水稻小孢子形成和发育过程中胼胝质的动态变化

利用活体荧光显微术,PEG切片荧光显微术,半薄切片光学显微术和透射电镜观察了粳稻台中65小孢子形成和发育过程中胼胝质的动态变化。结果发现,胼胝质最早于小孢子母细胞形成期出现于花粉囊中。进入小孢子母细胞减数分裂期,胼胝质首先在小孢子母细胞靠近药室中央的初生细胞壁上沉积,并于减数分裂Ⅰ终变期形成完整的胼胝质壁;随后胼胝质在小孢子母细胞中央开始沉积,并向四周扩展形成第1个赤道板,随后形成第2个赤道板;减数分裂后,四分体周围的胼胝质解体释放出小孢子。小孢子早期,绒毡层细胞中积累胼胝质类物质,小孢子核周围也开始沉积胼胝质,逐渐形成完整胼胝质壁;小胞子晚期,绒毡层细胞开始解体,药室内壁细胞开始加厚,其加厚的物质为胼胝质类物质。二胞花粉早期,小孢子进行不均等分裂,形成营养细胞和具有胼胝质壁的生殖细胞,随后营养细胞的细胞质中积累胼胝质,生殖细胞的胼胝质壁开始解体;二胞花粉晚期,药室内壁加厚完成,营养细胞的细胞质中继续积累胼胝质,花粉成熟期,营养细胞的细胞质中积累了大量胼胝质。对胼胝质在小孢子形成和发育过程中的功能进行了讨论。     

洋葱63A细胞质雄性不育与绒毡层的提早衰退有关

细胞质雄性不育（CMS）机理的细胞学研究在许多作物上已有报道，如拟南芥、大豆、水稻、小麦等，但在国内至今未见关于洋葱的此类报道。利用光镜和透射电镜对洋葱不育系63A和保持系63B进行花药发育过程中显微结构和超微结构观察，结果表明，不育花药花粉母细胞时期，花粉母细胞发育正常，花粉囊形状不规则，绒毡层发育迟缓。四分体时期，四分体形成正常，中层严重退化，绒毡层与药室壁完全脱离，细胞质浓缩、空泡化。利用DNA梯度技术发现不育系绒毡层细胞提早发生程序性死亡。小孢子发育时期，小孢子细胞质发生浓缩、降解，绒毡层完全解体。推测不育系小孢子败育与中层、绒毡层提前衰退有关。     

美女樱雄性不育系小孢子发生的细胞学观察

采用常规显微制片法,在光学显微镜下观察了美女樱雄性不育系B-58及其可育系的小孢子发生过程和各时期的形态特征。结果表明:可育系小孢子发育经历了造孢细胞、小孢子母细胞、四分体等时期,最后发育成花粉,期间小孢子发育靠绒毡层不断自我解体而提供营养。雄性不育系B-58小孢子败育发生在四分体时期,其主要特征是绒毡层细胞提前液泡化,四分体胼胝质壁不能适时降解,致使四分体持续时间较长,四分孢子核质收缩降解,形成形状不规则空瘪的小孢子。     

长白山区紫草小孢子发生的细胞形态学观察

采用常规石蜡切片法,观察了长白山区紫草的小孢子发生过程和各时期的形态特征.结果表明:长白山区紫草小孢子发育直到四分体为止发育都正常,小孢子母细胞减数分裂为同时型,四分体排列方式为四面体型.小孢子发育受阻于四分体分离后的单核小孢子时期开始,是因为这时期绒毡层细胞异常膨胀,占满整个药室,小孢子没有可发育的空间,最终导致小孢子败育.     

