三倍体芍药品种花粉母细胞减数分裂行为观察与比较

芍药是中国传统名花,我国品种均为二倍体,培育多倍体新品种是一项长期的育种目标。本研究选取3个芍药三倍体新品种,采用植物染色常规压片法观察其花粉母细胞的减数分裂情况。结果显示:(1)同一品种不同花蕾直径大小的花粉母细胞所处的分裂状态不同,同一品种同一花蕾直径大小花粉母细胞有不同步分裂现象,但大多数表现为相同的分裂相;(2)不同品种的相近花蕾直径大小所处的分裂时期也不同,有比较显著的差异,因此直径不能作为判断减数分裂时期的唯一的标准;(3)三倍体品种花粉母细胞减数分裂存在单价体、三价体、染色体桥、染色体不均等分离等染色体异常行为,这些异常行为使一些遗传物质缺失或最终形成二分体或三分体,导致三倍体花粉的育性非常低。该研究为掌握芍药三倍体减数分裂规律及多倍体育种奠定了细胞学基础。     

OT杂种系百合品种‘Cocossa’小孢子败育细胞学研究

以OT百合‘Cocossa’为材料,采用醋酸洋红染色烤片法和石蜡切片法,对该品种花粉母细胞减数分裂过程以及绒毡层在花粉母细胞发育过程中的变化进行系统的细胞学观察。研究发现:(1)当百合花蕾长度在2.5~4.5 cm时,花粉母细胞处在减数分裂时期。(2)在花粉母细胞减数分裂的过程中,出现了较多染色体异常现象:中期Ⅰ出现染色体环;后期Ⅰ出现了滞后染色体和染色体桥;在末期Ⅰ和末期Ⅱ细胞出现不均等分裂和微核;处于同一花蕾和同一花药的花粉母细胞减数分裂具有不同步性,能同时观察到2个不同时期的分裂相;形成畸形、无核、多核的异常小孢子。(3)在末期Ⅱ和单核花粉粒时期,绒毡层延迟降解,引起多核花粉粒、畸形花粉粒以及花粉粒自溶现象。结果表明:OT百合‘Cocossa’小孢子败育是花粉母细胞异常减数分裂与绒毡层异常降解共同导致的。     

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。     

蝽科精巢细胞减数分裂染色体行为及其反映的属种间亲缘关系

为探讨蝽科精巢细胞减数分裂各时期染色体形态和行为差异, 以及据此反映的属种间亲缘关系, 采用常规染色体制片法对蝽科6属9种精巢细胞减数分裂各期染色体形态特征、 行为及精子的形成进行了观察和比较研究。结果表明： 蝽科精巢细胞为交叉型减数分裂, “O”型交叉为其典型交叉减数分裂形式。各属种减数分裂各期染色体行为相似, 但形态不同。减数分裂各期染色体形态、 排列方式, 中期染色体相对长度、 组成与核型以及精子形态等特征具有属种间差异性。蝽科精巢细胞中期Ⅰ染色体组平均相对长度都为12.5, 在进化过程中染色体组长度信息总量不变。基于染色体相对长度的聚类分析结果显示, 菜蝽属Eurydema、 麦蝽属Aelia、 珠蝽属Rubiconia和条蝽属Graphosoma亲缘关系密切, 而二星蝽属Stollia与果蝽属Carpocoris关系较近。     

斑叶蒲公英的核型分析和花粉母细胞的减数分裂观察

采用根尖压片法确定斑叶蒲公英的染色体数目,通过分析斑叶蒲公英核型及花粉母细胞减数分裂过程,以确定其倍性水平。结果表明:(1)斑叶蒲公英根尖细胞染色体数目为32条,核型公式为2n=3x+x′=32=(18m+6sm)+(3m+4sm+1T),属于2A型。(2)斑叶蒲公英花粉母细胞减数分裂为同时型胞质分裂,四分体的排列方式以正四面体型居多,十字交叉型偏少,偶见左右对称型。(3)前期Ι染色体的构型复杂,中期Ι和中期Ⅱ有赤道板外染色体;后期Ι和后期Ⅱ出现落后染色体、染色体桥及断片;后期Ⅱ和末期Ⅱ还出现染色体分离不同步及不均等分裂的现象;四分体时期出现二分体、三分体、含微核的异常四分体及多分体等异常现象。(4)对其花粉进行离体萌发试验,花粉萌发率只有26.3%,说明斑叶蒲公英是异源四倍体,32条染色体不均等的减数分裂异常,造成花粉活性较低。     

