三种甘草属植物的种间杂交亲和性及杂交种子活力

通过新疆分布的3种甘草属植物——乌拉尔甘草（Glycyrrhiza uralensis）、光果甘草（G．glabra）和黄甘草（G．eurycarpa）的人工杂交试验,比较了杂交结果率、杂交种子的萌发参数、幼苗成活率等指标,并对杂交授粉后花粉管萌发、生长过程进行荧光观察,旨在探讨3种甘草属植物的种间杂交亲和性及杂交后代种子活力。结果表明：（1）种间杂交结果率最高为96．67％,最低为55．62％,说明3种甘草种间杂交配子亲和性较高;（2）荧光显微观察表明,各杂交组合在授粉后0．5～2h内花粉均可在柱头上大量萌发,在授粉后48h内花粉管均可到达子房与胚珠受精,说明三种甘草种间杂交不存在配子隔离障碍;（3）杂交种子萌发率、发芽指数、平均萌发时间和幼苗成活率与自然结实种子无显著差异,种间杂交种子活力较高,幼苗成活率均为75％以上。以上结果表明3种甘草属植物的同域分布区,在相同传粉途径下,这三种甘草属植物的种间隔离机制不完善。有发生自然杂交并形成杂交区的可能。     

几种同域分布姜花属植物的种间杂交亲和性

种间配子不亲和以及种间杂交种子活力低是众多的物种间杂交隔离机制中的两个方面。通过对云南澜沧地区分布的4种（型）姜花属植物——圆瓣姜花（Hedychium forrestii）、草果药(Hspicatum)、两类型滇姜花（Hyunnanense）间进行野外杂交试验,比较杂交结实率、每果种子数以及杂交种子的萌发参数等指标来分析4种（型）姜花之间的杂交亲和性和杂交后代表现,发现4种（型）姜花属植物配子间都具有不同程度的亲和性,但种间杂交种子的萌发适合度比同种授粉获得的种子低。结果表明,这4种（型）姜花属植物间配子亲和性不是有效的种间隔离机制,种间杂交种子活力低是一种不完全的隔离机制,它们在同域分布的地区,仍然有形成杂交后代的可能性。     

几种同域分布姜花属植物的种间杂交亲和性及杂交后代种子活力

种间配子不亲和以及种间杂交种子活力低是众多的物种间杂交隔离机制中的两个方面。通过对云南澜沧地区分布的4种（型）姜花属植物——圆瓣姜花（Hedychium forrestii）、草果药（H.spicatum）、两类型滇姜花（H.yunnanense）间进行野外杂交试验,比较杂交结实率、每果种子数以及杂交种子的萌发参数等指标来分析4种（型）姜花之间的杂交亲和性和杂交后代表现,发现4种（型）姜花属植物配子间都具有不同程度的亲和性,但种间杂交种子的萌发适合度比同种授粉获得的种子低。结果表明,这4种（型）姜花属植物间配子亲和性不是有效的种间隔离机制,种间杂交种子活力低是一种不完全的隔离机制,它们在同域分布的地区,仍然有形成杂交后代的可能性。     

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.     

水稻籼粳亚种间组合合子前生殖隔离及其与杂种育性的关系

生殖隔离对新物种形成和维系至关重要,其作用机制是生命科学的核心科学问题之一.水稻籼粳亚种间存在生殖隔离现象.迄今为止,对水稻籼粳亚种间合子前生殖隔离机制的研究还不够深入.本研究选用籼稻、粳稻和广亲和品种在内的12个品种,进行亚种间、亚种内和带广亲和基因的亚种间17个组合的杂交实验.通过扫描电子显微镜观察花粉在柱头上的附着,发现2/3的亚种间杂交组合柱头平均附着花粉粒数不足5粒,存在较强的合子前生殖隔离现象;3/4的亚种内杂交组合附着花粉粒数多于5粒;所有的带广亲和基因的亚种间杂交组合附着花粉粒数均大于5粒.同时观察到亚种间杂交花粉管伸长多出现空瘪、盘绕等异常现象,亚种内及带广亲和基因的亚种间组合比较正常.研究还发现,杂交组合花粉附着量与其F1育性不相关,说明合子前与合子后生殖隔离是两个独立的事件.水稻籼粳亚种间通过花粉粒亲和性和萌发状态的差异阻碍杂种后代的产生,该现象是合子前生殖隔离的表现形式.研究结果有助于进一步理解生殖隔离的机制,同时对杂种优势的利用具有一定启发意义.     

