甜瓜属植物种间杂交研究进展

在甜瓜属野生种Cucumis hystrix Chakr. 和栽培黄瓜之间的种间杂交取得成功的基础上,简要回顾了甜瓜属植物种质资源和系统学的研究情况,然后从甜瓜属植物种间杂交的概况、种间杂交的障碍及其解决途径等三个方面,回顾和讨论了甜瓜属植物的种间杂交的研究进展,并对进一步通过种间杂交研究利用甜瓜属野生植物资源的前景进行了展望。     

弱光条件下甜瓜属种间杂交新种的某些光合特性

甜瓜属种间杂交新种Cucumis hytivus Chen & Kirkbride的光补偿点为11.25 μE*m-2 *s-1,低于以往报道的耐弱光品种长春密刺.弱光处理2周后,新种的叶绿素a和叶绿素b含量增加,叶绿素a/b的值大幅度降低,形态学耐弱光隶属值高达0.946,说明杂交新种耐弱光能力很强.     

甜瓜属种间杂交线粒体DNA的遗传分析

为了研究甜瓜属种间杂交线粒体DNA的遗传规律,对甜瓜属人工杂交合成的异源四倍体新种(Cucumis hytivus Chen and Kirkbride.)的S5后代及其杂交母本甜瓜属野生种（Cucumis hystrix Chakr.）和父本栽培种黄瓜‘北京截头’(Cucumis sativus L.)线粒体中apocytochrome b (cob), NADH dehydrogenase subunit 1 (nad 1), NADH dehydrogenase subunit 7(nad 7) 基因序列片断进行了测序与分析。结果显示3个种长度为909 bp cob, 943 bp nad 1和880 bp nad 7基因片断序列中分别存在着相应的1、7和17个多态性核苷酸位点,其中新种与父本‘北京截头’相同而与母本野生种不同的多态性碱基位点分别有1、6和14个,nad 1和nad 7中分别只有1和3个多态性位点与双亲都不相同。该结果表明甜瓜属hystrix譻ativus种间杂交后代线粒体DNA多态性碱基位点主要来源于父本而不是母本,线粒体DNA主要表现为父系遗传。     

甜抓属一新物种（双二倍体）合成及定性

采用胚胎拯求方法,首次成功实现了栽培黄瓜（Cucumis sativus L.,2n=14）与同属野生种C.hystrix Chakr.(2n=24）间可重复的种间杂交。杂交F1植株形态一致。其中多分枝、密棕茸毛（尤其是在花瓣和雌蕊上）、桔黄色花冠及卵圆形果实这些特征与亲本Chystrix相似,而第一雌花节位则与亲本黄瓜（C.sativus）相似。其它性状如株径、节长、叶和花的形状和大小等都介于双亲之间而呈中间型,将杂种F1植株自交并与两亲本进行回交,结果表明F1杂种的雄蕊和雌蕊都是不育的。这可能是由于杂种染色体数目为奇数（2n＝19,其中7条来自黄瓜,12条来自野生黄瓜）,缺乏同源性而导致减数分裂不正常。利用体细胞无性系突变方法,对杂种的染色体数进行了加倍,流动细胞计量仪测定表明,加倍的F1植株（双二倍体）占再生植株的7.3%,形态一致,其DNA含量为2.35pg,而F1（二倍体）的含量为1.17pg。新合成的双二倍体植株能释放花粉,并且能形成含种子的果实。对生长和发育、营养价值及抗性等方面初步研究表明,这一新物种可望成为一新型作物种,在未来农业中占有一席之地。通过不同杂交可形成两种类型的果实：一种为腌渍类型,该株系每株可着生30多个大约10cm长的果实,可一次性采由;另一种为耐弱光类型,果形细长,基本上元种子,适合于部分遮荫的环境,如温室栽培。营养分析表明,新物种果实的蛋白质含量为0.78%,矿物质0.35,均分别高于普通黄瓜含量0.62%和0.27%。对根结线虫筛选试验结果表明,C.hystrix具有高度抗性,其抗性通过正反交可部分转移到F1代和双二倍体中。     