小麦体细胞再生株（R1）的染色体变异分析

本文研究了普通小麦(Triticum aestivum)、“宁麦三号”等5个基因型的体细胞再生株(R_1)减数分裂各期的染色体异常行为。结果表明:再生株 R_1代有丝分裂时表现为染色体数量上的变异,最常见的有2n-2类型,其次是2n-1类型,也有少数为2n 1和2n-4等变异类型;再生株 R_1花粉母细胞减数分裂过程中出现单价体、多价体、染色体桥、落后染色体、断片和微核等异常现象,并与各基因型细胞遗传程度上差异有关。     

同源四倍体矮牵牛花粉母细胞减数分裂观察

以同源四倍体矮牵牛06P-12为材料,采用常规压片法对花粉母细胞减数分裂过程及染色体行为进行了观察研究,以探明同源四倍体矮牵生育性降低的细胞学原因.结果显示:花粉母细胞减数分裂过程与二倍体基本相同但有其特殊性,主要表现在:终变期染色体的构型复杂,有四价体、三价体和单价体;中期Ⅰ和中期Ⅱ有赤道板外染色体;后期Ⅰ和后期Ⅱ出现落后染色体、丢失染色体、染色体桥及不均等分裂的现象;四分体时期出现一分体、二分休、三分体以及含微核的异常三分体、四分体、多分体.花粉母细胞减数分裂过程中正常细胞平均达78.6%,异常细胞频率平均为21.4%.研究表明,同源四倍体矮牵生育性降低的细胞学原因是减数分裂过程中染色体行为异常.     

长春蒲公英雄性不育株形态学观察与败育细胞学研究

在长春蒲公英(Taraxacum junpeianum Kitam.)株群中发现雄性不育现象,为研究其败育机理及特点,探寻其不育基因,采用形态观察法、石蜡切片技术和染色体压片法,对长春蒲公英野生型及其雄性不育株的花药发育过程和花粉母细胞减数分裂过程进行了观察。结果表明:(1)长春蒲公英雄性不育株花药中部发红、干瘪、无花粉散出。与野生型比较,雄性不育株雄蕊更短,子房更窄,种子形态更加狭长;(2)长春蒲公英雄性不育株败育时期为四分体到单核小孢子前期,败育方式为小孢子自身异常发育,绒毡层异常分解,互相粘连败育;(3)长春蒲公英雄性不育株花粉母细胞减数分裂二分体时期出现落后微核,随后产生极少四分体,并且四分体产生大量染色体桥,小孢子营养物质流失,彻底败育。因此,长春蒲公英雄性不育株败育彻底、稳定,并且有种的特点。小孢子自身异常发育和绒毡层异常分解是导致败育的主要原因。     

黑芥与花椰菜体细胞杂种花粉母细胞的减数分裂不同步及染色体行为异常

本研究对黑芥与花椰菜体细胞杂种及其双亲的花粉母细胞减数分裂行为进行了观察和比较,结果表明黑芥与花椰菜的花粉母细胞减数分裂同步性很高,而其体细胞杂种表现出明显的减数分裂不同步,各杂种不同株系间减数分裂不同步的程度与跨度各异.减数分裂不同步发生是由于为部分花粉母细胞在减数分裂某一时期发生停滞或推迟,这一时期(或第一个停滞时期)主要发生在第一次减数分裂的前期.花粉母细胞发育虽不同步,但最后均完成减数分裂形成花粉粒,所形成的花粉粒的活性相差甚远.此外,研究结果还显示,体细胞杂种有着较高的减数分裂染色体行为异常频率,尤其是在中期Ⅰ后.主要表现为减数分裂中期Ⅰ的染色体的早迁、后期Ⅰ和后期Ⅱ的染色体滞后及染色体不均等分离、四分体时期的异常等现象.花粉粒的活性与减数分裂时期染色体行为异常程度有关,染色体行为异常及微核现象出现的频率越高,相对的花粉粒活力也越低.     

