厚轴茶雄性不育株花药败育的生物学特性和细胞学研究

为明确厚轴茶(Camellia crassocolumnaH. T. Chang)雄性不育株花器发育形态、花药和花粉败育时期及兵细胞学特征,利用体视显微镜、石蜡切片技术、染色体制片和DAPI染色法,对厚轴茶雄性不育株和可育株开花迚程、花器形态、花药发育过程、花粉母细胞减数分裂及小孢子发育过程比较观察。结果显示,厚轴茶花属于完全花,花药其四室、呈蝶形,花药壁发育为基本型,绒毡层细胞其双核,于四分体时期形成分泌型细胞,单核花粉期开始降解,花粉母细胞经过减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ和胞质分裂后形成四面体型四分体,小孢子呈三角形,成熟花粉为二细胞型花粉。花蕾发育早期,不育株雄蕊发育正常,与可育株无明显差异。花蕾发育后期,不育株花丝弯曲,花药粘连、干瘪、褐化、坏死,不裂药。不育株减数分裂期绒毡层细胞异常增生、排列混乱,单核至双核花粉期绒毡层延迟降解。不育株花粉母细胞减数分裂过程中存在环状单价体、滞后染色体、染色体桥、染色体缺失、不均等分离、微核和多分体等异常现象。不育株小孢子胞质紊乱,单核期花粉粒相互粘附,花粉壁皱缩变形,花粉细胞质和细胞核模糊不清,成熟花粉细胞空瘪凹陷。研究结果表明,厚轴茶雄性不育花器形态属雄蕊萎缩型和花药异常型,花药发育受阻于减数分裂至单核花粉期,存在花粉母细胞败育型和单核败育型。单核花粉期是兵花药败育的主要时期。花药绒毡层异常发育和延迟降解,花粉母细胞减数分裂染色体行为异常,小孢子和花粉粒发育异常可能是兵花药败育的主要原因。     

甜椒雄性不育两用系小孢子发育的显微观察

以甜椒雄性不育两用系为试材,对不育株与可育株花粉母细胞减数分裂过程中染色体行为、花药和小孢子发育过程进行了研究。结果表明,不育株花粉母细胞减数分裂染色体行为未见异常,败育发生在四分小孢子形成之后。导致小孢子败育的原因与四分体胼胝质壁不适时解体和绒毡层细胞发育异常、延迟解体有关。     

花粉不育基因互作的同源四倍体水稻杂种染色体行为和生殖特性

利用同源四倍体水稻台中65-4x及其携带花粉不育基因的四倍体近等基因系组配的花粉不育基因座位互作的四倍体杂种,对其花粉母细胞减数分裂期间染色体行为及生殖特性进行研究。结果表明,四倍体亲本及杂种多数细胞在终变期都是四价体与二价体共存,台中65-4x染色体配对方式为9.20Ⅳ+5.60Ⅱ,杂种平均为9.52Ⅳ+4.90Ⅱ,亲本与杂     

陆地棉与斯特提棉种间杂交及多倍体诱变

挖掘野生棉资源是棉花育种的一个重要方向,而野生斯特提棉含有栽培棉所缺乏的许多优良基因。本研究以陆地棉品种中12为母本与斯特提棉进行远缘杂交,获得不育杂种F1。结果显示,杂种F1的花粉母细胞减数分裂存在许多异常行为,包括游离染色体、落后染色体、染色体断片、不均等分离等,异常现象出现的频率达41.03%,小孢子母细胞减数分裂异常的可能原因是由染色体后期Ⅱ向多极不均等分离形成的,导致杂种F1高度不育。为使杂种F1的育性恢复,本研究利用不同浓度的秋水仙碱琼脂凝胶对该杂种进行多倍体诱变,结果显示最佳诱变参数为浓度为0.2%,时间1 d,存活率达55%,诱变率5%。和对照株相比,本研究获得的一株变异株形态表现为:节间缩短;子叶变大;真叶出现晚,着生子叶的茎杆处和子叶柄处出现瘤状;变异株具有较强的生长势,叶色浓绿,花瓣变大但较薄,初步形态学特征分析证实获得的一株诱变株可能是多倍体。诱变株17.4%的花粉母细胞减数分裂恢复正常,诱变株正常花粉粒比例较未诱变对照株提高了6.66%,表明诱变株的育性有恢复的趋势。通过探究杂种F1不育的原因,为其育性的恢复提供了一定的理论依据。     

