棉属三染色体组(A、D、G)杂种的细胞遗传学研究

对棉属 A、D、G三个染色体组合成的三元杂种 [陆地棉× (亚洲棉×比克氏棉 ) ]及反交和回交后代 ,四元杂种 [(亚洲棉×比克氏棉 )× (陆地棉×夏威夷棉 ) ]进行了细胞学研究。结果表明 ,三元杂种 F1以及回交后代 BC4 F1分离出的不育株、四元杂种 F1不育的主要原因是花粉母细胞减数分裂异常 ,主要表现为 :大部分染色体为单价体 ,仅有少量配对成二价体 ,后期 两极分配不均匀 ,出现多极分离现象 ,并有落后染色体出现。末期出现大量多分孢子和不正常的四分孢子 ,从而不能形成正常的花粉粒。三元杂种回交后代 BC4 F1中的部分可育型 ,花粉母细胞进行减数分裂时 ,大部分染色体都能联会配对 ,仅个别为单价体 ,因而形成的花粉粒仅部分正常。 BC4 F1的可育型花粉母细胞进行减数分裂时 ,染色体配对正常 ,表明育性恢复 ,结实正常。此外 ,四元杂种花粉母细胞进行减数分裂时 ,在后期 形成了染色体“桥”     

三元杂种及回交后代的遗传性状和细胞学研究

三元杂种[陆地棉×(亚洲棉×比克氏棉)]的回交后代BC4F1发生疯狂分离,在各个性状上都表现出特殊的变异类型,在育性上分离出三种类型可育株,部分可育株,不育株。对这三种类型和三元杂种F1花粉母细胞减数分裂的观察表明,三元杂种F1及回交后代的不育株减数分裂表现异常,大多染色体不能联会配对,以单价体的形式存在,且有落后染色体、三价体、四体环的出现,在末期形成了不正常的四分孢子和多分孢子,这是不育的主要原因;部分可育株,大部分染色体联会配对成棒状二价体,个别为单价体;可育株染色体配对正常,能形成可育的花粉粒。     

(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体不育系的花粉败育机理研究

用亚洲棉与比克氏棉进行杂交,对杂种F1进行染色体加倍,获得(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体。(亚洲棉×比克氏棉)F1双二倍体后代中分离出可育和不育两种类型。不育系形态特征与可育系相似,整体性状似父本比克氏棉,多数花为闭花授粉。花粉母细胞减数分裂染色体观察结果表明,不育系与可育系细胞的染色体数目相同,但不育系的单价体较多,染色体构型为2n=52=7.07I+18.13II+2.00III+0.67IV,二价体平均交叉数为1.91;可育系的染色体构型为2n=52=3.09I+23.79II+0.39III+0.04IV,二价体平均交叉数为1.91。另外,不育虽能形成明显的赤道板,但异常的纺缍体使在赤道板上的染色体方向各异,后期I染色体分向两极数目不均等,一些配对染色体成整体运动,而不分向两极。中期II中出现染色体不同步。后期II出现各种畸形孢子群,结果产生各类不育花粉粒。     

四种栽培棉合成的四元杂种F1细胞遗传学研究

用(亚洲棉×草棉)F1进行染色体加倍,再与(陆地棉×海岛棉)F1进行杂交,产生亚洲棉、草棉、陆地棉和海岛棉四元杂种.对四种栽培棉的四元杂种F1花粉母细胞减数分裂各时期染色体行为观察结果表明,四元杂种F1的减数分裂异常,染色体丢失现象普遍,部分染色体不能联会配对,以单价体的形式存在,并出现三价体、四价体、五价体等多价体,在减数分裂的末期形成大量的不正常多分孢子,导致四元杂种F1高度不育.然而,四元杂种F1减数分裂中大多染色体仍能配对,形成环状或棒状二价体,并有较多的三价体、四价体、五价体等多价体,表明四种栽培棉种之间的亲缘关系相对较近,可以通过遗传重组产生综合四个栽培棉种性状的新种质.     

活体保存对栽培棉种间四元杂种育性和染色体构型的影响

将(亚洲棉×草棉)F1进行染色体加倍,再与(陆地棉×海岛棉)F1进行杂交,产生亚洲棉、草棉、陆地棉和海岛棉四元杂种.对四元杂种F1进行15年的嫁接保存,对其花粉活力进行几年连续测定,并进行自交和回交.结果表明,四元杂种可育花粉率和弱生活力花粉率在逐年增加,不育花粉率逐年减少,其中弱生活力花粉增加到占10%以上,并能获得回交和自交种子.染色体组分析结果表明,四元杂种PMC减数分裂中期的染色体构型为2n=52=4.92Ⅰ 14.62Ⅱ 2.29Ⅲ 1.56Ⅳ 0.71Ⅴ 0.19Ⅵ,而15年前该四元杂种的染色体构型为2n=52=8.4Ⅰ 8.1Ⅱ 5.7Ⅲ 1.9Ⅳ 0.6Ⅴ.长期活体保存使四元杂种PMC减数分裂中期的每个细胞单价体数减少3.5个,二价体数增加6.5个,且多价体数也有明显减少.说明活体保存有利于协调染色体组之间的关系,使其染色体构型趋于协调和平衡,育性逐渐改善和恢复.     

