通过未授粉子房培育黄瓜单倍体研究进展

单倍体是理想的育种材料,未授粉子房培养是获得黄瓜单倍体的有效途径.阐述了黄瓜未授粉子房培养的研究进展,并对影响培养效果的因素进行了总结与分析,同时对再生植株的倍性检测方法和染色体加倍技术做了简要的概述.     

同源四倍体西瓜的胚胎发育研究

通过石蜡切片、压片等方法观察研究同源四倍体西瓜授粉、受精和胚胎发育过程发现：（１）同源四倍体西瓜花粉萌发率低，花粉管在生长过程中出现畸形现象，生长速度缓慢，授粉后１２小时到达花柱基部，比对照二倍体西瓜慢３小时；（２）四倍体西瓜的正常发育成熟胚囊为标准８核胚囊，自交受精过程正常，但有花粉管进入的胚囊数少，仅３５．０％（对照为９７．５％）：（３）四倍体西瓜自交部分胚胎在发育过程中球形胚阶段败育，只有少部分能发育到成熟，形成有活力的种胚。以上三方面是造成同源四倍体西瓜低稔性的主要胚胎学原因。     

黑皮冬瓜同源四倍体与二倍体解剖学分析

以二倍体及同源四倍体黑皮冬瓜为试材,采用光学显微镜和扫描电镜观察,研究了花粉形态及活力、双受精及胚胎发育情况对二倍体及同源四倍体黑皮冬瓜育性和结实率的影响,以期为同源四倍体黑皮冬瓜自交低稔性机理提供参考依据。结果表明：同源四倍体黑皮冬瓜花粉粒大,异形花粉较多,畸形率达42.43%,花粉活力低,花粉管生长缓慢。同源四倍体黑皮冬瓜存在明显的胚囊解体、退化或败育现象,异常胚囊率约占40%;双受精过程延后1 d,且双受精率低;合子休眠期长,胚发育进程比二倍体晚5 d;胚胎发育过程存在较高频率的胚胎发育滞后、非正常发育的合子、大量巨型胚乳游离核及游离核或胚乳细胞在合子期到球胚期大量提前解体、退化等现象。     

柑桔同源及异源四倍体花粉育性研究

对８个柑桔同源四倍体及通过原生质体融合得到的２个异源四倍体的花粉育性和花粉粒大小进行了测定。结果显示，同源四倍体柑桔花粉育性平均为３６％，约为二倍体（６２％）的６０％。‘伏今夏’甜橙由于是异质结合的染色体易位突变体，其同源四倍体花粉育性比二倍体（２３％）高出５０％。权（Ｐｏｎｃｉｒｕｓｔｒｉｆｏｌｉａｔａ）与甜橙（Ｃｉｔｒｕｓｓｉｎｅｎｓｉｓ）属间以及来檬（Ｃ．ａｕｒａｎｔｉｆｏｌｉａ）与甜橙种间四倍体体细胞杂种花粉育性介于其双亲之间，花粉育性分别为各自高值亲本的９９％和７５％。同源及异源四倍体花粉粒体积平均为二倍体的２倍或双亲之和。本结果说明，柑桔体细胞杂种可作为杂交亲本进一步被利用。     

黄瓜未授粉子房离体培养获得胚囊再生植株

7 种 F1 代黄瓜（Cucumis sativus L.）未授粉子房为试材进行再生植株培养，通过石蜡切片观察、激素含量测定探究胚囊再生植株形成过程及相关生理变化。结果表明：在 MS + 0.06 mg · L-1 TDZ培养基中有 3 个供体黄瓜材料未授粉子房获得再生植株，经流式细胞检测、染色体计数、SSR 验证分别为单倍体、双单倍体和同源四倍体。MS + 0.04 mg · L-1 TDZ + 1.0 mg · L-1 6-BA + 0.1 mg · L-1 NAA + 12 mg · L-1 AgNO3 培养基中子房产生大量胚状结构，但分化培养后没有获得再生植株。石蜡切片观察到在MS 和 MS + 0.06 mg · L-1 TDZ 培养基中培养 5 d 和 17 d 时胚囊已经发育。供体黄瓜子房切片中 GA、IAA含量随培养天数增加呈现先降低后升高的趋势，在培养 8 d 时最低，17 d 时 GA 含量比 2 d 时更高，IAA含量无明显变化。     