辣椒花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育

采用染色体压片和爱氏苏木精染色相结合的方法对辣椒花粉母细胞减数分裂及雄配子体的发育过程进行了观察。结果表明:可育株系减数分裂染色体行为正常,胞质分裂属同时型,四分体以正四面体型或十字交叉型为主;雄配子体只进行1次有丝分裂,成熟花粉为2-细胞型。不育株系减数分裂行为异常,四分体时期彻底败育;此外,辣椒减数分裂进程与花蕾外部特征关系密切。     

甘蓝型油菜亚基因组间杂种（ArAnCcCn）的细胞学和育性研究

以新型甘蓝型油菜（A^rA^rC^cC^c）与自然甘蓝型油菜品种湘油15（AⁿAⁿCⁿCⁿ）杂交，人工配制了A^rAⁿC^cCⁿ油菜亚基因组间杂种。亚基因组间杂种花粉母细胞减数分裂基本正常，中期I大多以19个二价体的构型存在，但偶尔也有单价体、三价体和四价体等异常情况出现。在减数分裂后期Ⅰ和后期Ⅱ，绝大多数细胞中的同源染色体和姊妹染色单体正常分离，仅在很小比例的花粉母细胞中观察到落后染色体。不同亚基因组间杂种的减数分裂正常程度存在一定的差别，其中Ar和An基因组之间的遗传分化可能是主要原因。产量分析表明亚基因组间杂种具有较强的杂种优势潜势，并且亚基因组间杂种的种子产量和正常花粉母细胞所占比例呈显著正相关。     

特异同源三倍体水稻材料SAR-3细胞学研究

以特异同源三倍体水稻材料SAR-3中15个株系为研究材料, 对同源三倍体减数分裂中染色体行为, 特别是染色体分离方式进行了研究. 结果表明: 同源三倍体SAR-3花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体形成单价体、二价体和三价体; 后期Ⅰ染色体分离遵守随机分配规律, 但有一定比例整倍性二分体出现; 后期Ⅰ、后期Ⅱ染色体落后是形成单倍性     

普通小麦—顶芒山羊草异源附加系的创建和鉴定——Ⅰ. 小麦花药培养对创建普通小麦—顶芒山羊草异源附加系的作用

通过顶芒山羊草(Aegilops comosa 2n=2x=14,MM)与波斯小麦(Triticumpersicum 2n=4x=28,AABB)杂交,人工合成遗传上相对稳定的双二倍体(2n=6x=42,AABBMM),以此为桥梁,与普通小麦(Triticum aestivum)品种“欧柔”进行正反杂(回)交,借助花药培养过程中能产生非整倍单倍体和非整倍双倍体的特点,在改良C_(17)固体培养基上接种花药,诱导愈伤组织,获得145株绿色花粉植株,从中选择6株2n=44的双倍体和9株n=22的单倍体,用0.1％秋水仙素加倍处理n=22的单倍体,于花粉母细胞减数分裂时期进一步检查染色体构型,选择出6份21对染色体并附加有1对落后染色体的材料。     