榕树种间杂交研究进展

杂交是生物进化的重要方式和新物种的重要来源, 在植物界普遍存在, 但在不同植物类群中的发生率差异很大。高度专性传粉体系中, 宿主植物和传粉者经历长期协同进化, 形成远高于其他物种的互利共生机制和合子前生殖壁垒, 被认为不太可能发生种间杂交。榕树和传粉榕小蜂是动植物间专性传粉关系的典范, 甚至发展出一对一高度专性关系。但随着研究的深入, 发现了一定程度的宿主转移现象, 引发学者对榕树种间杂交的研究和探讨。本文从人工杂交、外来种和本地种杂交、岛屿种自然杂交、同域分布近缘种自然杂交, 以及利用系统发育不一致推测杂交等5个方面, 综述了榕树种间杂交的研究进展, 并对未来研究进行展望。同一亚属内人工榕树种间杂交F₁代一般可育, 不同亚属榕树的种间杂交亲和性强度在不同性系统上表现有所不同。种间存在单向或不对称的双向基因流, 依赖专性传粉榕小蜂传粉可能使得渐渗杂交成为榕树种间杂交的主要方式。一系列的合子前隔离机制, 包括化学隔离、形态隔离、地理隔离、生态隔离、季节隔离等有效维持了榕树物种在遗传和形态上的完整性; 而合子后隔离作用较弱, 传粉榕小蜂在非专性宿主上的繁殖适合度一般表现为显著降低。未来有待在评估杂交对榕树生物多样性和榕-传粉榕小蜂共生体系稳定性的影响, 分析榕树天然杂交带的杂交模式, 以及探讨影响宿主转移和榕树杂交的因素等方面开展深入研究。     

牛耳朵和马坝报春苣苔同域种群授粉后的生殖隔离

生殖隔离是物种形成的关键,也是物种保持完整性和独立性的基础。报春苣苔属(Primulina)是我国苦苣苔科中最大的属,具有极为丰富的物种多样性。大部分报春苣苔属植物为喀斯特地区特有植物,近缘种的同域分布也相当普遍。为更好地理解该属植物的物种多样性形成及维持机制,我们选取了牛耳朵(P.eburnea)和马坝报春苣苔(P.mabaensis)的同域种群,分析了授粉后的多种隔离机制强度,主要包括花粉竞争、坐果率、种子重量、种子萌发率、花粉活力。结果显示,牛耳朵和马坝报春苣苔的授粉后总隔离强度都较弱(0.09 vs.0.13),其中花粉竞争及种子萌发率的隔离强度为负值,对物种间基因流发生起促进作用;而坐果率、种子重量以及花粉活力的隔离强度均为正值,表现为对种间基因流起阻止作用。牛耳朵和马坝报春苣苔较弱的授粉后隔离机制不足以完全阻止物种间杂交、保持物种独立性,但野外较少存在自然杂交个体暗示着两者可能存在较强的授粉前隔离机制。     

不同地区精河沙拐枣居群果实形态差异性分析

采用居群生态学调查方法,对分布于不同地区的精河沙拐枣居群的果实进行大量观测,结果表明:精河沙拐枣果实(瘦果)形态以及果实的刺毛长短、果肋扭转程度在株间、居群内、居群间3个层次均存在差异.精河沙拐枣果实沟槽宽窄的变异幅度为0.08～0.55mm、深浅的变化范围为0.19～0.44mm,沟槽颜色与光照呈正相关,在居群间呈现规律性变化,表明精河沙拐枣果实形态具有多样性和可塑性,产生差异性的原因可能与环境差异性及其居群分化有关,这也是该属植物较难鉴定的原因之一.对三列沙拐枣的模式标本和精河沙拐枣(艾比湖沙拐枣)模式标本进行观察,从果实形态上重新认识精河沙拐枣的植物分类特征,为研究和鉴定该属其它种植物分类提供理论依据.     

