三倍体葡萄‘夏黑’的花粉母细胞减数分裂行为观察及其育性研究

为探究三倍体葡萄‘夏黑’的育性及其细胞学机制,对其花粉母细胞减数分裂进程中的染色体行为及育性水平进行研究。结果表明:(1)三倍体葡萄‘夏黑’花粉母细胞减数分裂进程中存在部分染色体提前分向两极、落后染色体、染色体桥、平行纺锤体、不均等分离、微核等染色体异常行为,其中不均等分离现象出现的频率最高(65.68%)。(2)‘夏黑’葡萄的花粉离体萌发率为1.65%,花粉直径大小范围在18.0~50.0μm之间,且花粉直径分布呈双峰型。(3)‘夏黑’葡萄具有一定的育性,作为亲本与四倍体品种杂交均获得了杂交子代。研究认为,减数分裂的异常是三倍体葡萄‘夏黑’育性低的细胞学原因,但同时也形成了少量可育的未减数配子,可以作为中介材料应用于葡萄育种。     

小钻‘白城杨2号’小孢子发生及花粉大小变异

利用醋酸洋红染色压片技术,以温室水培小钻‘白城杨2号’(Populus×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liangcv.‘Baicheng-2’)为材料,对其小孢子发生过程中染色体行为及花粉大小变异进行研究。结果表明:(1)‘白城杨2号’小孢子母细胞减数分裂过程中染色体行为存在一定比例的异常现象,包括终变期单价体、中期Ⅰ染色体提前分离、后期Ⅰ和Ⅱ落后染色体和染色体桥、末期Ⅰ和Ⅱ微核、中期Ⅱ纺锤体定位异常以及胞质分裂异常等,这些异常现象的发生与‘白城杨2号’杂种起源有密切关系。(2)‘白城杨2号’小孢子母细胞减数分裂过程中核仁数目存在动态变化,末期Ⅰ和Ⅱ的子核中最多可看到8个小核仁,可能与杨属树种的多倍体起源有关,其染色体组中可能包含8对具核仁组织者区的染色体。(3)‘白城杨2号’产生空瘪花粉率为3.67%,饱满花粉直径在21.3～52.2μm之间,频率分布总体呈近似高斯分布,0.69%的花粉直径超过37μm,表明其可能产生少量未减数的2n花粉。     

胡杨小孢子发生及微管骨架变化与异常研究

利用压片法和间接免疫荧光结合DAPI(4′,6-diamidino-2-phenylindole)染色法,对胡杨小孢子母细胞减数分裂过程中微管骨架变化和染色体行为进行观察研究。结果表明:（1）胡杨小胞子母细胞减数分裂进程中染色体行为正常,其中:偶线期可观察到单价体,中期Ⅰ会出现落后染色体,末期Ⅰ和末期Ⅱ的核仁呈现动态变化。（2）胡杨小孢子发生过程中细胞内微管骨架呈动态变化过程,其中:中期Ⅱ形成平行纺锤体以及三极纺锤体;末期Ⅱ未观察到典型的成膜体结构,同时型胞质分裂受子核间辐射微管系统调节,通过胞质向心收缩而发生,胞质分裂后形成四边形和四面体型四分体。（3）胡杨小孢子母细胞减数分裂过程中还存在各种异常细胞学现象,其中:中期Ⅱ平行纺锤体发生融合;中期Ⅱ 和后期Ⅱ孢母细胞两个纺锤体间的胞质会出现裂沟;四分体时期存在三分体和二分体,并产生天然2n花粉和连体花粉。     

白杨杂种三倍体小孢子母细胞减数分裂及花粉形态观察

通过醋酸洋红压片等方法观察毛新杨×银腺杨杂种三倍体小孢子母细胞减数分裂及花粉形态,以探讨杂种三倍体雄配子的育性及其细胞学机制.结果显示:(1)在小孢子母细胞减数分裂过程中可观察到部分染色体提前分向两极、落后染色体、微核等一系列染色体异常行为,表明该三倍体存在染色体的高度不平衡性.(2)在减数第二次分裂过程中存在大量胞质分裂提前现象;减数分裂产物中发现有少量二分体、三分体的存在,同时毛新杨×银腺杨杂种三倍体花粉粒的直径变化范围为22.6～62.6 μm,呈现双峰分布,由此推测有一定数量的具可育性的未减数花粉产生.     