芦荟属植物种间杂交及其F_1代POD同工酶鉴定

以芦荟属植物元江芦荟和皂质芦荟为亲本进行远缘有性杂交试验。正交对3株103朵小花进行授粉,获得7枚果实,平均结实率为6.80%;反交对2株88朵小花授粉,获得5枚果实,平均结实率为5.88%。获得了19株F1代实生苗,并对亲本和F1代实生苗以及库拉索芦荟、华芦荟等5种芦荟属植物进行了过氧化物酶同工酶(POD)的比较研究,结果显示,5种芦荟种间的POD同工酶酶谱具有较高的相似程度,同时各种又具有各自的特征酶带,很容易区分。特别是F1代实生苗的酶谱与父母本的酶谱有显著不同的酶带,证明产生了新的中间类型。     

新疆甘草属的种间杂交

试验以居群为单位的新疆甘草属７个种进行种间人工杂交。通过对种间杂交结实量（ＲＳ）和亲本种平均结实量（ＲＳｍ和ＲＳｆ）的分析比较,测出相应的杂交结实指数（ＩＳ）、初步了解种间杂交亲和性的大小,为甘草属植物系统与演化的研究提供参考依据。     

姜花属种间杂交胚拯救研究

为提高姜花属种间杂交胚挽救中幼胚萌发率,以白姜花×金姜花的胚珠为试材,研究不同胚珠发育时期、不同培养基及低温处理果实对幼胚萌发率的影响.结果表明,白姜花×金姜花胚挽救的适宜培养基是MS+0.1 mg/L BA十0.1 mg/L NAA;接种时期以60 d的幼胚培养效果最佳;低温处理果实3～6 d能有效提高幼胚的萌发率.     

甜瓜属一新物种(双二倍体)合成及定性

采用胚胎拯救方法,首次成功实现了栽培黄瓜(CucumissativusL.,2n=14)与同属野生种C.hystrixChakr.(2n=24)间可重复的种间杂交.杂交F1植株形态一致.其中多分枝、密棕茸毛(尤其是在花瓣和雌蕊上)、桔黄色花冠及卵圆形果实这些特征与亲本C.hystrix相似,而第一雌花节位则与亲本黄瓜(C.sativus)相似.其它性状如株径、节长、叶和花的形状和大小等都介于双亲之间而呈中间型.将杂种F1植株自交并与两亲本进行回交,结果表明F1杂种的雄蕊和雌蕊都是不育的.这可能是由于杂种染色体数目为奇数(2n=19,其中7条来自黄瓜,12条来自野生黄瓜),缺乏同源性而导致减数分裂不正常.利用体细胞无性系突变方法,对杂种的染色体数进行了加倍.流动细胞计量仪测定表明,加倍的F1植株(双二倍体)占再生植株的7.3%,形态一致,其DNA含量为2.35pg,而F1(二倍体)的含量为1.17pg.新合成的双二倍体植株能释放花粉,并且能形成含种子的果实.对生长和发育、营养价值及抗性等方面初步研究表明,这一新物种可望成为一新型作物种,在未来农业中占有一席之地.通过不同杂交可形成两种类型的果实一种为腌渍类型,该株系每株可着生30多个大约10cm长的果实,可一次性采收;另一种为耐弱光类型,果形细长,基本上无种子,适合于部分遮荫的环境,如温室栽培.营养分析表明,新物种果实的蛋白质含量为0.78%,矿物质0.35%,均分别高于普通黄瓜含量0.62%和0.27%.对根结线虫筛选试验结果表明,C.hystrix具有高度抗性,其抗性通过正反交可部分转移到F1代和双二倍体中.     