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。     

番茄雄性不育系JL-2小孢子发育的细胞学观察

从细胞学角度研究番茄雄性不育系JL-2和可育材料小孢子的发育机理,进而研究雄性不育JL-2番茄败育的细胞学机理。结果表明：可育番茄小孢子发育主要包括小孢子母细胞时期、四分体时期、单核小孢子时期和成熟花粉粒时期,期间小孢子发育靠绒毡层不断自我解体而提供营养。番茄雄性不育系JL-2小孢子败育发生在小孢子母细胞时期、四分体时期以及单核小孢子时期。败育原因为绒毡层细胞发育异常,具体表现为在小孢子发育期间绒毡层细胞提前液泡化,不能正常提供营养物质给小孢子,在四分体期和单核小孢子期,绒毡层高度液泡化,径向膨大,挤压小孢子母细胞,从而使小孢子母细胞不能正常发育而导致花粉畸形而败育。     

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。     

红麻GMS与CMS小孢子败育过程的细胞学及组织化学比较

以红麻细胞质雄性不育系(GMS)L23A、保持系L23B及从该保持系中发现的细胞核雄性不育系(CMS)L23BS为材料,采用石蜡显微制片技术,在光学显微镜下比较观察了三者花药发育过程中小孢子的发育过程及组织化学变化。结果表明,L23A的花药发育过程中,小孢子发育的不同阶段均出现败育现象,最早的败育表现为花粉母细胞在减数分裂之前的退化解体,最终形成空的花粉囊; 有的因花粉母细胞减数分裂过程异常而导致不能形成小孢子四分体;有的因小孢子在四分体中不能正常释放而败育,同时绒毡层细胞过度液泡化,并提早解体死亡; 花药发育早期含有少量蛋白质和淀粉,随着花药的发育逐渐变少。而L23BS小孢子败育的时期集中于四分体至单核花粉期间,表现为小孢子发育异常,有些小孢子不能从四分体里释放出来而影响其正常发育。在四分体以前与可育系类似,花药含丰富的蛋白质和淀粉。在败育的过程中,花药中的蛋白质和淀粉含量渐渐减少,但药隔组织中的在颗粒淀粉含量几乎不变。     

马铃薯(延薯4号)小孢子发生的细胞学观察

采用常规石蜡切片法,在光学显微镜下观察了马铃薯延薯4号品种的小孢子发生和各时期的形态特征.结果表明:马铃薯延薯4号小孢子发育经历了造孢细胞、小孢子母细胞、四分体等时期.四分体属四面体型,缄毡层属分泌型.延薯4号小孢子表现高度不育,败育发生在四分体时期开始,其主要特征是四分体胼胝质不能适时降解,致使四分体持续时间较长,细胞内核收缩降解,形成形状不规则、空瘪的小孢子.     

棉花（Gossypium hirsutunL.）花粉壁的发育

用光镜和透射电镜观察研究了棉花花粉壁的发育过程。棉花花粉壁的发生始于四分孢子时期，四分体形成后，在小孢子的质膜与胼胝质壁之间逐渐形成多糖性质的原外壁。游离小孢子时期，在一定间隔的原外壁中小孢子质膜表面积累外壁物质并形成基粒棒，之后在基粒棒的下部和上部分别横向延展并接合形成基足层和覆盖层。花粉内壁发生时期较晚，大约在大液泡形成之前。但内层和外层花粉壁均在小孢子有丝分之前同时建成。构建花粉壁的物质主要     

碎米桠小孢子发生与雄配子体发育

采用半薄切片和石蜡切片法对碎米桠小孢子发生及雄配子体的发育进行了研究。结果表明:1)碎米桠的花药具有4个花粉囊,花药壁有4层结构,从外到内依次是表皮、药室内壁、中层和绒毡层,花药壁的发育属于双子叶型;2)药室内壁呈纤维状加厚,绒毡层为分泌型绒毡层;3)小孢子母细胞减数分裂过程中胞质分裂为同时型;4)四分体小孢子呈四面体形排列,成熟花粉为2-细胞型,具有6个萌发沟。研究发现,碎米桠小孢子发生和雄配子体发育特征与多数已经研究的唇形科的基本一致。     

The Distribution Features of Polysaccharides and Lipids in the Development of Tomato Anthers

