植物细胞工程在十字花科作物种质创新中的研究进展

从胚拯救、小孢子培养、体细胞杂交、离体受精、体细胞无性系变异、染色体工程等六个方面综述了植物细胞工程技术在十字花科作物种质创新中的研究进展及应用,并对其发展前景进行了讨论。     

小麦与珍珠粟远缘杂交的受精作用和胚胎发育

对波斯小麦、“中国春”小麦与珍珠粟远缘杂交的受精作用和胚胎发育进行了研究。珍珠粟花粉管能在小麦柱头上萌发,并且有多个花粉管进入花往及胚囊。波斯小麦已授粉的207个子房中,11．11％既形成胚又形成胚乳,7．25％只形成胚,而1．93％只形成胚乳,在这个杂交中受精率和成胚率分别为20．29％和18．36％。“中国春”小麦已授粉的167个子房中,相应的数字是299％、5．99％、0、8．98％和8．98％。杂交后形成的胚和胚乳核型极不稳定,来自珍珠粟的染色体很快被排除,最后产生的是单倍体的小麦胚。但因无胚乳或胚乳败育,幼胚缺乏营养供应而停止发育或夭亡。探讨了影响小麦×珍珠粟受精率的可能因素以及通过远缘杂交染色体排除法进行单倍体诱导和珍珠粟基因向小麦转移的可能性。     

硬粒小麦与珍珠栗远缘杂交的受精作用和胚胎发育

对硬粒小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｎｄｕｒｕｍＤｅｓｆ．）和珍珠栗（Ｐｅｎｎｉｓｅｔｕｍｇｌａｕｃｕｍｓｙｎ．Ｐ．ａｍｅｒｉｃａｎｕｍ）远缘杂交的受精作用和胚胎发育进行了研究。对授粉后的１９２个硬粒小麦子房进行制片观察,７．８１％发生双受精,具胚和胚乳,但胚乳发育往往落后于胚的发育;３．１３％只发生了单卵受精,只产生胚而无胚乳;１．０４％发生了单极核受精,只产生胚乳而无胚。总受精率为１１．９８％,成胚率为１０．９４％。由于胚乳的缺乏或发育异常及败育,最终难以获得有生活力的种子     

小麦×长穗偃麦草的受精和早期胚胎发育

用石蜡切片法,对小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ）和长穗偃麦草（Ｅｌｙｔｒｉｇｉａｅｌｏｎｇａｔａ）杂交的受精和早期胚胎发育进行了观察。结果表明,长穗偃麦草花粉在小麦柱头上萌发良好,花粉管可顺利长入花柱和胚囊。观察的１７０个小麦子房中,１７６５％发生了双受精,产生了胚和胚乳;９４１％发生了单卵受精,只产生胚而无胚乳;４７１％发生了单极核受精,只产生胚乳而无胚;总受精率为３１７７％;成胚率为２７０６％。由于胚乳的缺乏或发育异常及败育,最终难以获得有生活力的种子。为小麦与长穗偃麦草远缘杂交提供了细胞胚胎学证据。     

普通小麦与鸭茅状摩擦禾的远缘杂交──Ⅰ．胚形成频率

本文在国内首次报道普通小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ,２ｎ＝６ｘ＝４２）和鸭茅状摩擦禾（Ｔｒｉｐｓａｃｕｍｄａｃｔｙｌｏｉｄｅｓ,２ｎ＝４ｘ＝７２）杂交成功。用３３个春小麦品种（系）为母本,与鸭茅状摩擦禾杂交,授粉６６３６朵花,获得３０８３个颖果。颖果分为有胚和无胚两类。有胚颖果８０６个,占总颖果数的２６．１４％。３３个母本中３０个都能和鸭茅状摩擦禾杂交,１４个母本的杂交亲和性（胚数／授粉花数×１００）超过１０％。４个最高的分别达到５９．００％,３９．００％,２９．５０％和２２．６６％与小麦和玉米（Ｚｅａｍａｙｓ,２ｎ＝２ｘ＝２０）的杂交相比,鸭茅状摩擦禾同样对小麦Ｋｒ基因的作用不敏感,且与小麦的杂交亲和性要比与玉米杂交时高。加之鸭茅状摩擦禾为野生型,具有多年生、多分枝、花期长等特点,可以克服小麦和玉米杂交时花期不遇的困难。讨论了用它作为花粉给体的优越性及在小麦改良和产生小麦单倍体上的前景。     

