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     

粳稻杂交育种中应用花粉植株的某些优点和存在问题

1976年用花药培养方法从粳稻F_1杂种获得600余丛花粉绿苗,诱导率平均为5％。在长成的花粉植株中,自发加倍的二倍体约占50％。 在生长于温室的自发加倍二倍体花粉植株(H_1)与生长于大田的后代(H_2)之间,观察到抽穗日期有显著相关(n=37,r=0.714),千粒重有相关但不显著(n=37,r=0.301),结实率无相关,这种情况部分与花粉植株H_1的倍数性混乱有关。 114个花粉植株H_2株系中只有二个株系出现明显分离。由一个F_1杂种产生的花粉植株之间,性状的变异很宽,数量性状呈连续正态分布,超亲变异很明显。相当部分株系的抗稻瘟病性劣于亲本。 从二个F_1杂种的78个花粉植株中选出二个有良好耐寒性与抗稻瘟病的品系。对它们的农艺性状进行二年观测,未见生活力衰退。 认为,由粳稻杂种F_1所培养的花粉植株的纯合性与类型多样性有利于优良重组体的准确选择与迅速稳定,目前主要是产生二倍体花粉植株的效率太低限制了花粉植株有成效地应用。     

光敏感雄性不育水稻的体细胞与花药培养及再生植株性状表现研究

对8个光敏感雄性不育籼稻杂种一代及其亲本花药培养的研究发现,光敏不育粳稻虽然为雄性不育,但其愈伤组织诱导率与植株再生能力不在一般正常粳稻品种之下,为籼稻“新会粘”的28倍。绝大多数光敏不育之籼粳杂种的花药培养能力也是十分高的。在起源于体细胞及花药的光敏不育水稻之再生植株共1146株试管苗中,发现少数在5月下旬及6月上旬抽穗的已表现为完全雄性不育。这些材料之幼穗的第二枝梗分化时(4月下旬至5月上旬)之日长尚不足13小时,远在农垦58S的临界日长14小时之下。在8个组合的籼粳光敏杂种一代花粉植株中,有的组合完全表现为粳型(组合4及7,表2),有的完全表现为籼型(组合2及6),多数则两者兼有。在全部80个愈伤无性系中,单倍体20个,二倍体58个,多倍体2个。58个二倍体无性系申不育的为20个,占34.5%。其中在晚造短日照条件下能转变为可育的有11个,占二倍体的19%,占二倍体不育的55%。所有光敏不育花粉植株,在早造条件下I-KI之花粉染色率与结实率均为0%,在晚造(9月份之后)条件下,能转换为可育。但不同组合、不同无性系之间育性转换的频率与稳定性差异颇大。     

粳稻花粉植株后代的性状遗传及其育种应用研究

本文根据十余年来对粳稻花粉植株后代的性状表现和育种应用研究结果摘报如下。1、花粉植株当代染色体的倍性表现。以根尖细胞染色镜检,其染色体的倍性表现出多种多样,有单倍体、二倍体、三倍体和非整倍体,仅就育种应用而言,粳稻花粉植株自然加倍率一般为35—70%左右。2、花粉植株第一代表现出多样性。花粉植株来源于杂种 F1代,经过基因重组的花粉粒具有多种多样的基因型。即使是同一花药内的花粉诱导出来的植株,性状表现也有较显著差     

水稻花粉植株的遗传学研究

对自1972年以来,通过花药培养所获得的近千株花粉植株的倍数性和部分来源于杂种F_1的花粉植株的纯合性及性状遗传规律进行了研究。结果观察到60％的花粉植株为能正常结实的二倍体。90％来自F_1的花粉植株的后代是整齐一致没有分离的,也即在遗传上是纯合的。其余10％来自F_1的花粉植株的后代或在性状上、或在能育性上、或同时在性状与能育性上发生分离。但性状分离一般都较简单,与F_2的分离有明显区别。对来源于同一杂交组合F_1的49个花粉植株的四个性状的重组与分离的规律,以同组合F_2植株为对照,进行了研究。结果两者表现基本相似。说明杂种F_1的各种小孢子发育为花粉植株的机率是相同的,没有发现在培养过程中不同基因型的花粉间有明显的竞争。 通过花粉单倍体育种已培育出二个粳稻新品种在生产上繁殖推广。     