拟南芥（Arabidopsis thaliana）体细胞胚胎发生体系中的体细胞类减数分裂研究

在拟南芥生态型LandsbergErecta体细胞胚胎发生体系的胚性愈伤组织中观察到2种类型的体细胞减数分裂现象。一种是体细胞染色体减数分组,其中,处于前期或中期的细胞染色体分为2个或2个以上的组。其共同特点是,染色体直接分开,未观察到纺锤体,从染色体的形态也看不出纺锤体的作用。染色体减数分组较多发生于多倍体细胞中。另一种类型是体细胞减数分裂,这种类型类似于大小孢子发生过程的减数分裂,如第一次分裂前期也有染色体的联会和配对。在脱分化培养基上的胚性愈伤组织中,单倍体细胞约占3%,四倍体细胞约占4%。经体细胞类减数分裂产生的细胞都发生染色体重组。     

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。     

萍乡显性核不育水稻花粉败育的细胞形态学观察

利用光学显微镜技术对萍乡显性不育水稻（PXDGMSR）可育株和不育株花粉形成及发育过程,药壁组织的基本结构及其发育进行了研究,导致其不育株花粉败育的主要原因有：（1）绒毡层细胞解体延迟;（2）花粉母细胞减数分裂方式为“连续型”,但分裂期细胞液泡化严重,染色体粘连,纺缍体形成不规则,核中出现囊泡化现象,（3）花粉母细胞减数分裂方式为“同时型”,母细胞形成多核现象。     

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。     

黄瓜同源三倍体创制及减数分裂行为观察

采用常规杂交法研究黄瓜二、四倍体杂交过程中亲本育性、授粉组合及亲本基因型对杂交结实率的影响,并利用减数分裂制片法对获得的黄瓜同源三倍体进行了花粉母细胞减数分裂行为的观察.结果显示:(1)同源四倍体白交结实率比较低(13.0%～14.5%),可能与其花药内所包含的正常花粉粒比例小及花粉管萌发长度较短有关.(2)二、四倍体杂交组合的结实率很低(0.26%～0.02%),但在两种配组方式之间存在着明显差异,即以同源四倍体黄瓜为父本和二倍体黄瓜为母本的杂交结实率比较高,反之则杂交结实率比较低.(3)在二、四倍体杂交过程中,二、四倍体的基因型对杂交结实率的影响较大,以杂交双亲同属一个基因型的杂交效果较好.(4)同源三倍体花粉母细胞减数分裂过程与二倍体基本相同,但存在较高频率的染色体异常行为:中期I染色体构型复杂,在大多数花粉母细胞中可观察到单价体、二价体、三价体的存在;中期Ⅰ和Ⅱ有少数染色体游离于赤道板外;后期I和后期Ⅱ常出现落后染色体、染色体桥及细胞分裂不同步现象,其最终结果导致了不正常四分体和不可育配子的形成.(5)同源三倍体花粉粒的平均可染率和萌发率分别为18.8%和11.3%.研究结果表明,黄瓜二、四倍体正反交能直接获得同源三倍体材料;同源三倍体花粉母细胞减数分裂异常导致不育配子的形成是引起其育性低的细胞学原因;同源三倍体的部分育性为通过同源三倍体的回交来选育初级三体系奠定了基础.     

普通白菜未减数雄配子形成的细胞学机制

以自然产生2n配子的二倍体普通白菜为材料,采用常规压片法研究2n雄配子发生的细胞学机制.结果表明,白菜未减数雄配子的形成途径有两条:(1)通过近平行型纺锤体形成二分体,从而产生2个未减数配子;(2)通过三极型纺锤体形成三分体,从而产生2个正常减数n配子和1个未减数2n配子,三极型纺锤体比平行型纺锤体能产生更高频率的未减数配子.2n花粉大小为n花粉的1.5倍,其频率不超过9%.     

