雄性可育与雄性不育籽粒苋小孢子发育研究

栽培种籽料苋（lmaranthus hypochondriacus L。）是一种很有潜力的新型作物。它营养价值高、蛋白质含量丰富、氨基酸平衡好、耐旱、耐盐碱和酸、抗逆性强、适应性广,被认为易极有潜力的、为全球提供粮食的替代作物之一。但是籽粒苋于粒重仅0．7－1．2g,种子易散落。于是,和许多其它植物一样,籽粒苋中也找到了雄性不育株。但是它的小孢子发育过程及其败育时期和不育特征尚不清楚,为它的杂交育种研究带来不便。本文通过电镜对雄性可育和不育的两种籽粒苋小孢子进行观察。发现不育小孢子败育起始于四分体释放以后的单核花粉期。在此之前小孢子的发育是一样的。花粉分化早期,孢原组织分化出初级造孢组织、绒毡层、中间层、药壁内层和表皮层（图1）;造孢组织继续分裂,细胞不断扩大,形成小孢子母细胞（图2）;小孢子母细胞不断增大,周围积累胼胝质并逐渐与绒毡层分离,出现大液泡（图3）;小孢子母细胞减数分裂,四分体形成,包埋于胼胝质中;绒毡层有丝分裂,有双核细胞;大液泡消失;细胞壁开始降解（图4）。胼胝质逐渐消失,小孢子从四分体中释放以后（单核花粉期）,在雄性可育籽粒苋里,小孢子有丝分裂、迅速膨大变圆,可见两个深色雄仁,花粉壁加厚（图5）;进入收缩期,绒毡层降解,突入花药腔,环绕小孢子周围（图6）;花粉壁不断加厚,小孢子更趋成熟（图7）,直直形成内含大量淀粉的完全成熟花粉粒（图8）。而在雄性不育籽粒苋里,出现如下不育特征：小孢子粉壁未能进一步加厚,小孢子形状变得怪异（图13）;花粉内含物溶解,空泡化,成为不育花粉（图14）。小孢子在花药中的发育完全依赖绒毡层细胞提供所需的营养物质和信息,绒毡层异常必然导致花粉败育,胼胝质降解不影响小孢子母细胞减数分裂,而是影响小孢子初生外壁的发育,从而导致小孢子发育退化。籽粒苋花粉败育过程中未见胼胝质降解,其原因有待进一步研究。有报道,正常花粉发育过程中常含有大量液泡,籽粒苋可育花粉的发育过程也证实液泡的发育与花粉粒的充实、花粉的形状有密切关系,而不育花粉中小液泡逐渐膨大,形成空泡后破裂。     

山明桐小孢子败育及与小孢子囊壁发育异常的关系

作者研究了山明桐(Paulownia sp.)小孢子败育及小孢子囊壁异常发育的过程,并探讨了两者之间的关系。结果表明:小孢子败育发生在减数分裂至单核小孢子期间。在小孢子有丝分裂前小孢子已全部敗育拚辈惴⒂斐V饕硐衷诒3只疚唇到饣虬虢到庾刺敝脸墒旎ㄒ┦逼凇R┦夷诒谙赴┓只鎏踝丛龊裣赴凇P℃咦幽冶诜⒂械恼庑┮斐O窒蟮氖抵适瞧湔7⒂瘫恢型就V?而以幼态保持至花药最后干缩。观察表明小孢子囊壁发育异常不是小孢子败育的原因,而可能是其结果。     

橡胶树花药和小孢子发生与发育过程的观察

应用石蜡切片法．观察橡胶树的实生树和RRIM600、GT-1品系的花药壁以及小孢子的发生和发育过程,得到如下结果：1．实生树的花药壁通常由四层细胞组成,发育形式为双子叶型。药室内壁细胞在发育后期进行径向条纹加厚．至花药开裂时仍保留着原生质体。中层由一层或不规则的两层细胞组成,在小孢子单核期消失。绒毡层细胞具单棱或双核,属分泌型,至花粉发育到三细胞时消失。小孢子母细胞减数分裂为同时型。成熟花粉粒具三十细胞。精细胞椭圆形,在光镜下不能区分出细胞质鞘和核仁。所观察的实生树雄花,多数发育正常,很少有空秕的花粉。2．RRIMB00品系的花药和小孢子发生与发育和实生树相似,但至后期只有少数花粉发育正常,多数成为大小不等的败育花粉;此外也有一些败育的雄花。3．GT-1的花药在小孢子母细胞减数分裂时,绒毡层细胞的体积开始异常增大并液泡化．小孢子在四分体内解体或分离后成为空秕花粉。     

