水稻广亲和性遗传的主基因一多基因混合模型分析

籼、粳亚种间的F1一般表现为半不育,这限制了籼、粳杂种优势的利用。广亲和基因的发现及其遗传研究有助于揭示这种半不育现象的遗传本质,使克服籼、粳亚种间F1的半不育成为可能。本研究采用主基因－多基因混合遗传模型,分析了籼、粳杂交组合3037/02428的P1、P2、F1、B1、B2和F2六世代材料。研究结果显示：广亲和性的遗传除受单个主基因控制外还受多基因的影响。在利用广亲和基因克服亚种间的半不育性时不仅要考虑主基因对育性的作用,也不能忽视多基因对育性的影响。     

青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草的合子前生殖隔离

生殖隔离是阻止种间杂交、保持物种完整性和独立性的关键,对生物多样性的产生和维持有重要意义.不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同,因而对物种间隔离机制的研究有助于揭示物种形成和维持机制.对青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草黄帚橐吾和箭叶橐吾的花期物候观察、访花昆虫观察及花粉-柱头亲和性进行研究,分析了2种橐吾多种合子前生殖隔离机制的特点及其在生殖隔离中的作用.结果表明: 黄帚橐吾种群花期比箭叶橐吾早20 d左右,虽然盛花期存在差异,但是2种群花期存在10 d左右的重叠期,并且在重叠期内2种橐吾花粉和柱头均具有活性.2种橐吾共享传粉昆虫,为泛化传粉模式,并且传粉者对2种植物的访花行为相似,存在2种植物间交叉访问.尽管2种橐吾花期不存在完全的时间隔离,也不存在完全的传粉者隔离,但2种橐吾柱头对异源花粉的亲和性差,表现为柱头对异源花粉有明显的排斥反应,异源花粉管在柱头上的生长过程明显受阻.这种花粉-柱头排异形式很有可能是2种橐吾属植物重要的合子前隔离机制,从而避免了种间的自然杂交,更好地维持了自然种群的多样性和遗传结构的稳定性.     

水稻广亲和性遗传的再研究

水稻广亲和基因的利用是克服亚种间杂种不育性的重要途径。但在广亲和性的遗传上不同研究者的结论不尽一致。以3种有广亲和品种参加的三交组合为研究材料,研究了品种Ketan Nangka的广亲和性遗传。结果表明水稻亚种杂交F1同时存在着雄性不育和雌性不育,但雄性不育对小穗育性的作用大小因组合而异;无论是在雄性不育位点还是雄性不育位点上,Ketan Nangka均具有相对应的中性基因（广亲和基因）;广亲和性的遗传特点与所用的籼粳测验品种间的杂种不育性密切相关;S－5位点的广亲和基因遗传符合单位点孢子体－配子体互作模型。     

硅对水稻籼粳杂种雌雄配子育性和结实率的影响

以2个籼稻品种和2个粳稻品种及其籼粳杂种一代为材料,通过水培试验研究了硅对籼粳亚种间杂种雌雄配子育性和结实率的影响。结果表明:4个水稻亲本的育性正常,而亚种间杂种‘台中65’/‘广陆矮4号’和‘穞稻’/‘秋光’F1花粉育性分别为40.1%和50.3%,小穗育性分别为25.8%和40.3%;其F1胚囊具有正常的卵细胞、助细胞、极核及反足细胞,胚囊败育率分别为5.33%和3.33%。加硅处理F1每个柱头上花粉粒多于25粒的小花数分别占90%和90.5%,而不加硅处理高于20粒的小花数仅占8%和10%;加硅处理F1花粉离体萌发率分别为75.15%和76.23%,小穗的结实率分别达到65.5%和68.7%,而不加硅处理的分别为46.7%和48.13%,小穗结实率分别只有25.8%和40.3%,且加硅处理极显著高于不加硅处理。研究表明,水稻籼粳杂种存在半不育现象,并主要由花粉半不育和花药开裂性差造成;硅肥能促进杂种F1植株的花药开裂,明显增加柱头上花粉粒数目,并促进花粉萌发,显著提高小穗的结实率。     

水稻籼、粳花粉源基因飘流的竞争性

基因飘流是水稻(Oryza sativa L.)转基因安全性研究中的重要内容,研究花粉竞争对基因飘流的影响对于建立并完善转基因飘流模型具有重要意义。本实验分别以籼、粳型转基因水稻和籼、粳常规水稻为花粉供体,不育系为花粉受体,研究籼、粳型双供体在基因飘流中的竞争性。结果表明,同种亚种双供体的基因飘流率与花粉源数量成正相关关系,且基因飘流率与供体花粉数量关系符合S曲线。基因飘流是花粉数量竞争和遗传竞争的综合结果。     