杜鹃花属植物种间杂交向性研究

为探讨杜鹃花属植物种间杂交的向性特征,依据该属5亚属、3组、12亚组、32种、33对正反交组合与自交性质清楚的186个杂交组合,对有关向性问题进行了初步研究。结果表明:(1)杜鹃花属植物种间杂交由双向可育→单向不育→双向不育的比率变化与其亲本的系统位置由原始→进化以及双亲间的亲缘关系由密切→疏远同向;原始的常绿杜鹃亚属(Subgen. Hymenanthes)内种间比较进化的杜鹃亚属(Subgen. Rhododendron)内易于杂交,而该两亚属之间却存在密切的亲缘关系,因此其亚属间杂交的可育比率也高于其他亚属间杂交。(2)在进化维度上,该属植物的种间杂交单向不育通常无固定的亲本搭配方向,但常绿杜鹃亚属内(Intra-Subgen. Hymenanthes,Intra-HY)、杜鹃亚属内(Intra-Subgen. Rhododendron,IntraRH)和映山红亚属×羊踯躅亚属(Subgen. Tsutsus×Subgen. Pentanthera)间的杂交搭配,有一定的倾向性。(3)种间杂交可育性与自交特性不同的亲本搭配方式相关,可育性大小的总倾向是SC×SCSI×SC≥SC×SISI×SI,其生殖进化方向是从自交亲和(SC)到自交不亲和(SI),并伴随异交生殖隔离的加强。(4)细胞不育和多倍体是引起单向不育的两个重要原因,SI亲本的介入会大幅度地增加种间杂交的不育比率。     

野黄瓜(Cucumis hystrix Chakr.)与3种不同基因型栽培黄瓜(C.sativus L)

野黄瓜(Cucum is hystrix,2n=24)为短日照植物,因其与栽培黄瓜(C.sativus,2n=14)花期不遇等杂交障碍的存在而使种间杂交难以顺利进行。对野黄瓜短光照处理40 d以上,使得两者花期相遇,成功地进行了野黄瓜与3种不同基因型栽培黄瓜(“二早子”、“长春密刺”和“NC4406”)的正反杂交,从中获得了3种杂交组合的幼胚。采用改良的方法对这3种基因型杂种胚进行胚胎拯救,再生频率达80%以上,其杂种的真实性通过植物学性状观察、体细胞染色体计数和天冬氨酸转氨酶(AAT)同工酶分析得到了证实。研究中还发现不同基因型杂种F1的育性存在明显差异,其中以C.hystrixדNC4406”育性最高,花粉可染率达23.3%,是在二倍体水平上进行育种利用的良好材料。     

小豆远缘杂交研究进展

小豆是豇豆属下重要的食用豆类之一。本文介绍了豇豆属下亚洲豇豆亚属的植物学分类情况,综述了小豆与其近缘种(包括栽培种、野生种)杂交的研究进展,为豇豆属特别是亚洲豇豆亚属丰富的遗传资源应用于小豆育种工作提供参考。     

番茄属种间杂种离体培养F1植株的细胞学分析

本文报道了栽培番茄（Lycopersico esculentum)“北京早红”等5个品种分别与野生型秘鲁番茄（L.peruvianum)PI128657中8号株系杂交,离体胚培养,得F1杂种植株,对花粉母细胞在减数分裂中染色体行为和终变期二价体交叉点的频率,以及亲和性程度等进行了.结果表明,6个亲本植株花粉母细胞减数分裂染色体的行为是正常的,中期I为12个二价体。其中环状二价体占多数,棒状二价体数较少,中期I没有单价体,后期I和II均正常,四分体阶段无微出现,但各亲本在终变期和中期I的环状二价体和棒状二价体的数有一定的差异,这可能与不同亲本基因型的亲和性程度和在遗传学上的不协调有关。5个组合的大多数F1杂种花粉母细胞减数分裂中染色体行为基本正常,12个二价体占多数,但染色体配对不稳定,有较多的单价体,染色单体桥。四分体阶段有微核,此外,在5个组合的F1杂种植株中,均出现双二倍体花粉母细胞,这些双二倍体花粉母细胞的染色体,在减数分裂中,也均,出现落后染色体和染色单体桥,以及较多的多价体,四分体阶段有微和不同类型的四分孢子群。     

甜瓜属种间杂交中3种不同倍性资源的微繁

以3种不同倍性的甜瓜属种间杂交资源(双二倍体Cucumis hytivus、异源三倍体黄瓜和种间杂种F1)无菌苗的顶芽或腋芽为试材,比较它们再生能力的差异,寻求各自增殖的最适培养基,从而建立其离体繁殖体系.结果表明:倍性越高,增殖能力越小,增殖速度也最小(双二倍体种转接的间隔时间比其它两种材料长1～2周).双二倍体、异源三倍体黄瓜和种间杂种F1的最大繁殖系数分别为4.6、7.1和8.4;相对应的培养基分别为MS 0.05 mg·L-1TDZ、MS 2.2 mg·L-1 6-BA和MS 0.5 mg·L-1 6-BA).3种材料的生根结果基本一致,在1/2MS 0.2 mg·L-1IBA上的生根率均能达84.5%,驯化成活率达90%以上.同一材料的田间性状表现整齐一致,没有发现变异.     