高温诱导诸葛菜花粉染色体加倍研究

以诸葛菜为材料,对高温处理诱导诸葛菜花粉染色体加倍进行了研究.结果表明:诸葛菜花蕾长度与小孢子母细胞减数分裂具有相关性;当花蕾长度在0.22～0.26cm时,以小孢子母细胞减数分裂终变期分裂相所占比例最大,此时在38～45℃高温下持续处理2～4h,可诱导花粉染色体加倍的未减数2n花粉,2n花粉平均诱导率最高为29.4%,个别处理甚至高达42.5%.研究进一步证明,高温等环境剧变可以诱导植物染色体倍性变异,在植物多倍化的进化中具有积极意义.     

通辽杨花粉母细胞减数分裂及其染色体行为研究

在温室水培条件下对通辽杨(Populus simoniiCarr.×P.nigraL.‘Tongliao’)花粉母细胞减数分裂进程及其染色体行为进行了研究。结果表明:(1)通辽杨花粉母细胞减数分裂与其雄花芽/花序外部特征和花药颜色有着密切关系,前期Ⅰ作为减数分裂过程中最关键而复杂的一个阶段,大约占整个减数分裂进程90%的时间;中期Ⅰ存在单价体,后期Ⅰ有落后染色体出现,表现出较强的遗传杂合性,而且中期Ⅱ平行纺锤体的出现与天然花粉中大花粉的存在之间可能有着一定的联系;(2)在通辽杨减数分裂过程中核仁数目存在1~8个的动态变化,这种现象可能与杨属植物古多倍性起源有关,并推测通辽杨染色体组内至少存在8对带有次缢痕的染色体;(3)在同一个花芽,同一个小花,乃至同一个花药中,往往能同时观察到5~9个不同的分裂相,这种减数分裂不同步性是通辽杨适应环境的一种进化表现,对其种群繁殖具有重要意义。     

烟草小孢子母细胞减数分裂过程中微管分布变化

应用间接免疫荧光标记技术和激光共聚焦扫描显微镜成像技术观察了烟草小孢子母细胞减数分裂过程中微管的分布变化。在减数分裂前期,小孢子母细胞中的微管较短,随机分散在细胞质中。在减数分裂中期,细胞质中微管形成纺锤体,控制染色体的分布。进入减数分裂I后期,部分纺锤体微管将两组染色体拉向两级。在减数分裂Ⅱ中期,细胞中的微管又形成两个纺锤体。在减数分裂Ⅱ后期,纺锤体微管解聚为微管蛋白分散在细胞质中。胞质分裂发生在四个细胞核形成之后,通过细胞核之间的质膜向内缢缩分隔四个细胞核,产生四个小孢子。     

组蛋白H3Ser10磷酸化在家蚕精母细胞减数分裂中的动态分布

【目的】探究组蛋白H3Ser10磷酸化(H3Ser10ph)在家蚕Bombyx mori精母细胞减数分裂中的功能。【方法】解剖并分离家蚕4龄幼虫至蛹期精巢组织,通过丙烯酰胺凝胶包埋制备处于减数分裂不同时期的精巢组织玻片,以免疫荧光标记检测H3Ser10ph抗体在精母细胞减数分裂不同时期的定位特点。【结果】在家蚕有核精子精母细胞减数分裂过程中,组蛋白H3Ser10的磷酸化发生在粗线期染色体的特定位置,双线期H3Ser10ph信号逐渐减弱,至终变期时在染色体上完全检测不到磷酸化信号。随着细胞周期的进行,磷酸化信号又开始逐渐增强,减数第一次分裂中期时达到最高水平。当细胞进入减数第二次分裂前中期时,染色体臂上的H3Ser10ph信号消失,在靠近纺锤体微管的分裂面处有弥散的H3Ser10ph抗体的信号,减数第二次分裂末期,仅剩余非常微弱的H3Ser10ph信号残留于染色体的特定位置。在无核精子精母细胞减数分裂过程中,在中期I至末期I一直在染色体上有较均一的3Ser10ph信号,后期I时纺锤丝微管与赤道面平行。【结论】组蛋白H3Ser10磷酸化与家蚕有核精子和无核精子精母细胞减数分裂中染色质的动态变化相关。     

