丝分裂,成熟花粉为3-细胞型,外观有3条萌发沟。研究认为,关苍术同一花蕾不同花药间的减数分裂不同步性可以延长其花期,增加授粉几率,是一种适应环境条件的进化表现;减数分裂过程中发生的染色体桥、落后染色体、染色体片段及多分孢子等异常现象是导致部分花粉败育的主要原因之一。     

百合花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育观测

以百合“Siberia”品种为材料,采用染色压片法对花粉母细胞减数分裂和雄配子体形成进行了系统的细胞学观察,结果表明：百合花药6枚,花药4室,胞质分裂方式为连续型,四分体小孢子排列方式为四面体型和十字型,成熟花粉为二细胞型,具1个萌发沟。百合同一植株、同一花蕾乃至同一花药,能观察到2～4个分裂相,减数分裂具不同步性,这是适应环境的一种进化表现,对其种群繁殖具有重要意义。     

羽衣甘蓝花粉母细胞减数分裂及雄配子体发育观察

采用常规压片法对羽衣甘蓝花粉母细胞减数分裂及雄配子体发育进行了细胞学观察,结果显示:羽衣甘蓝减数分裂类似甘蓝种,细胞质分裂为同时型,四分体以正四面体型或十字交叉型为主;终变期有9个二价体,此时可进行染色体计数;中期Ⅰ和Ⅱ少数细胞中可见赤道板外染色体,后期Ⅰ和Ⅱ存在落后染色体,四分体时期可观察到少量含微核的异常四分体;单核靠边期时花蕾长度约为2.0~2.2 mm,小孢子经过发育最终成为3-细胞型花粉并具3个萌发孔,成熟花粉中败育花粉比率为1.3%.     

不结球白菜花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育

采用荧光染色法研究了不结球白菜花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育过程.结果表明:(1)不结球白菜花粉母细胞减数分裂的胞质分裂方式为同时型,终变期二价体多为棒状和环状.后期Ⅰ出现少量染色体落后现象,中期Ⅱ纺锤体排列方式有垂直型、平行型和八字型,四分体排列方式有十字交叉型、左右对称型和四面体型.终变期、中期Ⅰ和中期Ⅱ是染色体数目鉴定的最佳时期.(2)1.5～2.49 mm长的花蕾中花粉处于单核早期至中期,2.5～3.0 mm长的花蕾中花粉处于单核靠边期至2核早期.花蕾长2.0～3.0 mm可作为花药培养或小孢子培养的取材依据.     

甜瓜花粉母细胞减数分裂及雄配子体的细胞学研究

以薄皮和厚皮类型甜瓜为试材,采用改良的染色体制片方法,系统观察了甜瓜花粉母细胞的减数分裂及雄配子体发育的过程,结果表明:(1)甜瓜细胞核减数分裂的同步性较高,细胞质是同时型分裂,在细胞核分裂的过程中,核仁在前期Ⅰ到中期Ⅰ逐渐消失,在前期Ⅱ再次出现,随后消失,染色体在前期Ⅰ到中期Ⅰ逐渐收缩,变得清晰,至末期Ⅰ变得模糊,在前期Ⅱ再次清晰;(2)2种类型甜瓜终变期的染色体构型都以环状二价体为主;(3)在后期Ⅱ,观察到染色体的垂直和平行2种分离方式;(4)在前期Ⅰ和前期Ⅱ,伽师瓜"形成了多个较小的核仁,呈现一定的特殊性;(5)雄配子体发育经历了单核期和双核期,最后形成了成熟的花粉粒.研究表明,薄皮和厚皮类型甜瓜减数分裂的染色体行为基本一致,没有明显差异;伽师瓜"的核仁数量表现特殊可能与其长期的生态适应性有关.     

鱼腥草花粉母细胞减数分裂特征及其育性研究

为深入了解鱼腥草花粉母细胞的减数分裂特征与花粉育性的关系,该研究采用卡宝品红染色法对2个鱼腥草居群花粉母细胞的减数分裂过程进行观察,并采用氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法、I2-KI染色法、B-K培养基培养法及荧光显微镜观察法来检测鱼腥草花粉的活力及萌发率。结果发现:(1)鱼腥草减数分裂的进程与花序大小、花药颜色、花药长度均有密切的关系。(2)2个居群的鱼腥草中花粉母细胞减数分裂过程正常占88.2%,有11.8%的花粉母细胞减数分裂异常。(3)减数分裂异常表现在减数分裂过程中出现微核、落后染色体、染色体桥、不均等分离、多分体等现象,并发现在二分体阶段及单核花粉发育过程中存在细胞融合。(4)2个居群的鱼腥草花粉活力均不超过1.5%,花粉几乎不萌发。研究认为,鱼腥草花粉育性低的主要原因是单核花粉的发育过程异常,而非鱼腥草花粉母细胞减数分裂异常所致。     

稻类雄性不育系的花粉败育途径研究

对水、旱稻５ 个两系不育系和１ 个三系不育系的花粉败育途径的观察发现,野败三系不育系珍汕９７Ａ 和３ 个两系不育系是以核退化为典型特征的花粉败育途径,其败育时期发生在单核晚期。新选育成的旱稻昆植Ｓ－１ 和水稻昆植Ｓ－２两个两系不育系则是以核增生为典型特征的花粉败育途径。对两类花粉败育途径的细胞学特点和不育的稳定性进行了比较分析     