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.     

外来入侵种--紫茎泽兰花芽分化和胚胎学研究

应用石蜡切片法对紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)从花芽分化到胚胎形成的全过程进行系统观察,结果表明:紫茎泽兰从刚孕花序至头状花序的直径(d)大小为1.6～1.8 mm时为花芽分化期;d在1.8～2.0和3.8～4.0 mm范围内为大小孢子及雌雄配子体发育期,其中d在2.3～3.5 mm之间时为减数分裂的主要过程;药壁分化过程为双子叶型,胞质分裂为同时型,绒毡层发育属腺质绒毡层,成熟花粉粒为3-细胞型;胚囊发育属蓼形,胚珠倒生,单珠被,薄珠心;胚胎发育过程中有双胚现象.     

外来入侵种——紫茎泽兰花芽分化和胚胎学研究①

应用石蜡切片法对紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)从花芽分化到胚胎形成的全过程进行系统观察, 结果表明: 紫茎泽兰从刚孕花序至头状花序的直径(d)大小为1.6～1.8 mm时为花芽分化期; d在1.8～2.0和3.8～4.0 mm范围内为大小孢子及雌雄配子体发育期, 其中d在2.3～3.5 mm之间时为减数分裂的主要过程; 药壁分化过程为双子叶型, 胞质分裂为同时型, 绒毡层发育属腺质绒毡层, 成熟花粉粒为3-细胞型; 胚囊发育属蓼形, 胚珠倒生, 单珠被, 薄珠心; 胚胎发育过程中有双胚现象。     

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。     

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。     

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%.     

响叶杨小孢子母细胞减数分裂及染色体行为的研究

采用醋酸洋红压片法对响叶杨（Populus adenopoda）小孢子母细胞减数分裂进程中的染色体行为进行了研究。结果表明：响叶杨小孢子发生发育过程与其雄花芽／花序的外部特征和花药颜色有着密切关系;住其减数分裂进程中染色体行为正常,表明响叶杨同源染色体间表现出了较高的同源性,在中期Ⅱ平行纺锤体的出现与天然花粉中大花粉的存在可能有一定的联系;同时,减数分裂过程中核仁数目存在若动态变化,这种现象叮能与杨属植物占多倍性起源有关。同一花芽的不同部位,减数分裂进程较不同步,这种小同步性是响叶杨适应环境的一种进化表现。     

欧洲黑杨花粉母细胞减数分裂观察及其不同步性分析

以欧洲黑杨的雄花枝为材料,采用温室切枝水培和醋酸洋红染色制片法,观察花粉母细胞减数分裂进程及其与花芽发育外部形态的关系。结果表明:(1)欧洲黑杨花粉母细胞的减数分裂进程快慢与温度高低关系密切;(2)减数分裂发生时其花芽的外部形态发育没有明显变化;(3)花粉母细胞减数分裂不同步性突出,同一花药内的花粉母细胞处于不同的减数分裂时期,且同一花芽尖端发育明显滞后于中部和基部;(4)减数分裂过程中有少量的核仁异常现象,虽观察到较多平行纺锤体现象,但未发现天然2n花粉。该研究结果揭示了欧洲黑杨减数分裂的遗传变异规律,为诱变育种、倍性育种以及分子水平的进一步研究奠定了细胞学基础。     

融安金柑雌雄配子发育相关性及2n配子诱导研究

以融安金柑为试验材料,观察了2n花粉自然发生率、雌雄配子发育过程及减数分裂行为,以不同秋水仙素浓度及处理时间对花蕾进行2n配子诱变.结果显示:(1)融安金柑2n花粉自然发生率为0.31％;(2)花蕾纵径为0.228～0.270cm时,为花粉母细胞减数分裂Ⅰ前期;花蕾纵径为0.274～0.318 cm时,大孢子处于减数分...     