栽培稻杂种不育性的遗传研究——Ⅲ.不同类型品种F_1花粉不育性的等位基因分化

以台中65等基因F_1不育系为遗传测验种,测定了栽培稻(O.sativa)45个品种在3个F_1不育基因座的基因型和等位基因的分化度。在S-E3基因座上,除Dular带有S_i/S_i基因型外,其余被测品种均带有S_i/S_i基因型。在S-E2和S-E5基因座上,籼型品种带有高频率的S_i基因,而粳型品种带有高频率的S_i基因。S_i和S_i均具有不同的分化度。籼型品种携带的S_i基因和粳型品种携带的S_i基因具有较高的分化度。中间型品种和广亲和品种的等位基因分化在S-E2基因座上与粳型品种相似,而在S-E5基因座上与籼型品种相似。此外,分析了各类型品种相互杂交F_1杂种在S-E2和S-E5基因座的杂合率、杂合度和杂合性。与籼/粳杂种相比,中间型品种(包括广亲和品种)与籼型和粳型品种杂交,F_1杂种均具有较低的平均杂合性,从而表现出较高的亲和性。因此,无论是杂种不育性还是杂种亲和性均由花粉不育基因控制。花粉不育基因也称为特异亲和基因。     

水稻亚种间杂交粒重及加工品质性状的遗传效应分析

用4个广亲和粳型品种和5个籼型品种为材料,按NCⅡ设计配制杂交组合,获得同一环境下的亲本及F_1植株上的籽粒群体(F_2),对其稻谷千粒重、糙米千粒重、出糙率、总精米率以及整精米率等粒重和加工品质性状进行测定,并按胚乳性状遗传模型和混合线性模型的分析方法对籼粳亚种间杂交稻粒重及加工品质性状的遗传效应进行了研究,结果表明:籼粳交籽粒的粒重及各加工品质性状同时受到胚乳直接基因效应、母体基因效应以及微弱的细胞质效应的影响,但其主要受制于母体加性效应,并且存在一定的胚乳杂种优势和母体杂种优势;不同亲本品种对于粒重及加工品质性状的遗传改良具有不同的作用.     

粳稻特殊广亲和系GC13的遗传分析及利用研究

粳稻品种GCl3对亚种内亲和力弱,而对亚种间亲和力强,因此特称之为特殊广亲和系(Special wide compatibility variety,SWCV)。广亲和基因等住性和遗传规律研究结果表明,GCl3的广亲和性主效基因效应明显,同时受微效基因修饰,与已知的S7、S9、S15三个育性基因住点之一等位。GCl3可与培矮64S等籼型光敏核不育系配组育成亚种间杂交稻;GCl3是粳型恢复基因源,从其杂交后代中选育出的偏粳(K’)型或偏籼(H’)型通用恢复系GR209、GR220和GR238等,对“野败”、“矮败”等多种不育细胞质和培矮64S等光敏核不育系具有强恢复性,配制出的“三系”或“二系”杂交稻具有高产潜力和利用前景。     

两系杂交水稻杂种优势研究 Ⅰ.主要经济性状表现

本研究观察了18个两系杂交水稻组合在华南地区种植时杂种优势表现。结果表明：三种类型两系杂交组合主要农艺性状优势强弱呈现出籼粳交＞籼爪交＞籼籼交＞三系杂交组合（对照）;同一杂交组合早晚季种植表现差异较大;亚种间杂种优势利用的主要问题是结实率和谷草比比较低。     

两系杂交水稻杂种优势研究：I.主要经济性状表现

本研究观察了１８个两系杂交水稻组合在华南地区种植时杂种优势表现。结果表明：三种类型两系杂交组合主要农艺性状优势强弱呈现出籼粳交〉籼爪交〉籼籼交〉三系杂交组合（对照）;同一杂交组合早晚季种植表现差异较大;亚种间杂种优势利用的主要问题是结实率和谷草比比较低。     