六倍体小黑麦与普通小麦杂种F_1花粉植株的细胞遗传学研究

用六倍体小黑麦Rosner与普通小麦科冬58的杂种F_1为材料进行了花药培养。观察了27株花粉植株根尖细胞的染色体,其中有17株非整倍体、9株混倍体和1株单倍体。从花粉植株PMC的染色体构型表明,在单倍水平的植株中以单价体为主,在二倍水平植株中以二价体为主。用Giemsa显带技术鉴定花粉植株的染色体组成,其中黑麦染色体为2—7条,小麦染色体为18—21条。提示用花药培养的方法,可以将六倍体小黑麦与普通小麦杂种F_1理论上可以形成的花粉的染色体组成在植株水平显现出来。     

籼型光敏雄性不育水稻杂种花粉植株游离小孢子培养成植株

禾本科植物游离小孢子的培养已在水稻、小麦、玉米、大麦等主要农作物上获得成功,且在大麦、玉米上成功地从未经预处理及预培养的游离小孢子培养获得了再生植株。籼稻花药培养能力远远低于粳稻,对其游离小孢子的离体培养研究甚少。本文简要报道这方面的研究结果。     

籼稻花药培养研究——Ⅰ.基本培养基及附加成分在诱导籼稻花药产生愈伤组织及根芽分化中的作用

对6个籼稻(oryza sativa Subsp.Shien)品种和39个籼×籼杂种的花药在离体条件下进行培养,有5个品种及35个杂种得到了愈伤组织,平均诱导率为2.18％。在3个品种及11个籼×籼杂种中得到了绿苗或绿芽。本文着重报道基本培养基及其附加成分在诱导籼稻花药产生愈伤组织及根芽分化中的作用。 1.试验了几种诱导愈伤组织的培养基,以Miller培养基 2,4—D2毫克/升 酵母浸出液1,000毫克/升 激动素1毫克/升 吲哚乙酸2毫克/升 椰乳15％为最好。诱导率高者可达11—15％,平均诱导率在3％以上。 2.Ms、Nitsch及Miller培养基均可诱导籼稻花药愈伤组织分化出绿色的花粉植株。 3.籼稻花药愈伤组织的分化,随着激动素/生长素比值的增高,绿苗分化率及总分化率均有提高的趋势。而粳稻的这种关系不甚明显。 4.Miller培养基附加2毫克/升的吲哚乙酸对促进具茎、叶而无根的籼稻花粉小植株产生根有很好的作用。在这种培养基上,不仅可以诱导根的发生,而且根系发达,生长较弱的苗转移到这种培养基后,因根系健壮,生势好,转入盆栽,基本可以全部成活。     

长江下游不同类型水稻分蘖期耐淹能力比较

在分蘖期对长江下游稻作区主栽的9个水稻品种进行大田模拟没顶淹涝处理,研究淹涝胁迫对水稻植株农艺性状、生理指标和产量性状的影响,比较分析了常规粳稻、杂交籼稻和杂交粳稻对淹水胁迫环境适应性的差异.结果表明:淹水胁迫4d后,水稻株高及顶部全展3片叶长均比对照有不同程度的增加,伸长程度为杂交粳稻＞杂交籼稻＞常规粳稻.杂交粳稻的茎蘖数、绿叶数和地上部干质量损失率分别为18.0％、41.4％、13.2％,显著小于常规粳稻;杂交籼稻则介于杂交粳稻和常规粳稻之间,且整株死亡率显著低于常规粳稻.常规粳稻叶片中丙二醛(MDA)含量比对照增加1.91 μmol·g-1 FM,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性明显降低;杂交粳稻和杂交籼稻MDA含量分别降低2.32和2.10 μmol·g-1 FM,SOD和CAT活性显著提高.不同类型品种的减产程度差异显著,常规粳稻的产量损失率达到38.5％,显著高于杂交粳稻和杂交籼稻,杂交粳稻产量损失率仅为4.1％.长江下游水稻分蘖期的耐淹涝能力为杂交粳稻强于杂交籼稻,常规粳稻的耐淹能力最低.     

小麦花粉植株的遗传学研究

自1971年4月我们用花药培养方法诱导出小麦单倍体花粉植株以来,国内外学者在小麦花药培养研究中作了大量工作,诸如:离体条件下的雄核发育的研究,提高诱导花粉植株频率的各种因素的研究,其中包括培养基的改进、材料基因型差异在诱导中的作用和培养条件,以及供取花药植株的环境条件的研究等。本文拟在多年研究的基础上,对小麦花粉植株的遗传学表现,包括目前大家所关心的花粉植株的生活力,以及花粉植株的变异等问题做进一步的探讨。     

籼稻基因枪转化的研究

对国内外１７个籼稻品种进行了基因枪转化,研究了有利于籼稻愈伤组织诱导和生长的培养条件和筛选程序,１５个品种获得了潮霉素抗性愈伤组织,５个品种再生了植株,包括当前国际上推广的ＩＲ系统及国内的优良品种和恢复系,分子生物学证据证明潮霉素基因已经整合入籼稻的基因组。最高植株转化频率接近一般粳稻水平,多数低于粳稻水平。这为建立籼稻的转化系统打下了基础。     