Interspecific Hybridization in the Genus Dioscorea

Interspecific hybridization between Dioscorea alata (2n = 60).D. deltoidea (2n = 20), D. floribunda (2n = 36), D. composita(2n = 36), and D. friedrichsthallii (2n = 36) has revealed levelsof crossability consisting of successful crossing and normalgermination of hybrid seeds, successful crossing but poor germinationof hybrid seeds, crosses not successful due to a pre-fertilizationovular breakdown, and crosses not successful due to post-fertilizationovular breakdown. In general the three Central American species with basic chromosomenumber as 9, namely D. floribunda, D. composita, and D. friedrichsthalliiare cross compatible. In crosses involving D. floribunda withD. composita and D. floribunda with D. friedrichsthallii viablehybrids were obtained. The cross between D. friedrichsthalliiand D. composita is also successful but germination of the hybridseeds is greatly reduced. The cross of D. composita female withthe male D. friedrichsthallii was an exception to the generalcompatibility between these three species. In this cross thefertilized embryo aborted after attaining four-celled stage. The crosses between the two Old World species with basic chromosomenumber as 10, namely D. alata and D. deltoidea with each otherand with the above named three Central American species werenot successful. D. alata had pollen grains which rarely germinated.When D. alata was used as the female parent, the pollen tubesof other species grew down the style but no fertilization tookplace. The reciprocal crosses of D. deltoidea with the CentralAmerican species gave differential results. When D. deltoideawas used as the female parent no fertilization took place. However,when D. deltoidea was used as the male parent the fertilizedembryo aborted after attaining globular stage.     

Interspecific crossability studies in poplars

Summary Pollen-stigma interactions were studied with scanning electron microscopy in intraspecific and intersectional crosses of Populus tremuloides (Sect. LEUCE); P. deltoides, P. nigra (Sect. AIGEIROS); and P. trichocarpa (Sect. TACAMAHACA). Intraspecific variation in hydration, size of hydrated pollen grains, and tube morphology is described. Exine sculpture in P. tremuloides was densely spinulate or scabrate, in P. trichocarpa densely reticulate, in the other species somewhat intermediate. In six of seven intersectional cross combinations pollen-tube behavior on the stigmatic surface at 5–22 hours after pollination was the same as in conspecific matings; in P. tremuloides x P. trichocarpa crosses, the percentage of twisted and bulging tubes was significantly higher. Irradiated mentor pollen did not affect pollentube behavior of adjacent incompatible pollen, but increased hybrid seedling production in interspecific crosses. By contrast, hexane treatment of pollen or stigma, and the spraying of catkins with gibberellic acid or naphtalene acetic acid were ineffective. The results are discussed in relation to several mechanisms presumed to be involved in restricting gene exchange among poplar species; and in relation to Hogenboom's (1973) incongruity concept.     

野黄瓜(Cucumis hystrix Chakr.)与3种不同基因型栽培黄瓜(C. sativus L.)种间杂交及杂种鉴定

野黄瓜(Cucumis hystrix,2n=24)为短日照植物,因其与栽培黄瓜(C.sativus,2n=14)花期不遇等杂交障碍的存在而使种间杂交难以顺利进行。对野黄瓜短光照处理40 d以上,使得两者花期相遇,成功地进行了野黄瓜与3种不同基因型栽培黄瓜(“二早子”、“长春密刺”和“NC4406”)的正反杂交,从中获得了3种杂交组合的幼胚。采用改良的方法对这3种基因型杂种胚进行胚胎拯救,再生频率达80%以上,其杂种的真实性通过植物学性状观察、体细胞染色体计数和天冬氨酸转氨酶(AAT)同工酶分析得到了证实。研究中还发现不同基因型杂种F1的育性存在明显差异,其中以C.hystrixדNC4406”育性最高,花粉可染率达23.3%,是在二倍体水平上进行育种利用的良好材料。