华北驼绒藜花粉萌发特性及不同授粉方式对其结实率的影响

为寻找华北驼绒藜结实率低、群落退化的原因,在栽培条件下对其花粉生活力、寿命、柱头萌发率与结实率的关系进行了相关性研究。采用同株、异株、自然授粉处理华北驼绒藜,同株授粉结实率(81.53%)显著低于异株授粉(88.6%)和自然授粉(92.6%)的结实率;采用TTC法对华北驼绒藜花粉寿命和生活力的研究结果表明,其平均寿命为6d,最佳授粉时间为1~3d,生活力达95%左右,不存在花粉败育和短命的问题,即不存在小孢子发育障碍。3种授粉方式处理后,采用荧光显微镜观察华北驼绒藜花粉在柱头上的萌发率,萌发高峰集中在授粉后3~4h,萌发率达90%以上,三者不存在显著差异,即华北驼绒藜不存在花粉与柱头的识别障碍。结实率与花粉在柱头萌发率的相关分析结果表明,二者不存在相关性。研究初步认为,同株授粉产生结实率低的原因可能发生在授精或胚胎发育过程,有待进一步研究。目前,华北驼绒藜野生群落严重退化,植被密度减少,可能存在大量自株授粉是造成群落退化的原因之一。     

栽培密度不同的春小麦小孢子发育的细胞学观察

本文对栽培密度不同的三个春小麦(Triticum aestivum L.)品种的小孢子和花粉发育进行了细胞学比较研究.结果表明:(1)在花粉母细胞时期.稀植小麦的小孢子发育略快于密植的.即当稀植小麦花粉母细胞开始减数分裂、药壁绒毡层开始解体时.密植小麦花粉母细胞刚形成.药壁完整;(2)到二、四分体时期、稀植小麦花粉母细胞发育加快.当其90%形成二、四分体时,密植小麦花粉母细胞才有50%将分裂成二分体.仅部分形成了二分体;(3)当小孢子发育到单核靠边期.稀植的主穗和分蘖穗发育越来越快.并有分蘖穗赶上主穗的趋势;而密植的分蘖穗发育减慢以至停止.     

我国水稻常用保持系穗期耐旱性测评及育性分析

以负压式土壤湿度计和取土烘干法双重监控盆栽试验的土壤水势变化,观测我国15个常用水稻保持系的穗期耐旱性和育性特征。结果表明,K22-B、金23-B及II-32-B等保持系为穗期干旱胁迫钝感材料,而珍汕97-B、中9-B及协青早-B等为穗期干旱胁迫敏感材料;参试保持系在开花期(花粉粒充实期到小穗灌浆初期)比孕穗期(花粉母细胞分裂期到花粉粒充实期,15 d)对干旱胁迫更敏感;保持系孕穗期干旱胁迫主要伤害颖花育性,其胁迫指数与空壳率正相关(r = 0.6988^**), 开花期干旱胁迫不仅伤害颖花育性并影响小穗充实,其胁迫指数与空壳率正相关(r = 0.7660^**),也与秕谷率正相关(r = 0.5230);穗期耐旱性与其正常生育条件下的穗部结实性状不具直接相关性。     

高温对一季晚稻结实率与产量的影响及其防御技术

为了寻找湖南省主推一季晚稻品种最佳播种期,避开水稻幼穗分化的减数分裂期与抽穗期的高温热害,通过分期播种,研究不同时期的气温对一季晚稻品种幼穗分化的减数分裂、抽穗灌浆结实及产量的影响,同时调查了湖南省大面积生产的高温热害。研究与调查结果表明：在湘中地区,生育期相对较长的一季晚稻品种最佳播种期是5月20日左右,生育期相对较短的一季晚稻品种最佳播种期是5月30日左右,最安全的幼穗分化的减数分裂期是8月13日后,最安全的抽穗灌浆期则是8月下旬。     