桔梗根的发育解剖学研究

以桔梗(Platycodon grandiflorum A.DC)根为材料,运用石蜡切片和半薄切片法对其根的发育过程及结构进行解剖学观察,并对不同年限根的结构进行了比较。结果表明:桔梗根的结构发育过程包括原生分生组织、初生分生组织、初生生长和次生生长4个阶段。其原生分生组织由3群原始细胞组成,表现出典型分生组织的细胞学特征;初生分生组织包括根冠原、表皮原、皮层原和中柱原;初生结构由表皮、皮层和中柱组成,其中皮层薄壁细胞占主要地位,初生木质部为二原型;次生生长主要依靠维管形成层和木栓形成层的活动来完成,其次生结构从外到内由周皮和次生维管组织组成,次生维管组织占主导地位,其中以薄壁细胞为主,维管分子少量,分散在薄壁组织中。不同年限的根的结构基本相同,但它们在主根长度和直径、周皮厚度、木质部与韧皮部面积之比等方面存在差异。     

氮素形态配比对桔梗硝酸盐和亚硝酸盐动态积累及营养品质的影响

以桔梗（Platycodon grandiflorum）为试验材料,通过盆栽试验研究了等氮条件下6种氮素形态及铵硝氮配比(NH⁺₄ N/NO^-₃ N=100∶0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100、CO(NH₂)₂)对桔梗根中硝酸盐、亚硝酸盐动态积累以及营养、药用品质的影响。结果显示：（1）桔梗根中硝酸盐及亚硝酸盐积累量以铵硝比为25∶75处理下最低;硝酸盐积累量随栽培时间的增长呈上升趋势,尤其在10月采收时显著增加,亚硝酸盐变化趋势则与之相反。（2）桔梗根中Vc含量在全硝态氮处理下最高,可溶性多糖含量在铵硝比为50∶50处理下最高,而可溶性蛋白及总游离氨基酸含量均在铵硝比为75∶25处理下达到最大值。（3）桔梗根中N、Cu、Mn、Zn积累量在酰胺态氮处理下最高,其Fe、Mg、Cu积累量在铵硝比为75∶25处理下最大。（4）桔梗根中总黄酮含量随营养液中硝态氮比例增加而呈下降趋势,并在酰胺态氮处理下达到最大;桔梗多糖及桔梗总皂苷含量均在铵硝比为25∶75处理下有最大值。研究发现,在铵硝比为25∶75处理下,桔梗根中硝酸盐及亚硝酸盐含量最低,桔梗多糖及总皂苷积累量最高,且Vc、游离氨基酸等品质指标含量也较高,有利于桔梗品质的提升;由于10月采收时桔梗根中硝酸盐含量显著增高,桔梗采收前不宜大量追施氮肥。     

桔梗雄性不育花药的发育解剖学研究

通过田间观察和石蜡切片法对桔梗不育和可育花药的形态及其解剖结构进行了比较研究,结果表明:桔梗可育和不育花器形态、花药长度无明显差异,而开花后,可育花药饱满、有光泽、有花粉粒散出,不育花药皱瘪、无光泽、无花粉粒散出;不育花药绒毡层提前退化解体,导致小孢子发育异常。     

保水技术对干旱胁迫下桔梗种子萌发及幼苗生长和生理特征的影响

以完整饱满的桔梗种子为材料,采用沙培控水方法进行盆栽实验,在沙粒(500g/盆)中分别均匀混入不同浓度梯度的保水剂(SAP)、保水剂与Na基膨润土(SAP+Na)、保水剂与Ca基膨润土(SAP+Ca)共3种保水处理技术,研究了不同保水技术对桔梗种子萌发以及幼苗生长、抗旱生理指标的影响。结果显示:1g SAP、(1+9)~(1.5+2)g SAP+Na、(1+9)g SAP+Ca均可显著提高桔梗种子的萌发,促进根系的生长速率,增加叶片中的相对含水量,增强叶片SOD、CAT活性,提高叶片游离脯氨酸、可溶性多糖及可溶性蛋白含量,减少干旱胁迫对细胞膜的破坏,有效降低了相对电导率,同时,处理提高了叶片中叶绿素与类胡萝卜素含量,增强了叶片产生光合色素的能力,有效增加ASA、GSH的含量,从而可抵御干旱造成的氧化胁迫,但随着混施浓度的增大,桔梗叶面抵御干旱胁迫的能力则会下降。研究表明,混施一定浓度SAP、SAP+Na和SAP+Ca可有效提供桔梗种子萌发所需适宜环境,减轻干旱胁迫对桔梗幼苗的伤害,且保水剂中混施Na基膨润土或者Ca基膨润土比单纯施保水剂效果更加明显。     

‘马哈利’樱桃雄性不育细胞学观察

运用常规石蜡切片技术,以‘马哈利’樱桃雄性不育株和可育株的花芽为试验材料,对其小孢子和雄配子体的发育过程进行观察研究,运用扫描电镜对其花药和花粉进行观察,并分析‘马哈利’樱桃雄性不育的花粉发育过程及其发生原因。结果显示:(1)不育株与可育株的花粉发育形态在花粉母细胞时期没有差别,均可形成正常四分体。(2)四分体时期之后,不育株的绒毡层细胞膨大并向药室中央挤压,接着与小孢子粘连在一起,小孢子因得不到发育所需要的物质和空间而和绒毡层一起降解消失。(3)扫描电镜观察表明:不育株花药和花粉均呈现干瘪萎缩的形状,可育株花药四腔形状明显,花粉清晰可见萌发沟。研究表明,马哈利樱桃种内存在雄性不育系类型,‘马哈利’樱桃雄性不育与绒毡层细胞异常膨大和提前程序性死亡有关,进而造成了小孢子的异常发育并发生败育现象,研究结果对于樱桃杂交育种亲本选择以及樱桃苗木繁育生产具有重要的理论指导意义。     

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.