杜鹃花属植物杂交不亲和与败育分布研究

该研究以杜鹃花属5亚属3组17亚组38种,计109个不育组合及91个可育组合的杂交结果为依据,对4个杂交不亲和指标与败育系数及败育频度参数进行了分析。结果表明:(1)杜鹃花属不同类群间杂交的不育组合比例约为54.5%,其不亲和与败育包括不能坐果(capsul aborted,Cab型)、坐果但不能形成种子(seed aborted,Sab型)和能形成种子但不能发芽(seed not germinated,Sng型) 3种情况,其中Cab与Sab类型均可能是前合子期不亲和与后合子期不亲和的复合表征,Sng型则可以肯定为后合子期种子发育阶段败育的情况,Cab∶Sab∶Sng=81∶13∶15;而可育组合中部分败育苗无疑属于"杂种不活hybrid inviability"的败育类型。(2)有关不育类型的分布与杜鹃花属植物亲本类群及其分类与亲缘关系具有明显关联,从同一亚组内、同一亚属内到不同亚属间杂交的不育类型的分布呈Sng型→Sab型→Cab型增加的趋势,杂交双亲分类上亲缘关系越密切Sng型的频度越高,反之关系越疏远Cab型的频率越高,亚属间远交往往止于Cab型。(3)"杂种不活"为败育苗的表现形式之一,从同一亚组、同一亚属到不同亚属间杂交,其败育等级频度分布通常也从无或轻度败育到严重败育方向发展,常绿杜鹃亚属内杂交的败育情况明显低于杜鹃亚属内杂交,这与后者多倍体亲本的介入相关,而上述2亚属间杂交的苗木败育则更加严重,但映山红(R. simsii)分别与百合花杜鹃(R. liliiflorum)和毛肋杜鹃(R. augustinii)的亚属间杂交未出现败育苗分布。     

离体条件下用秋水仙素处理小麦-黑麦杂种细胞的研究

在液体培养基上用0.05%的秋水仙素处理小麦-黑麦杂种幼穗愈伤组织,含秋水仙素的培养基采用两种方法灭菌：（1）秋水仙素与培养基成分混合在一起用灭菌锅灭菌。处理愈伤后愈伤组织无伤害迹象,推测可能是灭菌过程中秋水仙素浓度降低所致;再生植株的育性得到有效的恢复,48.1%的穗子结实,5.2%的穗子结实率达到34.8%;（2）秋水仙素经超滤灭菌后,在常温下与灭过菌的培养基成分混和,处理愈伤后愈伤组织伤害严重,几乎不能分化苗。     

光敏核不育水稻农垦58S与正常品种“农垦58”在pms1区段无育性基因…

光敏核不育水稻农垦５８Ｓ系由正常品种“农垦５８”自然突变产生。为弄清该突变基因在染色体上的位置,曾用覆盖整个水稻基因组的３００余个ＲＦＬＰ探针对农垦５８Ｓ和“农垦５８”进行了对比分析,得到了７个具多态性的探针,其中２个探针ＲＧ３０和ＺＲ６２６正好落在第７染色体上以前定位的光敏核不育基因ｐｍｓ１所在的区段。以这两个标记对农垦５８Ｓ／“农垦５８”组合Ｆ２随机群体１４０单株进行了ＲＦＬＰ分析,按ＲＦＬＰ     