同源四倍体西瓜的胚胎发育研究

通过石蜡切片、压片等方法观察研究同源四倍体西瓜授粉、受精和胚胎发育过程发现：（１）同源四倍体西瓜花粉萌发率低，花粉管在生长过程中出现畸形现象，生长速度缓慢，授粉后１２小时到达花柱基部，比对照二倍体西瓜慢３小时；（２）四倍体西瓜的正常发育成熟胚囊为标准８核胚囊，自交受精过程正常，但有花粉管进入的胚囊数少，仅３５．０％（对照为９７．５％）；（３）四倍体西瓜自交部分胚胎在发育过程中球形胚阶段败育，只有少     

椪柑成熟种子胚培养获得四倍体植株

 通过组培方法从374粒　柑种子培养中获得449株小苗。利用流式细胞仪进行染色体倍性分析, 发现其中7株小苗为四倍体植株。采用13对SSR引物分析表明这7株四倍体植株均来自珠心细胞, 为同源四倍体。这些四倍体的获得为下一步培育三倍体无核品种奠定了基础。     

四倍体甜瓜花粉母细胞减数分裂的观察

以同源四倍体甜瓜为材料,采用常规压片法研究花粉母细胞减数分裂行为。结果表明:同源四倍体甜瓜花粉母细胞减数分裂过程与二倍体类似,但有其特殊性。主要表现在:粗线期观察到有6.7%的细胞出现双核;终变期的四倍体染色体构型较复杂,有二价体、多价体、三价体和单价体;中期I和中期II有赤道板外染色体;后期I和后期II出现染色体桥和落后染色体;四分体时期出现二分体、三分体和多分体。花粉母细胞减数分裂的异常是同源四倍体甜瓜育性低的细胞学原因。     

不同染色体倍性西瓜对枯萎病的抗性研究

通过对18个同基因型不同染色体倍性西瓜品种的苗期枯萎病抗性进行接种鉴定,结果表明,同基因型的二倍体植株最先进入发病期,同源四倍体和同源三倍体对枯萎病的抗性优于同源二倍体,这些结果将为诱导西瓜四倍体和三倍体无籽西瓜抗病育种提供一定的理论依据。     

不同染色体倍性西瓜植株光合色素的研究

以蜜枚和JM西瓜品种的纯合二倍体及人工诱导的同基因型的同源三倍体、四倍体植株为材料,对其植株叶片的光合色素进行了测定。结果表明:按单位鲜重测定光合色素,2个品种的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量总的趋势是随着染色体倍性的增加而减少,不同染色体倍性之间差异显著;比叶重、叶片叶面积、单位叶面积的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量是随着染色体倍性的增加而增加。测定多倍体西瓜植株的光合色素含量宜采用单位叶面积。     

Cucumis属植物种间正反杂交差异的研究

 在形态和分子两个水平上对栽培黄瓜(Cucumis sativus L. , 2n = 14) 与酸黄瓜(C. hystrixChakr. , 2n = 24) 正反杂交而成的双单倍体(2n = 19) 、双二倍体(2n = 38) 植株的形态和育性差异进行了比较研究。结果表明: 在形态上植株的分枝数、第1 朵雌花节位偏向于父性遗传, 主蔓节间长则偏向于母性遗传, 另外一些性状如主蔓直径呈中间型。通过RAPD 标记分析表明, 在所选的21 条随机引物中, 15条引物(占71 %) 显示出正反交之间的差异; 其中一些条带表现出父性遗传现象。在育性上, 正反交植株的表现截然不同。当以黄瓜为母本时, 杂种植株呈现雌雄高度不育; 而以酸黄瓜为母本时, 雌雄育性在染色体加倍后均得到恢复。     