水稻籼粳杂种生殖障碍的基因定位分析

籼稻(Oryza sativa L.ssp.indica)与粳稻(O.sativa ssp.japonica)杂交优势明显但存在生殖隔离。生殖障碍主要表现为胚囊败育、花粉败育、开花时花药不开裂和雌雄异熟。应用具有137个标记位点的籼、粳杂交(“窄叶青8号”/“京系17”)F_1花药培养获得的127个双单倍体(DH)群体构建的RFLP图谱,对控制籼、粳杂种小穗败育的基因座位进行了定位研究。结果在第1、3、4、5、6、7、8、12染色体上检测到10个基因座位,其中第3、12染色体上的2个不育基因位点stj-3和stj-12与同一杂交组合F_2分离群体中发现的异常分离热点处于相同的染色体区段。Ssj-6的基因加性效应为负值,有增加籼、粳亲和性的作用;其余的不育基因座位皆有增加籼、粳杂种不育性的作用。     

两系杂交水稻杂种优势研究 Ⅱ.生理和生物学基础分析

本实验研究了籼粳交、籼爪交、籼籼交三种类型的两系杂交稻组合W6154s／02428、W6154s／轮回422、W6154s／Lemoney的某些生理和生物学特性。结果表明,三种类型的两系杂交水稻组合在分蘖能力、萌发种子的淀粉酶活性、秧苗期根的吸收能力均表现出亚种间的籼粳交组合＞亚亚种的籼爪交间组合＞品种间的籼籼交组合＞三系组合（对照）。种子萌发时两系组合的根的吸收能力表现出负向的平均优势和竞争优势,亚种间组合W6154s／02428的净光合速率在生育各期均较高,亚亚种间组合W6154s／轮回422在灌浆中期谷粒中过氧化物酶的活性较低。     

两系杂交水稻杂种优势研究：II.生理和生物学基础分析

本实验研究了籼粳交、籼爪交、籼籼交三种类型的两系杂交稻组合Ｗ６１５４ｓ／０２４２８、Ｗ６１５４ｓ／轮回４２２、Ｗ６１５４ｓ／Ｌｅｍｏｎｅｙ的某些生理和生物学特性。结果表明,三种类型的两系杂交水稻组合在分蘖能力、萌发种子的淀粉酶活性、秧苗期根的吸收能力均表现出亚种间的籼粳交组合〉亚亚种的籼爪交间组合〉品种间的籼籼交组合〉三系组合（对照）。种子萌发时两系组合的根的吸收能力表现出负向的平均优势和竞争优势     

北疆地区同域分布的沙拐枣属植物是否存在杂交初探

杂交问题一直是沙拐枣属植物分类的核心问题。本文通过对自然生境和植物园的开花物候观测,人工授粉杂交实验以及花粉管荧光显色实验来探讨同域分布的沙拐枣属植物是否存在杂交,结果显示:同域分布种间均存在花期重叠;人工杂交授粉坐果率极低,且无法正常萌发,花粉管荧光显微观察实验表明杂交花粉能在柱头上萌发,但是花粉管不能伸长到子房。综上实验结果表明,种间配子亲和性很低,既存在合子前隔离,又存在合子后生殖隔离,认为该属不存在杂交。开展此项研究对于了解同域分布沙拐枣属植物间的隔离分化具有重要意义;为该属不存在杂交提供有力证据,也为该属的分类研究开拓了新的思路。     

水稻籼粳杂交试管受精的研究

水稻离体试管受精虽有籼稻品种间(张廷壁1983)和粳稻品种间(岳绍先等1986)的杂交获得成功,但籼粳稻亚种间的杂交尚未见报道。我们在这方面作了初步试验,获得成功。供试材料有6个籼稻品种(万利籼、79-1163、85B-181、广陆矮四号、紫稻、新银糯)和5个粳稻品种(喜峰、1002118、辛实、日本晴、85-287)。配成7个组合、每个组合设置4个处理①正交:以籼稻为母本授以粳稻父本的花粉。②反交:以粳稻为母本授以籼稻父本的花粉。③     

龙须草花粉活性及结实率与其无融合生殖的关系

以两种生态型无融合生殖龙须草为材料,经去雄套袋、去掉柱头及相互杂交等处理,比较几种方式下的结实率。结果表明：去雄套袋、截去柱头以破坏授粉和杂交授粉等处理与去雄不套袋作对照之间结实率的差异不显著。两种生态型龙须草的成熟花粉粒都具有活力,在蔗糖溶液中的离体萌发率分别为28％和34％;花粉在柱头上的附着和生长的荧光观察表明：花粉附着率较低,花粉在柱头上可以萌发,但不能进入柱头和花柱。证明龙须草花粉对其结实率没有显著影响;龙须草具有很高的无融合生殖度,是优良的无融合生殖基因供体。     