The regulation of nutrient transportation and transformation in developing anthers is very complex. We analyzed the distribution and features of polysaccharides and lipids in the developing anthers of tomatoes using histochemical methods. Some starches appeared in the connective somatic tissue of anthers during the sporogenous cell stage. Before meiosis of the microspore mother cell,a thick polysaccharide callose wall was formed,accompanied by a reduction in the connective tissue starches. During the tetrad stage after meiosis,the polysaccharide material in the anther did not change. At the early microspore stage,the starches in the connective cells again increased,and polysaccharide material appeared in the partial intine of pollen. At the late microspore stage,a large vacuole formed that did not contain lipids or starches,and only the pollen wall contained red polysaccharides. At this stage,the connective somatic cell starch amounts decreased,and the tapetal cells changed shape and degenerated. After microspore division,abundant lipids appeared in the bicellular pollen,and starches accumulated following pollen development. As the anthers matured,many lipids and some starches accumulated in the epidermal cells. Nutrient metabolism within the tomato pollen characteristically accumulated lipids first and then starches,while the mature pollen accumulated starches and lipids simultaneously. This characteristic pattern of nutrient metabolism in tomato pollen shows species specificity among plants.     

Sc2053诱导小麦雄性不育形态学和细胞学观察

应用化学杂交剂Ｓｃ２０５３诱导小麦雄性不育的形态学和细胞学特征观察结果显示，经处理的小麦植株变矮，植株及麦穗呈现浅绿色，穗子呈爆裂状，花药不开裂，呈现雄性不育株的形态特征，这些特征可做为估算小麦群体化学杀雄效果即绝对不育率的依据。经Ｓｃ２０５３处理的小麦雄性不育有无花粉和花粉败育两种类型。无花粉型是在小孢子刚形成时发生败育，从而是产生无花粉的空壳型花药。花粉败育型是小孢子只发育到单核花粉，二胞花粉     

油菜生态型不育系373S小孢子败育的电镜观察

为了进一步明确油菜生态型不育系373S的败育时期和特点,利用透射电镜对373S不育系及其正常可育系小孢子发生的超微结构进行了比较观察。结果表明：373S小孢子发育从花粉母细胞时期就开始出现异常。其特点是花粉母细胞时期,细胞质发生皱缩,核膜不明显;四分体时期,小孢子内出现大量小液泡,亚细胞结构不能区分。内质网遍布绒毡层细胞内;花粉发育到单核期时,花粉外壁加厚正常,但细胞质明显浓缩,细胞内质网分布广泛,但是高尔基体稀疏或基本上全部消失。小孢子发育的整个过程中,都伴随着细胞核核膜的降解;在单核晚期未发现大液泡的形成;绒毡层细胞中高尔基体显著减少,内质网逐渐增多,但线粒体未观察到异常,到成熟花粉期,花粉粒只剩下花粉空壳。     

甘蓝型油菜光、温敏雄性不育系Huiyou50S花粉败育的细胞学观察

Huiyou50S是从甘蓝型油菜品种汇油50中发现的半不育株选育而成的光、温敏雄性不育系,育性受隐性核基因控制,在高温、长光周期下不育而在低温、短光周期条件下可育。本文通过半薄树脂切片、扫描电镜、花粉压片染色、花药整体透明方法对Huiyou50S及其近等基因系Huiyou50F的花药发育过程及花粉形态观察比较。结果表明, Huiyou50S的花药造孢细胞、花粉母细胞、减数分裂、四分体阶段均正常,在单核期出现明显异常,虽然能形成花粉壁,但小孢子细胞质收缩、解体,最终只剩余空瘪的花粉壳; Huiyou50S的花药绒毡层在单核后期提前降解,绒毡层解体速度快于可育株Huiyou50F。Huiyou50S的小孢子的完全败育主要发生在单核时期,绒毡层发育与小孢子异常有某种关联,该结论为油菜光、温敏雄性不育类型划分及育种应用提供了依据。     

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。