BNS小麦的雄性不育性及其温光特性

 【目的】研究BNS育性及其温光特性,探寻育性转换规律,确定其应用价值。【方法】以BNS和百农矮抗58为试材,进行秋季分期播种和春季播种试验,测定不同播期的育性及其日均温度、日照长度的动态变化和温光效应。【结果】(1)BNS小麦雄性不育系的麦穗蓬松,颖壳开张,有透明感;花药干瘪瘦小、不外挂,无或有极少量无活力的花粉,呈圆败型败育;自交不结实,且不育性能稳定遗传;国内、国际法人工饱和授粉结实率79.64%～87.22%、89.89%～102.10%,雌蕊活性正常。(2)BNS温度敏感期为小花原基分化期至雌雄蕊分化期,温度7.4～11.4℃,不育度97.57%～100%(10月17日前播种),高于11.4℃时,育性发生转换,自交结实率随播期的延迟呈现由低(7.71%、9.41%)渐高(70.15%、102.50%)的趋势,不育度则反之;雄性不育性与温度相关密切r=-0.578～-0.866>r0.05/0.01=0.532/0.661;春播BNS的同期温度为15.9℃,自交结实率与对照品种相近,表现正常可育。(3)BNS育性转换时期的自交结实大都集中于麦穗基部、中部,上部几乎不实,与主茎穗比,下落穗易结实,不育性较低。(4)BNS育性变化与光照长度因播期和抽穗前时段的不同表现有所差异,但未有明显的规律。【结论】BNS是光照辅助的温敏型小麦雄性不育系,具有低温不育高温可育的特性。在当地能秋播制种和春播繁殖种子。     

温敏雄性不育系小麦BNS败育的细胞学观察

[目的]为了明确温敏雄性不育系小麦BNS雄性败育的细胞学机制.[方法]采用醋酸洋红染色对温敏雄性不育系小麦BNS花粉母细胞减数分裂和小孢子发育过程进行细胞学观察,采用浓度1％I2-KI溶液染色法进行花粉育性统计.[结果]BNS不育系在减数分裂过程中异常,中期Ⅰ出现染色体滞后现象;二分体时期细胞质分配不均匀,染色体靠边,没有在细胞中央;四分体时期子细胞大小不一,其子细胞存在落后染色体,有的二分体经过第2次分裂没有形成4个子细胞,而是分成3个子细胞;小孢子发育过程中观察到单核靠边期,未能发育到双核期和三核期,还出现空孢现象;开花期的花粉彻底败育.而扬麦13能形成正常的二核期和三核期,花粉可育.[结论]减数分裂过程中出现的异常行为是导致BNS花粉败育的原因之一.单核期是其败育的关键时期.     

温敏雄性不育系小麦BNS败育的细胞学观察

[目的]为了明确温敏雄性不育系小麦BNS雄性败育的细胞学机制。[方法]采用醋酸洋红染色对温敏雄性不育系小麦BNS花粉母细胞减数分裂和小孢子发育过程进行细胞学观察,采用浓度1%I2-KI溶液染色法进行花粉育性统计。[结果]BNS不育系在减数分裂过程中异常,中期Ⅰ出现染色体滞后现象;二分体时期细胞质分配不均匀,染色体靠边,没有在细胞中央;四分体时期子细胞大小不一,其子细胞存在落后染色体,有的二分体经过第2次分裂没有形成4个子细胞,而是分成3个子细胞;小孢子发育过程中观察到单核靠边期,未能发育到双核期和三核期,还出现空孢现象;开花期的花粉彻底败育。而扬麦13能形成正常的二核期和三核期,花粉可育。[结论]减数分裂过程中出现的异常行为是导致BNS花粉败育的原因之一。单核期是其败育的关键时期。     