光温敏核雄性不育小麦BS366花粉母细胞减数分裂的细胞学研究

要以小麦光温敏核雄性不育系BS366为材料,采用卡宝品红压片法研究花粉母细胞减数分裂的细胞学变化。结果表明:不育环境下的BS366花粉母细胞减数分裂过程中染色体和细胞形态异常现象较多。染色体异常主要表现为:染色体落后,染色体桥、染色体散乱排列,微核、染色体分离不同步。细胞形态异常表现为:二分体时期细胞质不完全分裂,细胞板不平整;四分体时期子细胞大小不一。花粉母细胞减数分裂后,异常四分体的比例为62.88%;成熟花粉粒中败育率为89.5%。推测减数分裂期间异常的染色体行为以及细胞形态可能是影响花粉育性降低的重要原因。     

棉属海岛棉×拟似棉F_1不育性研究

本文研究了棉属海岛棉［ＧｏｓｓｙｐｉｕｍｂａｒｂａｄｅｎｓｅＬ．,（ＡＤ）２］ｘ拟似棉［Ｇ．ｇｏｓｓｙｐｉｏｉｄｅｓ（Ｕ１ｂｒ）Ｓｔａｎｄｌｅｙ,Ｄ６］Ｆ_１植株的减数分裂及不育花粉的形成过程。Ｆ_１花粉母细胞在减数分裂中期Ｉ平均染色体构型为２４．８６Ⅰ＋６．９８Ⅱ＋０．０５Ⅲ。Ｆ_１不育的根本原因在于减数分裂中期染色体不能正常配对,引起部分染色体滞后及染色体不均等分配,从而产生多分孢子和微核,最终导致不育花粉的产生,并讨论Ｄ６与（ＡＤ）２间的亲缘关系以及克服Ｆ_１不育的方法。     

聚合草的小孢子发生

本文研究了聚合草(Symphytum officinale L.)花粉母细胞减数分裂时染色体的行为。双线期和终变期染色体完全不形成交叉,中期I的染色体大部分以单价体形式存在,少数染色体次级联会。在减数分裂过程中有落后染色体,单价体提早分离,染色体桥,多极分裂与不均等分裂,形成单分体到十分体等不正常的小孢子,作者认为聚合草是一个远缘杂种,减数分裂染色体行为不正常是其不结实的重要原因。并且,观察到两种类型的减数分裂再组,认为聚合草的部分能育性是由于减数分裂再组时产生的不减数配子引起的。     

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。     

2n雄配子的无融合生殖披碱草（Elymus rectisetus）减数分裂行为研究

用能自然产生2n雄配子的无融合生殖六倍体披碱草为材料,研究了无融合生殖披碱草的减数分裂行为。结果表明：2n雄配子的无融合生殖披碱草减数分裂行为较为异常。在间期细胞内经常有微核存在;在前期I,有倒位环、多介染色体等异常现象;在中期I,染色体有不等分裂的倾向;在后期I和末期I,有染色体的单极分裂（63.9%）、染色走向一极的倾向（21.7%）和多极分裂（3.3%）等现象,单极分裂的结果是不减数配子的产生。在减数分裂Ⅱ中,有高比例的二分子孢子（55.7%）和三分子孢子（23.7%）的形成,二分子孢子在发育后期也直接导致了2n配子的产生。因此,染色体的单极分裂、二分体和三分体形成这3种方式是披碱草2n雄配子的形成的主要途径。     

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.