厚皮甜瓜四倍体的诱导及其特性变化

以3份二倍体厚皮甜瓜为试材,采用0.2%秋水仙碱处理去掉生长点的幼苗茎尖,研究剥滴法对四倍体诱导率的影响以及四倍体甜瓜特征特性的变化。结果表明:网纹型材料M066的四倍体诱导率达54.4%,光皮型材料M072和M0544四倍体诱导率分别为20.0%和23.3%。与二倍体甜瓜相比,四倍体植株侧蔓节间距变短,花冠与叶片变大,保卫细胞叶绿体数增加,花粉可染率和单瓜种子可育率降低,单果重及果形指数变小,果肉厚度同二倍体,可溶性固形物含量降低。该试验结果说明,不同基因型甜瓜材料诱变率差异显著,四倍体甜瓜生理生态特性变化显著。     

Methods for testing the fertility of tomato pollen formed at low temperature

A reliable indication of pollen fertility is the number of seeds per fruit produced following artificial pollination, but this method is laborious, and very slow because sampling needs ripe fruits. To seek faster techniques to test the fertility of tomato pollen produced at low temperatures, we cultivated a large collection of tomato cultivars and lines of related wild species under cold conditions with minimum nocturnal temperatures below 10°C. We compared numbers of seeds per fruit with: number of pollen tubes at the base of the style, index of natural fruit-set, percentage of pollen grains stained with acetocarmine, percentage of pollen grains giving fluorochromatic reaction with fluoresceine diacetate, and percentage of pollen grains which germinated in vitro. All these variates correlated positively and significantly between themselves. The number of pollen tubes at the base of the style most closely correlated with number of seeds. This technique is equally laborious, but is good for precise testing of small numbers of genotypes and results are quickly available. Both acetocarmine staining and fluorochromatic reaction were simple, fast techniques with potential for screening large collections to detect genotypes with highly fertile pollen at low temperature; acetocarmine was the best, but neither test would identify genotypes with low-fertile pollens. Index of natural fruit-set and germination in vitro did not effectively determine the fertility of pollen produced at low temperature.     

甜瓜属人工异源四倍体与栽培黄瓜渐渗杂交及其后代遗传变异研究

 以甜瓜属人工异源四倍体(Cucumis ×hytivus Chen and Kirkbride, 2n = 38) 与华南和华北两种生态型栽培黄瓜(C. sativus L. , 2n = 14) 进行杂交, 比较各个杂交组合的坐果率及结籽率情况, 并通过形态学和分子标记的方法研究这些后代群体的遗传变异。结果表明, 各种杂交组合的坐果率达到83% ～100% , 其中以异源四倍体×栽培黄瓜获得含有胚的果实比例较高, 为60% ～67% , 平均每个果实中约有10～20个胚, 通过胚胎拯救, 成活率接近100% , 染色体计数为26条, 为异源三倍体。在以栽培黄瓜×异源四倍体的杂交中, 获得3个果实, 其中1个果实含有大约180个胚, 胚胎拯救成活率接近80% , 染色体数为26条, 为异源三倍体; 另外2个果实分别含有60粒和15粒种子, 植株染色体数为14条, 与栽培黄瓜相同。异源三倍体与栽培黄瓜间杂交产生的含有胚或种子的果实极少。选择其中1个异源四倍体×栽培黄瓜后代含14条染色体的群体(HH1群体) 深入研究, 有4株表现野生种C. hystrix的多分枝习性, 6株的果刺颜色表现野生种C. hystrix的黑色性状, 且其果皮成熟颜色均为橘红色, 不同于两个原始亲本。通过SSR和RAPD两种标记对HH1 群体的遗传研究, 19 个SSR 标记共产生63 个等位基因, 其中24个(约38.1% ) 表现出变异, 有7个等位基因可能来自于野生种C. hystrix。在400余条随机引物中, 有24条引物产生变异位点, 在统计的186个位点中, 有56个(31.7% ) 位点出现遗传分离, 其中8个位点可能来自于野生种C. hystrix, 这表明通过远缘杂交及渐渗杂交过程可将野生种的基因导入栽培黄瓜中。     

黄瓜杂种一代早熟优势及其性状构成基础

本文通过对具有代表性的几个黄瓜自交系及其杂种一代早熟性和早期产量次级构成性状的系统分析,探讨了春黄瓜杂种早熟优势的表现及优势构成的基础。结果表明,杂一代早期产量普遍存在着正向超亲优势(早期主蔓座果率、果实日增重克数、植株早期有效分枝数),而播种至开花的日数、第一雌花节位、开花时植株叶片数则多为负向优势。对杂一代产量构成性状及关联性状优势强度的相关性分析表明,F_1早熟优势与其次级构成性状优势的相关方向与该性状在F_1上的优势表现方向一致,且许多相关达到显著与极显著水准,这种现象在一定程度上体现了春黄瓜早熟性优势存在的本质。     