用气孔长度鉴定小麦花粉植株倍性的研究

本文根据对小麦花粉植株叶片气孔保卫细胞长度的测量及其变异性分析,得到以下结果:一、小麦花粉单倍体(1n)与二倍体(2n)之间虽形态十分相似,但其气孔长度差异显著;二、来自杂交一代的不同花粉植株,性状分离很大,但其单倍体之间或二倍体之间,气孔长度差异不显著。因此,用测量气孔长度鉴定小麦花粉植株倍性是可行的,且方法简便、快速。     

小麦花培后代产生非整倍体的研究

取不完全结实的小麦花粉植株的株系后代66株进行细胞学鉴定。结果如下:染色体数目正常的有34株,占51.5％;染色体数目变异的有32株,占48.5％,其中单体25株,双单体4株、三体3株。经Giemsa-N带技术鉴定,其中有3株3B、6B双单体;3株3B单体;3株7B单体和1株3B三体。     

小黑麦×小麦杂种F_1花粉植株中D-R染色体的重组

对93株六倍体小黑麦×普通小麦杂种F_1花粉植株进行了细胞学观察,Giemsa分带鉴定黑麦染色体,分析花粉植株中D、R染色体的分布组成。花粉植株染色体数目集中在2n=23附近,D、R两组染色体表现不同的数量分布:黑麦(R)染色体从数量上趋于随机分布;小麦(D)染色体却趋于大部分保留。初步分析了产生这种现象的原因。     

水稻单倍体再生苗的人工加倍及其后代遗传学观察

几年来的花培实践表明,水稻花粉植株中单倍体比例一般占30—50％。随着花药培养技术的不断发展,单倍体植株的人工加倍已日益成为单倍体育种研究的重要内容之一。由于籼稻花粉植株诱导频率较低,加上单倍体植株娇嫩细弱,目前尚缺乏高效而又安全的加倍方法。     

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。     

甲基磺酸乙酯对水稻花药离体培养效应的研究

本文以粳稻“105”、籼稻“华03”和“鄂早6号”为实验材料,研究了不同浓度化学诱变剂EMS处理对离体培养水稻花药中花粉细胞脱分化与再分化和培养初期花药呼吸作用的影响。结果表明,低浓度EMS能显著提高花药愈伤组织诱导率,高浓度EMS则有明显的抑制作用。EMS对培养初期花药呼吸作用的影响与花药愈伤组织诱导率之间存在明显的平行关系。     

甲基磺酸乙酯对水稻花药离体培养效应的研究

本文以粳稻“105”、籼稻“华03"和“鄂早6号”为实验材料,研究了不同浓度化学诱变剂EMS处理对离体培养水稻花药中花粉细胞脱分化与再分化和培养初期花药呼吸作用的影响。结果表明,低浓度EMS能显著提高花药愈伤组织诱导率;高浓度EMS则有明显的抑制作用。EMS对培养初期花药呼吸作用的影响与花药愈伤组织诱导率之间存在明显的平行关系。     

普通小麦与簇毛麦双二倍体的合成,育性及细胞遗传学研究

通过杂种幼胚无性系培养获得大量再生植株F_1,经秋水仙碱处理,合成了普通小麦与簇毛麦属间双二倍体(AABBDDVV)。其形态特征除株高、穗长、小穗数,籽粒大小和育性明显增加,生育期延长外,分别与各自的再生植株F_1相似。双二倍体的体细胞染色体数目变化范围为48—56。花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ 2n=28Ⅱ的细胞占56.82％,每个细胞平均有27.10个二价体,1.44个单价体,0.08个三价体,0.03个四价体。经过连续两代单穗单株选择,结实率由15.91％提高到36.52％。     

硬粒小麦(Triticum durum Desf.)白化花粉植株的诱导及其倍性的初步观察

Füjii 曾培养过小麦属6个种的花药,并得到野生一粒小麦(Triticum aegilopoides)和野生二粒小麦(T.dicoccoides)的花粉愈伤组织,但它们未能分化成苗。1973年我国和法国的研究者分别报道普通小麦(T.aestivum)花药培养成功,然而小麦属其它种至今尚未诱导出花粉植株。我们曾注意到普通小麦一部分离体花粉中存在微核或染色体断片,而且在白化花粉植株中也观察到微核。胡含等在小麦花粉愈伤组织中观察到染色体断片,Mix 在畸形的大麦绿色花粉