小麦-黑麦代换系5A/5R与6A/6R杂交诱导同祖染色体配对与易位的研究

利用两个小麦-黑麦异源双代换系DS 5A/5R与DS 6A/6R杂交,探讨同祖染色体配对的可能性与创制小麦黑麦异源易位系.在方法上对杂种F1的减数分裂行为进行研究,观察5R与5A、6R与6A配对频率,探讨同祖染色体配对规律.实验结果看到杂交F1减数分裂中有22.91%的花粉母细胞有小麦染色体(ABD组)与黑麦染色体(R组)发生同祖配对.在F2及以后世代,通过染色体C分带、原位杂交检测,选择小麦-黑麦易位系.在F2代的45株中检测到9株有易位,易位频率为20%,是目前小麦-黑麦染色体易位频率最高的.染色体易位有的来源于同祖配对的交换,有的来源于单价体错分裂或断裂的重建.     

秋水仙素浓度和处理时间对茉莉腋芽生长发育的影响

为了解秋水仙素处理对茉莉﹝Jasminum sambac (Linn.) Aiton〕腋芽生长发育的影响,以长度为0(未萌发)、3~5和8~10 mm腋芽为实验材料,对500、1000和2000 mg·L-1秋水仙素溶液分别处理24和48 h后腋芽的生长状况以及萌发枝条和叶片的生长和发育状况进行分析,同时,对各处理组花粉母细胞的减数分裂行为进行观察;在此基础上,对秋水仙素处理后茉莉腋芽及萌发枝条的各生物学效应指标进行相关性分析。结果显示：经秋水仙素处理后,各处理组腋芽的生长率和处理指数,以及萌发枝条的长度、最大节间长、最大叶长、最大叶宽、现蕾数、现蕾率、最大蕾长、最大蕾宽和开花率总体上显著(P<0.05)低于对照组(用清水处理未萌发腋芽48 h),而腋芽的抑制率和死亡率显著高于对照组。总体上看,随秋水仙素质量浓度提高,腋芽的生长率和处理指数降低,而抑制率和死亡率升高,萌发枝条的长度和最大节间长缩短,开花率升高,其他指标呈波动变化;随处理时间延长,腋芽的生长率、死亡率和处理指数降低,但抑制率升高,萌发枝条仅现蕾数和开花率降低,其他指标均逐渐提高;随腋芽长度增加,腋芽的抑制率和处理指数降低,但死亡率升高,萌发枝条的现蕾率、现蕾数、最大蕾长和开花率均呈波动变化,其他指标均降低。经秋水仙素处理后,茉莉花粉母细胞在减数分裂过程中存在落后染色体、染色体桥和微核等异常现象,且随秋水仙素质量浓度和腋芽长度增加及处理时间延长,减数分裂后期的细胞异常率逐渐升高。相关性分析结果显示：细胞异常率与腋芽生长率呈显著负相关,与腋芽死亡率呈极显著正相关;腋芽生长率与腋芽抑制率和开花率分别呈显著和极显著(P<0.01)负相关;腋芽抑制率与现蕾率呈显著正相关;处理指数与细胞异常率呈极显著负相关。研究结果表明：秋水仙素浓度和处理时间对茉莉腋芽的生长发育有一定影响;综合考虑各生物学效应指标,茉莉腋芽适宜的诱导条件为用500 mg·L-1秋水仙素溶液处理3~5 mm腋芽24 h。此外,建议将处理指数作为秋水仙素对茉莉腋芽细胞减数分裂影响效应的评价指标之一。