小麦-冰草新种质普冰2011姊妹系的育种效应分析

远缘杂交是小麦改良的重要途径之一,但在获得稳定创新种质的过程中,通常会衍生出众多的姊妹系,对这些姊妹系进行系统的农艺性状考察和重要性状的基因型分析是进一步利用的基础。本研究对小麦-冰草(Agropyron cristatum,PPPP)远缘杂交过程中获得的205个普冰2011姊妹系进行了综合农艺性状评价和重要性状的基因型分析。结果表明,205个普冰2011姊妹系田间表现相近,其遗传相似系数范围为0.985~0.999,在15个单一性状上的变异系数范围为0.54%~20.21%;205个姊妹系成株期均抗白粉病,其中204个姊妹系成株期抗条锈病,2个姊妹系苗期抗条锈病;112个姊妹系含有优质亚基5+10,其中4个同时含有优质亚基2*和5+10;普冰2011-2的春化基因组成为(vrn-A1、vrn-B1、Vrn-D1和vrn-B3),其余204个姊妹系为(vrn-A1、vrn-B1、vrn-D1和vrn-B3),205个姊妹系均含有光周期基因Ppd-D1a,为光不敏感型材料。通过进一步分析,从7个高产姊妹系中筛选出3个高产、稳产、抗倒伏的姊妹系可直接用于新品种选育,另外7个姊妹系在丰产性、品质和抗病性等个别性状上表现突出,可作为育种亲本加以利用。     

鲌鲂F1、F2及其亲本肌间骨的比较分析

为研究新型鲌鲂杂交鱼的肌间骨,采用常规测量和解剖法对鲌鲂F1 (female Culter alburnus Basilewskymale Megalobrama amblycephala Yih)、鲌鲂F2 (self-crossing of F1 hybrid of female C. alburnusmale M. amblycephala)及其母本翘嘴鲌(C. alburnus)、父本团头鲂(M. amblycephala)肌间骨的数目、形态和分布进行统计分析,结果表明,翘嘴鲌肌间骨数目为134-139,平均为136.8根; 团头鲂的肌间骨数目为121-129,平均为124.2根; 鲌鲂F1肌间骨数目为129-134,平均为131.6根; 鲌鲂F2肌间骨数目为127-134,平均为130.1根; 鲌鲂F1、F2与翘嘴鲌、团头鲂之间肌间骨数目差异显著(P0.05); 鲌鲂F1每一肌节所含肌间骨数目最多,为0.8024; 鲌鲂F2最少,为0.7744; 翘嘴鲌和团头鲂介于鲌鲂F1和F2之间,分别为0.7953和0.7763。4种鱼均含有I形、卜形、Y形、一端多叉形、两端两分叉形、两端多叉形和树枝形7种类型肌间骨,髓弓小骨比脉弓小骨多且复杂; 鱼体左右两侧肌间骨的数目不完全相等,形态也不完全对称,但较为接近,且肌间骨越靠前端,形态越复杂; 研究获得的鲌鲂F1和F2在肌间骨总数、复杂型肌间骨数目和躯体轴下肌肌间骨数目均较母本有所减少,鲌鲂F2较F1还呈下降的趋势,且每一肌节所含肌间骨最少,表现出一种有利于提高食用品质和精深加工的优势。研究结果为鲌鲂属间远缘杂交培育少肌间骨新品种提供了基础资料。     

植物远缘杂交中的染色体行为及其遗传与进化意义

远缘杂交与多倍体化在高等植物的进化中起着重要的作用。但矛盾和令人费解的现象是“自然界在合成多倍体方面取得了巨大的成功,而人类在这方面却收效甚微”。其原因一方面可能是自然多倍体是长期自然选择和进化的产物,人类难以在短期内重复和完成这一过程;另一方面可能对不同的染色体组结合后的遗传与互作机制还不太了解。故多倍体化后的遗传和表观遗传成了目前多学科研究的重点。在有些有性和体细胞杂种内亲本染色体在细胞内分开排列,但此染色体行为的遗传和生物学意义还不太清楚。在植物远缘杂交中出现的假配生殖、半配生殖、染色体消除和亲本染色体组分开等异常染色体行为,也反映出不同物种在配子和染色体水平上的不亲和。需对植物远缘杂交中的染色体行为和遗传进行不同层次与系统的研究,才可能深入了解杂交后新种的形成及进化机制。     

陆地棉与四个四倍体棉的遗传渐渗及QTL定位研究进展

陆地棉是棉属中最主要的一个栽培棉种,其产量占世界棉花总产的95％以上.我国对于陆地棉的引种、栽培和育种已有百年历史,在陆地棉不断改良的过程中,其遗传基础逐渐变得狭窄.为了拓宽陆地棉遗传基础,近十几年来,我国以及世界棉花基础研究和育种工作者通过有性杂交创建了棉花远缘杂交遗传群体和优异种质资源;与此同时,随着分子生物学的兴...     

远缘杂交早代稳定小麦导入了外源DNA片段并发生了DNA重排

在植物界, 多倍体植物非常普遍. 具有A, B, D三个部分同源染色体组的普通小麦是异源多倍体物种的一个典型代表. 近几年, 模拟普通小麦的起源过程进行的研究表明, 从四倍体小麦注入节节麦整个基因组形成异源六倍体小麦的早期阶段, DNA序列和基因表达发生了可能有利于遗传“二倍化”的变化. 利用普通小麦-黑麦远缘杂交自然结实的早代稳定特异小麦99L2研究发现: (ⅰ) 99L2至少导入了两个黑麦染色体上的DNA片段, 表明可能存在不同于传统的小麦-外源染色体配对重组的外源DNA导入机制; (ⅱ) 99L2自身的DNA序列发生了变化, 表明外源DNA部分片段注入小麦染色体组过程中, 也可能导致小麦自身DNA序列发生变化.