3种同域分布的杓兰属植物的种子及杂交种子特征分析

杂交种子研究在一定程度上能说明是否存在杂种不活机制,在植物生殖隔离研究中具有重要意义。通过对同域分布的西藏杓兰(Cypripedium tibeticum)、黄花杓兰(C.flavum)和褐花杓兰(C.calcicola)的自交、异交、杂交种子的形态特征及活性进行分析,发现3种杓兰属植物两两之间均可产生杂交种子,且杂交种子活性较高,杂交种子与其他处理所得种子的外观、表面纹饰无显著性差异;种子宽度、种子长度、有胚率、着色率并没有比自交或异交种子显著低。这一结果表明这3种同域杓兰属植物种与种之间具有相当高的亲和性,它们之间不存在明显的杂种不活机制。黄花杓兰与西藏杓兰或褐花杓兰间的传粉者大小明显不同,黄花杓兰由丽蝇和熊蜂工蜂传粉,而西藏杓兰和褐花杓兰由体形较大的熊蜂蜂王传粉,传粉者隔离已使得它们之间的物种界限比较清晰,因此已经没有必要再产生杂种不活等其他隔离机制。而西藏杓兰与褐花杓兰的传粉者相同,又没有明显的杂种不活隔离机制,暗示它们之间有其他合子后隔离机制或应将其合并为一个种。     

高山杜鹃与大喇叭杜鹃种间杂交过程的观察研究

以高山杜鹃‘Nova Zembla’为母本,大喇叭杜鹃为父本进行人工杂交授粉,利用荧光显微镜对杂交组合花粉萌发及花粉管生长过程进行观察,并统计其杂交的田间坐果率。结果显示:(1)授粉后1d花粉开始萌发形成花粉管,其萌发率在授粉后1～5d内显著增长,其后增长缓慢,到第12天萌发率最高达37.36%。(2)花粉萌发后花粉管生长速度由慢变快,授粉后2d花粉管进入花柱,7d进入子房,10d进入胚珠;实验中杂交花粉管与胚珠虽有结合,但与胚珠结合率低,授粉后12d仅7.42条花粉管进入胚珠。(3)在花粉管生长过程中,伴有大量异常现象,表现为授粉后柱头细胞、花粉管、花柱引导组织、子房组织、胚珠中的胚囊等部位依次出现胼胝质沉积反应,花粉管生长中出现的膨大、先端沉积胼胝塞而中途停止生长、螺旋扭曲、粗细不均、杂乱生长或螺旋膨大且逆向生长等异常。(4)该实验杂交的田间坐果率为零。研究表明,高山杜鹃‘Nova Zembla’与大喇叭杜鹃杂交不亲和,杂交后花粉管生长的异常行为可能是种间杂交不亲和的主要原因,且受精前障碍与受精后障碍可能同时存在。     

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。     

慈姑属4种同域分布植物的人工种间杂交

泽泻科（Alismataceae）是现存最原始的单子叶植物类群之一,慈姑属（Sagittaria）是泽泻科相对进化的分类群,地域分布广泛,其物种大多集中分布于北温带,且有种间同域分布现象。为了探究同域分布物种之间的杂交可能性,我们通过选取同域分布且在系统进化树上具有代表性的冠果草（S.guayanensis subsp. lappula）、小慈姑（S. potamogetonifolia）、利川慈姑（S. lichuanensis）和野慈姑（S. trifolia）为研究对象,调研中国数字植物标本馆（CVH）的标本信息和已有文献,分析这4种慈姑的地理分布格局,并分别以这4种慈姑为母本进行人工授粉实验以检验种间杂交的可能性。基于对1 172份4种慈姑属腊叶标本的分析,表明这4种慈姑在福建省武夷山地区存在同域分布情况。通过对4种慈姑之间的人工授粉实验结果分析表明,冠果草、小慈姑、利川慈姑和野慈姑异种授粉后均出现心皮膨大现象,所有异种授粉产生的种子均不可育,败育胚种子比例各不相同,且该比例与父本和母本在系统进化树上的位置有关。     