玉米CMS—S材料雄花育性不稳定性与线粒体S类质粒相关性的研究

田间鉴定了4套玉米CMS-S的同质异核杂交种和不育系的雄花育性表现。发现在保持型F_1群体中有育性部分恢复的不稳定现象。检测它们的线粒体DNA,发现均有游离态的S_1、S_2,类质粒存在。分离恢复型和育性部分恢复的近等基因型F_1植株的线粒体主DNA,经EcoRI等5种核酸内切酶酶切后,与S_1分子探针杂交,均未发现任何带型差异。正常胞质系与不同来源的S胞质不育系的线粒体主DNA经5种内切酶酶切后,与S_1分子探针杂交,带型存在明显差异。而各S胞质不育系之间的带型无差异。结果表明,所研究的CMS-S材料的育性不稳定现象可能与胞质基因无关。     

化学杂交剂GENESIS诱导小麦雄性不育的细胞形态学观察

在小麦幼穗发育期的药隔期至四分体期 ,用 5 .0 kg/ hm2剂量的 GENESIS进行处理 ,结果表明 ,GENESIS可诱导小麦产生 10 0 %的雄性不育率 ,且不育株率超过 99%以上 ,具有良好的诱导雄性不育的效果 .小麦经 GENE-SIS处理后 ,小孢子发育出现异常 ,败育型小孢子有单核花粉、二核花粉和不正常的三核花粉 ,同时还发现有四核和五核花粉以及在花粉发育过程中原生质体解体 ,仅留下花粉壁的空壳花粉 .不育花药不开裂 ,花粉囊除了表皮及纤维层外 ,还可观察到延迟解体的绒毡层 ,绒毡层的延迟解体可能影响了小孢子的发育     

异源六倍体水稻AACCDD和三倍体水稻ACD生殖特性的细胞胚胎学研究

利用异源多倍体杂种优势是多倍体水稻研究的第三阶段,但异源多倍体杂种常常不育。为明确其不育特点,本文以本实验室通过远缘杂交获得的栽培稻（AA）品种DTS137和高秆野生稻O．alta（CCDD）的杂种三倍体ACD和加倍形成的六倍体AACCDD为材料,分别对其花粉和胚囊发育过程进行石蜡切片观察,发现3x与6x之间以及6x雌性和雄性生殖方式和前途具有明显的不同：（1）异源三倍体ACD水稻杂种花粉败育彻底,败育发生在小孢子母细胞时期,绒毡层细胞提前解体：大孢子母细胞不能进行减数分裂,与周围的珠心组织一起发生解体,雌性完全败育。（2）异源六倍体水稻杂种（AACCDD）的雄性败育发生在小孢子母细胞减数分裂的细线期,此期小孢子母细胞发育停滞,随后解体;而雌性器官的发育基本正常。推测异源六倍体杂种的不育性与不同基因组间存在着部分核质不亲和性有关。据此,为了克服六倍体水稻AACCDD的不育性和验证该杂种雌性可育的结论,以栽培稻（AA）的PMeS二倍体品系HN2026．2x为父本与之杂交,通过胚挽救成功获得回交杂种BC1F1植株,经根尖染色体鉴定为2n=4x=48,系由AACD组成。虽然该异源三基四倍体是不育的,但为随后的染色体加倍创造AAAACCDD同源异源八倍体,进而获得结实的同源异源多倍体杂种打下了良好的基础。     

小叶丁香引种栽培条件下种子败育的解剖学研究

为探讨小叶丁香在北京栽培条件下种子败育的问题,对其胚胎发育过程进行了解剖学观察研究。结果显示:(1)小叶丁香人工异花授粉坐果率为20.37%,天然授粉坐果率为9.13%,人工自花授粉以及去雄套袋授粉均未坐果;各种授粉方式结实率均为0。(2)小叶丁香花药壁发育为基本型,腺质绒毡层,胞质分裂为同时型,小孢子四分体排列方式以四面体型为主,2-胞成熟花粉;倒生胚珠,单珠被,薄珠心,直线型大孢子四分体,胚囊发育为蓼型,核型胚乳,胚发育为紫菀型,先后形成球形胚、心形胚、鱼雷形胚和子叶胚;9月1日以后,子叶胚发育停滞,细胞逐渐降解。研究表明,栽培条件下,小叶丁香为异花授粉植物,人工异花授粉可提高植株坐果率,但未获得种子;其大小孢子及雌雄配子体发育、传粉受精过程、胚胎发育初期均正常,但后期发育停止,是小叶丁香引种栽培条件下种子败育的关键环节。