幼穗分化期喷施表油菜素内酯（epi-BR）对水稻穗部性状的影响

以5个水稻品种为材料,在水稻幼穗分化的苞分化期（T1）、枝梗分化期（T2）、颖花分化期（T3）、花粉母细胞形成及减数分裂期(T4)和花粉充实完成期（T5)分别喷施低浓度（C1：0.005mg/L）、中浓度（C2：0.010mg/L）和高浓度（C3：0.015mg/L）的表油菜素内酯（epi-Brassinosteroid,简写为epi-BR）,研究其对水稻穗部性状的影响。结果表明,喷施不同浓度的epi-BR后,穗长和穗粒数均显著高于对照（CK）,穗长不同浓度epi-BR处理间差异不显著,穗粒数C2、C3处理间差异显著。施用不同浓度的epi-BR对一次枝梗结实率的影响未达显著水平,但中浓度的epi-BR可显著提高二次枝梗结实率,进而显著提高整穗的结实率。喷施epi-BR可显著降低千粒重（包括一次枝梗和二次枝梗千粒重）,且epi-BR浓度越高,降低千粒重的效果越明显。喷施epi-BR可显著降低着粒密度,且低浓度epi-BR和中浓度epi-BR的降低效果比高浓度epi-BR更为明显。在幼穗分化的不同时期喷施epi-BR后对穗长的促进效果T4>T1>T5>T3>T2,对穗粒数的促进效果T1>T3>T2>T4>T5,对结实率的促进效果以T4时期施用最为明显,对枝梗数和千粒重性状的影响不同施用时期间差异不大,施用时期越延后降低着粒密度的效果越明显。epi-BR的施用浓度与施用时期间具有互作效应,本研究针对不同穗部性状的调控效果,确定了效应最大时的施用浓度与施用时期组合。     

甘蓝型油菜温敏细胞核雄性不育系160S花药败育的形态学特征和细胞学研究

明确甘蓝型油菜温敏核雄性不育系160S花器形态变化、花药败育的时期和细胞学特征,初步探究败育的原因,为深入研究不育系160S的内在分子调控机制提供理论基础,也对其在油菜两系杂交育种中的实际应用具有指导意义。本研究在15℃和28℃条件下培养试验材料160S,利用体式显微镜分别观察花发育形态特征;采用醋酸洋红染色方法观察各时期小孢子发育形态;通过石蜡切片和苏木精-伊红染色对可育植株(MaleFertile/160S-MF)和不育植株(MaleSterile/160S-MS)花药细胞学特征进行显微观察;TUNEL染色法检测花药发育各时期绒毡层细胞凋亡情况。160S-MF在15℃表现为可育,雄蕊正常发育,成熟的花药呈黄色,形态饱满,正常开裂,表面一层有活性的花粉附着在上面;28℃条件下, 160S-MS花朵的雌蕊、萼片与160S-MF花朵无差异,但花瓣变小,花丝变短,雄蕊明显退化,花药干瘪呈黄褐色,无花粉粒附着在花药上,表现出雄性完全不育。160S-MF的小孢子能正常发育为成熟有活力的花粉。而160S-MS由于雄蕊完全败育,未观察到小孢子和花粉粒。160S-MS花药在造孢时期和花粉母细胞时期与160S-MF无明显差异,但在减数分裂期,160S-MS花药绒毡层形态和结构出现异常,绒毡层细胞排列不整齐,细胞空泡化,伴随提前解体。同时花粉母细胞发育受阻,无四分体结构形成,最终在减数分裂期完成前形成空的花粉囊。TUNEL检测发现, 160S-MS花药绒毡层细胞在减数分裂期开始凋亡。本研究结果表明, 160S属花粉母细胞败育型不育系,败育时期发生在减数分裂期,绒毡层异常降解,绒毡层未向腺质型转化,不能提供花粉母细胞发育所需要的营养物质,致使花粉母细胞发育受阻无法形成四分体结构,从而导致小孢子无法形成,花药形成空的花粉囊,产生雄性不育。     