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。     

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。     

三个棉属种间杂种花粉母细胞减数分裂观察

对棉属３个种间杂种ＴＭ－１×石系亚１号、ＴＭ－１×辣根棉和ＴＭ－１×瑟伯氏棉花粉母细胞的减数分裂进行了观察。结果表明，３个杂种多数花粉母细胞中期Ⅰ的染色体构型为１３Ⅱ＋１３Ⅰ。二价体联会成环状、棒状或Ｖ型。ＴＭ－１×辣根棉杂种的二价体联会较紧密。杂种除正常的染色体组ＡＡ和ＤＤ联会外，还发生ＡＤ联会及出现多价体。中期Ⅰ单价体大部分分散于赤道板两侧，并较早移向两级。个别二价体也不排列在赤道板上。二价体向两极移动时常形成染色体＂桥＂，使这些染色体移动速度减慢，导致细胞分裂不同步。此外，在第一次分裂和第二次分裂中都能看到落后染色体、远离大多数染色体的零星染色体、孤立的染色体群等现象。后期Ⅱ的花粉母细胞可形成较多的核仁。在四分孢子期，３个种间杂种既产生四分体，也形成二、三、五、六乃至十分体。ＴＭ－１×石系亚１号、×辣根棉、×瑟伯氏棉杂种的四分体数分别为７０．２％、６３．１％和３５．１％。     

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。     

四倍体栽培棉与索马里棉异源五倍体杂种的细胞遗传学研究

花粉母细胞(PMC)压片观察{[陆地棉(G.hirsutum L)×索马里棉(G.somalense Grke)]×海岛棉(G.barbadense)}的三元杂种及[(陆地棉×索马里棉)×陆地棉]的二元杂种中期Ⅰ染色体构型,这两个杂种都是异源五倍体(2n=5x=65),比较了两个杂种形成的多价体、二价体及单价体的频率。三元杂种具有多价体的PMC占22.03％,具有棒状二价体的PMC占57.29％,而二元杂种分别为8.33％和31.74％。三元杂种形成异源多价体和棒状二价体的频率比二元杂种高一倍。以上结果暗示在三交种的异源五倍体减数分裂中,存在同源染色体与部分同源染色体竞争联会现象,进而增加了异源易位的频率,有利于E_2染色体组基因渐渗到AD染色体组。     

大豆雄性不育突变体NJ89-1的细胞学研究

通过对大豆雄性不育突变体NJ89-1不育株与可育株小 孢子母细胞减数分裂的比较研究,发现NJ89-1雄性不育株小孢子母细胞减数分裂高度变异,联会异常,出现单价体、染色体落后、染色体桥、染色体不均等分离等;在形成四分体的早期阶段,小孢子母细胞里见到微核,以后产生大小不等的二分体、三分体、四分体及多分体;单核小孢子     

棉花体细胞培养再生不育株的性状及细胞学研究

研究了以陆地棉（Ｃｈｉｒｓｕｔｕｍ）晋棉７号、冀合３２１、冀棉７１３、珂字棉３２１、珂字棉２０１等品种为外植体的体细胞培养获得再生突变不育株的形态性状及减数分裂过程中染色体的行为。与再生可育株相比，不育株的株型、分枝、叶、花各器官均较小。花柱、柱头、花丝、花药小而呈萎缩干瘪状，花药不开裂。减数分裂不正常，染色体普遍丢失减少，不能正常配对，出现很多单价体和染色体桥。产生二分体、三分体和多分体，也有正常的四分体。雌配子体和雌配子发育也不正常，胚囊结构不完整，反足细胞迟迟解体，表现雌雄不育。     

陆地棉与毛棉杂种性状遗传学和细胞学研究

本文研究了陆地棉与毛棉棉种间杂种后代的主要形态特征及Ｆ１花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体的行为。结果表明：杂种Ｆ１植株营养生长和生殖生长均旺盛；毛棉的高强纤维性状在杂种早代得到表达，可望通过轮回选择提高现有陆地棉品种的纤维强度；杂种Ｆ１花粉母细胞减数分裂时染色体配对正常，其后代不育原因可能由生理因素不协调造成；杂种后代短日照性强；陆地棉与毛棉亲缘关系比较近，仅在部分染色体间发生分化，存在染色体结构上的差异。     