籼粳交错区光壳稻品种亲和性鉴定与低温不育性研究

对籼粳测验种与光壳稻、02428和Dular配制的122个组合F1及其亲本在云南籼粳交错区宜良县进行亲和性鉴定分析表明,云南光壳稻资源中蕴藏着耐冷性强于02428、Dular的广亲和基因源。籼稻测验种与光壳稻单交F1育性易受低温影响,巴利拉与光壳稻单交F1易产生低温敏感不育现象。Dular与光壳稻、籼粳测验种间抽穗期的遗传差异较大及对低温敏感是造成杂交后代结实率低的直接原因。用亲和指数将籼粳测验种与光壳稻、02428、Dular单交F1组合划分为低温不育型、低温敏感型、亲和型和耐冷亲和型四大类型;并将亲本品种分为四大类型即：Dular属于低温不育型,明子谷、大白糯、毫梅和毫秕属于低温敏感型,02428、矮嘎、扎那嘎、镰刀谷属于亲和型品种,花二早、花二早l属于耐冷亲和型品种。     

粳稻与几个广亲和品种杂交F1的花药培养效果

对粳稻品种秋光与几个广亲和品种及对照品种秋光的杂种F1进行花药培养,并对其中的一个组合所产生的白化苗做了PCR分析。结果表明：（1）秋光是一个培养力很高的品种,以秋光作为母本的粳／籼交组合的花药培养可以得到较高的培养力（绿苗率与愈伤组织诱导率的乘积）;（2）在供试的杂交组合中,培养力高低的一般趋势是：粳（籼）广亲和／籼（粳）广亲和＞粳／广亲和＞粳＞粳＞粳＞粳／籼;（3）与普通籼粳交相比,由于广亲和品种的参与提高了杂种F1的绿苗分化率, 白苗率;出愈率、分化率及培养力与出愈速度并无直接关系,选择适合的培养基并及时将愈伤组织转移到分化培养基上进行分化是提高花药培养的分化率和培养力的重要保证;（4）混生（或嵌合体）白化苗的形成是在分化初期愈伤组织发生遗传变异的结果,这种变异一经发生,无法用再分化的方法诱导绿苗的形成。     

授粉对水稻柱头蛋白质合成及钙离子富集的影响

应用非平衡等电聚焦和双向电泳技术,在不同水稻品种开花前后发育早期的雌蕊柱头中,发现两类5种电泳特性相似的主要多肽;在自交或杂交亲和授粉后并无明显变化;而在杂交不亲和授粉后,柱头中出现分子量为17．5kD,等电点为8．5的新带,可能与杂交不亲和授粉后的识别反应有关。在成熟柱头表面有大量钙离子富集,在幼嫩柱头表面却未发现;用成熟花粉强迫自交授粉,可诱导钙离子在幼嫩柱头表膜富集,说明钙离子的富集不但与柱头的成熟而且也与花粉的接触有关。     

同域分布共享传粉者的鼠尾草属植物的生殖隔离

生殖隔离是生物多样性产生的重要原因之一,不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同。为了揭示生殖隔离在鼠尾草属(Salvia)物种多样性产生和维持过程中的作用和特点,本文研究了浙江天目山同域分布的舌瓣鼠尾草(S.liguliloba)和南丹参(S.bowleyana)的开花、传粉和生殖隔离,利用人工授粉和杂交实验检测它们的种间遗传相容程度。结果表明,在花的形态结构、花及花序的生长、着生方式与数量特征上,2种鼠尾草属植物均差异显著(P0.05)。2种鼠尾草属植物共享同一种有效传粉昆虫——三条熊蜂(Bombus trifasciatus),但通过访花行为的显著差异和明显不同的花粉落置部位,有效避免了异源花粉干扰。人工杂交授粉的结果表明2个物种间遗传相容性较高,互为亲本的杂交结实率分别达到77.8±10.7%和78.7±11.2%。我们的研究表明,同域分布、花期重叠且共享唯一传粉者的2种鼠尾草属植物,以花部的传粉结构和传粉部位的差异,产生了较高程度的传粉前生殖隔离,避免了物种间的异源花粉干扰和自然杂交,保障各自较高的繁殖成效,以维持自然种群的多样性和遗传结构的稳定。