芥菜型油菜与白菜正反杂交的胚胎学研究

利用荧光技术对芥菜型油菜（Brassica juncea）与白菜（B．pekinesis）种间正反杂交后花粉萌发和花粉管生长过程进行了观察。结果显示：芥菜型油菜与白菜正交授粉后,花粉在柱头上能正常萌发,多数花粉管沿花柱到达胚珠完成受精,且受精方式有珠孔受精、合点受精和中部受精,少量花粉管生长不正常,出现花粉管顶端膨大扭曲,花粉管分支等异常现象;反交授粉后,花粉在柱头上萌发时柱头乳突细胞产生强烈胼胝质反应,影响花粉管生长,只有少量花粉管通过花柱到达胚珠完成受精。用石蜡切片技术观察了正反杂交后杂种的胚胎发育,正交杂种胚胎发育较早,胚和胚乳生长较正常,杂种胚一般均能发育至成熟;反交杂种胚发育至心型期便不能继续发育,胚乳也停滞在游离核阶段并最终败育。综合分析表明,芥菜型油菜与白菜正反杂交都存在一定程度的受精不亲和性。     

芥菜型油菜与白菜正反杂交的胚胎学研究

利用荧光技术对芥菜型油菜(Brassica juncea)与白菜(B. pekinesis)种间正反杂交后花粉萌发和花粉管生长过程进行了观察。结果显示: 芥菜型油菜与白菜正交授粉后, 花粉在柱头上能正常萌发, 多数花粉管沿花柱到达胚珠完成受精, 且受精方式有珠孔受精、合点受精和中部受精, 少量花粉管生长不正常, 出现花粉管顶端膨大扭曲, 花粉管分支等异常现象; 反交授粉后, 花粉在柱头上萌发时柱头乳突细胞产生强烈胼胝质反应, 影响花粉管生长, 只有少量花粉管通过花柱到达胚珠完成受精。用石蜡切片技术观察了正反杂交后杂种的胚胎发育, 正交杂种胚胎发育较早, 胚和胚乳生长较正常, 杂种胚一般均能发育至成熟; 反交杂种胚发育至心型期便不能继续发育, 胚乳也停滞在游离核阶段并最终败育。综合分析 表明, 芥菜型油菜与白菜正反杂交都存在一定程度的受精不亲和性。     

杂交石竹授粉受精及其胚胎发育过程的观察

以‘杂交石竹’为试验材料,利用荧光显微镜观察其授粉后花粉萌发、花粉管生长情况,采用石蜡切片法对其受精及胚胎发育过程进行观察研究。结果表明:(1)授粉后1h母本柱头上少量花粉开始萌发;授粉后4h大量花粉萌发,花粉管生长至柱头中部有胼胝质出现;授粉后6h花粉管生长至子房组织并有少量与胚珠结合;授粉后15h柱头中出现大量胼胝质,花粉管与胚珠结合数增多;授粉后24h胚珠周围出现多条花粉管,其中1条花粉管进入胚珠,部分进入胚囊的花粉管卷曲盘绕生长并产生胼胝质;精细胞与极核的融合主要发生在授粉后17~48h,与卵细胞融合主要于授粉后1~3d。(2)杂交石竹胚发育经过原胚、球形胚、棒状形胚、心形胚、鱼雷形胚和子叶形胚阶段。(3)杂交障碍表现为:只有游离的胚乳核而无胚发育的胚囊、合子未分裂、两极核未融合、球形胚败育。研究表明,杂交石竹存在受精前和受精后障碍,这是导致其结实率低的主要原因。     

小报春与岩生报春种间杂交亲和性研究

以报春花属报春花组的小报春(Primula forbesii)和指叶报春组的岩生报春(Primula saxatilis)为亲本,对种间杂交的结实性及花粉管行为进行了观察。结果表明:小报春与岩生报春种间杂交表现为不亲和,正反交组合正常结实率为0,但正交、反交组合花粉在柱头表面的萌发和花粉管伸长过程有明显差异,小报春花粉授粉4h后可以在岩生报春柱头表面萌发,但花粉管伸长的速度明显比对照组[岩生报春(P)×岩生报春(T)、岩生报春(T)×岩生报春(P)]慢,并且花粉管生长弯曲,授粉192h后花粉管仍未到达子房;岩生报春的花粉可以在小报春柱头上正常萌发,授粉48h后花粉管到达子房;4个对照授粉组合均分别于24h(短花柱为母本)、48h(长花柱为母本)时完成受精过程。研究表明,岩生报春×小报春杂交存在受精前障碍,小报春×岩生报春杂交亲和性较好,并可通过幼胚拯救的方法获得组间杂种后代;花柱长度可能是影响种间杂交结实能力的因素之一。     