三叶半夏(Pinellia ternata)雄配子败育的遗传分析

从减数分裂过程, 小孢子发育和染色体数目与组成三方面探讨了三叶半夏雄配子败育的原因。 三叶半夏(Pinellia ternata)体细胞染色体数目2n=90, 其减数分裂异常, 多数同源染色体能配对形成二价体, 部分同源染色体呈单价体形式或配对成多价体。 减数分裂的各时期都能观察到导致遗传物质不均衡分离的异常结构, 如落后染色体     

西瓜G17AB不育花药的细胞形态学及组织化学研究

观察研究表明,不育花药绒毡层细胞异常,造成花粉母细胞不能进行正常减数分裂,败育发生于四分体形成之前,无花粉粒形成.雄性不育花药组织内的不溶性多糖和蛋白质含量较可育花药低.     

陆地棉×辣根棉杂种一代形态性状及育性研究

以陆地棉（Ｃ．ｈｉｒｓｕｔｕｍ）为母本，野生种辣根棉（Ｃ．ａｒｍｏｕｒｉａｎｕｍ）做父本杂交，对杂种一代的部分形态性状遗传、花粉粒的育性、成熟胚囊、自然授粉和用陆地棉回交后结实率进行了比较研究。结果表明，三倍体（陆地棉×辣根棉）Ｆ１的形态性状居双亲的中间类型占观察性状的４０．９％，偏父性状占３１．８％，偏母性状占２２．８％。绝大多数花粉无生活力，仅０．４％有弱的生活力。在开花前一天的成熟胚囊中，异常胚囊占观察胚珠的９１．２％，正常胚囊占８．８％。杂种一代自然授粉或用陆地棉回交可获得极少量种子，从而证明三倍体（陆地棉×辣根棉）Ｆ、少数胚囊发育比较正常和具极少数可育花粉。     

小麦全蚀病与抗性基因转移研究

利用有效的全蚀病浸染病区，对供试亲本和杂交、回交等获得的后代材料进行抗全蚀病性鉴定和筛选。结果表明：所供试的普通小麦材料全部感病，而硬—簇双二倍体材料及其与普通小麦材料杂交获得的杂种F1抗病性较强或免疫。普通小麦材料与抗全蚀病的硬—簇双二倍体材料直接常规杂交结实率较高，其F1杂种植株的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ，大部分细胞的染色体为2n＝42(5个环状和5个棒状二价体，22个单价体)，并且F1杂种基因型自交、回交和花药培养均能获得可供选择的基因型后代。     

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。     

谷子(Setaria italica)Ch4n×法氏狗尾草(S.faberii)杂种幼胚培养及杂种F_1的鉴定

1989年,进行了谷子(Setaria italica)Ch4n×法氏狗尾草位(S.fabeiii)的远缘杂交和杂种胚培养。共接种已授粉子房264个,得到22株苗,仅11株成活。试管苗经继代培养和繁殖,得到了大量的小植株,移栽成活并发育到成熟。经形态学和细胞学鉴定,其中有两个株系是杂种,杂种F_1的染色体数为2n=4x=36,花粉母细胞在减数分裂中期Ⅰ染色体配对不正常,染色体构型为(18-2)Ⅰ+(13-0)Ⅱ+(0-9)Ⅲ+(0-3)Ⅳ,后期染色体分离不正常,形成不正常的四分体和微型小孢子,花粉败育。F_1高度不育,其形态特征介于双亲之间,植株在许多性状上都与父本法氏狗尾草相似,而与母本相差较远。     

高粱A3细胞质雄性不育发生的细胞学观察及分析

以不育系A₃晋粱5号和相应保持系B₃晋粱5号为材料,对A₃不育系花药发育及雄配子形成过程进行了细胞学观察和分析。结果表明,与A₁、A₂型CMS不同,A₃ CMS孢母细胞减数分裂正常,从四分体形成到幼龄花粉粒发育阶段都未观察到不同于B₃晋粱5号的异常现象。A₃晋粱5号花药经石蜡包埋切片观察,在造孢细胞期、减数分裂前间期及减数分裂期,均未观察到异常现象,不育系花粉母细胞能完成正常的减数分裂过程,四分体正常游离,绒毡层发育正常。但在成熟的花药中,观察到所有的花粉粒皱缩、凹陷、变形。在开花前约1周内的花粉粒成熟期,不育系花粉粒蔗糖—淀粉代谢途径受阻,花粉粒壁上无淀粉粒沉积。A₃ CMS小孢子败育发生在小孢子形成晚期的花粉粒成熟期。