春季低温对小麦花粉育性及粒数形成的影响

Grain yield and the number of grains per ear of wheat decreased under the low temperature after jointing stage. In order to explore the physiological reasons of the decrease of grains number per ear by low temperature in spring, the spring wheat variety Yangmai 16 and the semi-winter wheat variety Xumai 30 were used as tested varieties to analyze the effects of low temperature in spring on the fertility of pollen and the formation of grain numbers at the appearance of the penultimate leaf stage (5℃/-3℃, day/night), booting stage (8℃/-1℃, day/night), and anthesis stage (12℃/4℃, day/night). The results showed that low temperature at the appearance of the penultimate leaf stage and booting stage resulted in abnormal metabolism of starch and protein in the anther both at the binuclear and tri-nuclear pollen stages and delayed degradation of the tapetum. The low temperature at the booting stage caused abnormal meiosis of pollen mother cells, abnormalities in chromosome pairing, which affected the formation of male gametophyte. The abortion rate of pollen was more significantly increased under low temperature at the appearance of the penultimate leaf stage than that at the booting stage, and it was the minimum at anthesis stage. The abortion rate of pollen in Xumai 30 was higher than that in Yangmai 16. The low temperature at three stages had significant effects on the number of spikelets, the number of fertile spikelets and the number of grains per spikelet. The effect of low temperature at the appearance of the penultimate leaf stage on grains number per spikelet was the most significant. There was a significant positive correlation between the number of grains per spike and pollen fertility, which was affected by abnormal meiosis, delayed degradation of the tapetum, and undersupply of nutriment for anther development. Therefore, the decline of pollen fertility caused by low temperature in spring is the main reason for the decrease of grains number per spike.     

春季低温对小麦花粉育性及粒数形成的影响

小麦拔节后遭遇春季低温,每穗粒数下降,产量降低。为探明春季低温引起每穗粒数减少的生理原因,以春性小麦扬麦16和半冬性小麦徐麦30为供试品种,研究小麦倒二叶出生期(昼夜5℃/–3℃)、孕穗期(昼夜8℃/–1℃)和开花期(昼夜12℃/4℃)分别进行低温处理对小麦花粉育性及每穗粒数形成的影响。结果表明:倒二叶出生期和孕穗期低温均导致2个小麦品种在二胞花粉期和三胞花粉期花药中的多糖物质淀粉和蛋白质的代谢异常,绒毡层解体延迟;孕穗期低温还造成花粉母细胞减数分裂中染色体配对异常、出现微核等情况,影响正常雄配子体形成;花粉败育率表现为倒二叶出生期低温处理>孕穗期低温处理>开花期低温处理,徐麦30败育率高于扬麦16;3个时期低温均显著降低了2个小麦品种结实小穗数、每小穗结实粒数和每穗粒数,以倒二叶出生期低温处理穗粒数降低的幅度最大。相关分析表明,春季低温引起花粉母细胞减数分裂异常、绒毡层延迟解体、花药营养物质供给不足导致的花粉育性下降,是春季低温导致小麦每穗粒数减少的主要原因。     

不同固定液对小麦花粉母细胞微丝骨架荧光标记的效果

细胞学特征的研究是解析小麦光温敏雄性不育机理的重要基础,已有研究表明小麦光温敏核雄性不育系BS366的败育可能和细胞骨架异常相关。但是与微管骨架观察相比,通常微丝骨架荧光标记难度大、效果欠佳。通过对比和分析利用FAA固定液和多聚甲醛固定液固定材料的微丝TRITC-phalloidin荧光标记,结果表明利用FAA固定液固定花药组织进行微丝标记的形态效果较好,进一步用植物Actin单克隆抗体做间接免疫荧光标记验证了FAA固定材料的可靠性。试验为研究小麦光温敏雄性不育系减数分裂期微丝行为提供了更简便有效的技术和方法,同时也对其他高等植物花粉母细胞的微丝骨架荧光标记观察具有一定的借鉴作用。     

普通小麦 小黑麦和黑麦花粉粒及其叶表皮结构的扫描电镜观察

普通小麦、小黑麦和丹麦黑麦在花粉粒形状。花粉粒表面纹饰和叶表皮结构等方面存在显著差异。小黑麦的上述特征介于普通小麦和丹麦黑麦之间。因此,花粉粒形状及其表面纹饰特征和叶表皮结构特征可能适于作为种属分类的重要依据之一,对新物种的鉴定和确定物种间的亲缘关系也有参考意义。