凝溶胶蛋白对植物微丝的调节作用及在花粉中的定位

以植物花粉为实验材料, 研究了来源于动物的凝溶胶蛋白对植物肌动蛋白丝的作用及凝溶胶蛋白在植物细胞中的定位. 利用离心沉淀丝状肌动蛋白及电子显微镜负染的实验结果显示, 花粉纯化肌动蛋白丝及粗提液中肌动蛋白丝可被凝溶胶蛋白剪切, 而且这种剪切作用依赖于Ca²⁺. 另外, 利用免疫沉淀测定凝溶胶蛋白与花粉肌动蛋白单体结合的实验表明, 当溶液中有Ca²⁺. 存在时, 花粉肌动蛋白与凝溶胶蛋白的摩尔比值约为2.0 ± 0.21; 用EGTA去除Ca²⁺. 后, 该比值有所降低, 减至1.2 ± 0.23; 而加入PIP2后, 这种结合比值又降至0.8 ± 0.10, 表明植物肌动蛋白与凝溶胶蛋白的结合有类似于动物肌动蛋白的特性, 受到Ca²⁺. 和PIP2的调节. 花粉中凝溶胶蛋白的免疫鉴定及免疫荧光定位实验结果表明, 花粉中存在凝溶胶蛋白, 在未萌发的花粉粒中凝溶胶蛋白主要集中在萌发沟处, 而在萌发2 h的花粉管中, 花粉管胞质内均可看到荧光分布, 但花粉管顶端荧光较强, 推测凝溶胶蛋白可能参与花粉的萌发和花粉管的生长.     

烟草种间杂交亲和性

以野生烟草Nicotiana alata、N.rustica、N.repanda、N.stocktonnii与栽培烟草K326、红花大金元、Yun87、Yun97为材料,进行种间正反杂交,研究种间杂交亲和性。田间观察杂交后的坐果情况并统计坐果率,采用显微荧光染色观察授粉后花粉管在雌蕊上的生长情况,并结合杂交后代萌发检测的方法。结果表明：N.rustica、N.repanda、N.stocktonnii与栽培烟草杂交不亲和。N.rustica花粉能够穿过K326花柱,N.repanda和N.stocktonnii花粉在K326柱头上很少萌发生长。N.alata花粉可以穿过K326的花柱,并得到果实,但是萌发实验显示其种子无活力。N.alata作为母本与栽培烟草杂交不亲和。     

一种花粉管生长测定的好材料——水金凤

水金凤 Impatiensnoli-tangere为凤仙花科凤仙花属一年生草本植物。我国从南到北大部分地区有分布 ,有些地方入草药 ,认为全草有理气和血、舒筋活络之功效。近年来 ,我们在上实验课时发现 ,该植物成熟的花粉粒 ,用于植物生理学“花粉管生长测定”的实验中 ,效果非常好 ,是一种值得推广的实验好材料。1　实验材料的优越性1 )花粉萌发率高 ,花粉粒萌发快 ,花粉管生长迅速 ,实验效果非常明显。水金凤在 1 6～ 2 7℃ ,有水条件下( p H自然 ) ,花粉粒的萌发率在 76%～ 98%左右 ,成熟的花粉粒在 0 .5～ 2 min即可萌发 ,花粉管在 1～ 5min内可迅速…     

烟草种间杂交亲和性

以野生烟草Nicotiana alata、N.rustica、N.repanda、N.stocktonnii与栽培烟草K326、红花大金元、Yun87、Yun97为材料,进行种间正反杂交,研究种间杂交亲和性.田间观察杂交后的坐果情况并统计坐果率,采用显微荧光染色观察授粉后花粉管在雌蕊上的生长情况,并结合杂交后代萌发检测的方法.结果表明:N.rustica、N.repanda、N.stocktonnii与栽培烟草杂交不亲和.N.rustica花粉能够穿过K326花柱,N.repanda和N.stocktonnii花粉在K326柱头上很少萌发生长.N.alata花粉可以穿过K326的花柱,并得到果实,但是萌发实验显示其种子无活力.N.alata作为母本与栽培烟草杂交不亲和.