黄瓜细胞分裂素合成关键酶IPT 基因家族序列特征及其表达分析

 为了分析黄瓜IPT家族基因,以及黄瓜IPT基因CsIPT与果实发育的关系,以黄瓜单性结实自交系‘EC1’和非单性结实自交系‘8419s-1’为试材,应用荧光定量PCR技术,在分析不同器官中CsIPT表达特征的基础上,寻找果实发育中的作用基因,进一步分析这些基因在果实发育过程中的表达特征。结果表明：8个黄瓜IPT基因（CsIPT1 ~ CsIPT8）核苷酸相似性在17.3% ~ 33.2%范围内,氨基酸长度在280 ~ 504 AA之间,具有共同的ATP/GTP结合功能域[(A,G)-X₄-G-K-(S,T)],CsIPT4氨基酸序列中包含有一个锌指基序（C-X₂-C-X_12,18-H-X₅-H）类似序列;黄瓜幼果中CsIPT3、CsIPT5、CsIPT7和CsIPT8表达水平较高;CsIPT1、CsIPT3、CsIPT4和CsIPT5的表达量在未发育的果实中有增加的趋势,CsIPT2和CsIPT8在未发育的果实中表达基本无变化,而在授粉后发育的果实中表达量很高,说明这两个基因可能与授粉后黄瓜果实发育调控有关。此外,CsIPT2在天然单性结实材料‘EC1’果实发育早期表达较高,推测其在黄瓜单性结实果实发育中发挥着重要作用。     

染色体易位对西瓜主要性状的影响

为了研究染色体易位对西瓜花粉败育率、单瓜种子数及果实品质的影响,通过杂交、回交转育方法,分别得到了具有2对和4对染色体相互易位的纯合品系,并用他们配制了F1代杂合体。结果表明2对染色体相互易位使西瓜花粉败育率达49%,单瓜种子数较双亲平均值减少51%,单瓜重增加5.7%,中心糖提高1.4个百分点。而4对染色体相互易位的杂合体,其花粉败育率超过60%,且单瓜种子数减少75%以上,中心糖和边糖分别提高了0.8%和1.3个百分点。利用4对染色体易位育成的津花四号西瓜新品种与其近等位系京欣一号相比,单瓜种子数减少70%,平均仅有70粒左右,单瓜重增加8.5%,含糖量提高0.5个百分点以上,但早期坐果性不如京欣一号。另外,染色体易位导致西瓜的雄花花瓣和雄蕊变小,瓤质变硬,耐贮运性提高,在西瓜育种及生产上将会有广泛的应用前景。     

黄瓜倍性鉴定方法的研究

 以黄瓜未受精子房培养的再生植株群体为材料, 研究和比较了几种倍性鉴定方法。结果表明:体细胞染色体计数法是最可靠的直接方法; 体细胞染色中心大小、异染色质数目以及保卫细胞叶绿体数目与黄瓜倍性密切相关, 是有效的间接方法; 不同倍性植株在长势、花冠形态、花粉粒及结籽等方面有明显差异, 也能间接确定植株倍性。     

大白菜—结球甘蓝4号染色体二体异附加系的获得与性状分析

以大白菜—结球甘蓝4号染色体单体异附加系自交后代为材料,通过根尖染色体计数法鉴定,从36株中筛选出3株2n = 22的植株。染色体核型分析结果表明,该3株为大白菜—结球甘蓝4号染色体二体异附加系。该二体异附加系在生殖生长时期表现植株较矮小,基生叶卵圆形、绿色,茎生叶披针形、浅绿色,开花时间晚,黄花,花器官较大白菜—结球甘蓝4号染色体单体异附加系小,花粉量少、结荚率和结籽率低。减数分裂观察发现：后期Ⅰ染色体主要以11︰11分离方式为主,所占比率为70.59%;后期Ⅱ染色体以11︰11︰11︰11为主,其比率为69.57%。