温敏核雄性不育小麦BNS的育性转换规律初探

为探讨低温雄性不育小麦BNS的育性转换规律,2007-2009年通过分期播种试验,对BNS育性转换特性进行了初步研究。结果表明,BNS具有不育彻底、育性转换彻底的特性,育性变化趋势为:完全败育-半不育-完全可育。低温是影响BNS育性转换的主要原因,表现低温不育,高温可育。BNS感受低温的敏感部位为发育的幼穗;BNS育性转换敏感期在抽穗前5~18 d,即雌雄蕊分化期至四分体形成期;在温度敏感期内,温度低于8℃时表现彻底不育,8~12℃是育性转换温度,温度高于12℃时表现完全可育。在豫北地区,9月23日-10月17日播种,表现彻底不育,可用于生产杂交种;11月18日以后播种均表现完全可育,可以自交繁殖不育系种子。     

小麦幼穗内源激素含量与小花发育的关系

在不同群体条件下，测定小麦幼穗发育过程中生长素（IAA）、赤霉素（GA3）、玉米素核苷（ZR）、异戊烯基腺苷（iPA）和脱落酸（ABA）含量的变化动态，分析小麦幼穗内源激素含量与小花发育的关系。结果表明：单棱期幼穗中较高含量的GA3有利于小穗的分化；雌雄蕊原基分化期幼穗中高含量的ZR和iPA，小花分化数多，较高含量的ZR和iPA有利于小花分化。而孕穗期高含量的ABA，可孕小花数少，ZR／IAA、iPA/ABA比值与可孕小花数相关密切，较低含量的IAA、ABA有利于提高小花的育性。     

萍乡显性核不育水稻不育株与可育株同工酶比较分析

对萍乡显性核不育水稻纯合不育株、杂合不育株和隐性可育株幼穗发育期的叶片、幼穗和花药中3种同工酶表达进行了比较分析，结果表明：叶片中，不育株（纯合与杂合）与可育株的酯酶（EST）、过氧化物酶（POD）、细胞色素氧化酶（COD）的同工酶酶谱未见差异，且在幼穗发育的不同时期也基本相同；幼穗中，不育株（纯合与杂合）与可育株的EST、POD、COD的同工酶酶谱在雌雄蕊形成期存在差异，与可育株的同工酶酶谱相比，不育株除在谱带的显色速度、颜色和带宽上存在差异外，在谱带数及其分布未见差异；在单核期花药中，不育株（纯合与杂合）比可育株多1条EST、少2条POD和2条COD同工酶带，在三核期也呈上述特征。表明水稻显性核不育基因在叶片中不表达、幼穗中部分表达和花药中充分表达，水稻显性核不育基因表达具有组织的时空和特异性。花药发育过程中基因表达程序的扰乱是引起花粉败育的最主要的原因。     

光敏核不育水稻育性转换的温度敏感期研究

在１４．５小时长光照下，利用人工气候箱对农垦５８Ｓ和Ｗ６１５４Ｓ于幼穗分化不同时期分别进行不同温度处理，育生结果表明农垦５８Ｓ的育性转换温度敏感期为颖花原基分化期至单核花粉期，Ｗ６１５４Ｓ的温敏期为雌雄蕊形成期至单核花粉期。农垦５８Ｓ的温敏期较长，育性受低温影响后在高温下要较长时期才能恢复不育；Ｗ６１５４Ｓ育性易受低温影响，但温敏期较短，在高温下不育性恢复快。在光敏核不育水稻育性感温性鉴定中，建议     

BNS小麦雄性不育系育性的稳定性和波动性

BNS 是一个对低温敏感的小麦雄性不育系,多年观察研究表明，该不育系具有稳定的不育性和转换性。但2012年对7个播期的BNS育性观察发现，与已报道的2008、2009年资料相比，各分期播种的花粉可育率上升0.46%～19.94%，部分达显著水平；自交结实率提高2.74%～34.59%，达显著或极显著水平。将开花前32 d每4 d设1个温度子阶段，对各播期子阶段的滑动积温与花粉可育率和自交结实率做相关分析，发现温度对育性影响可覆盖花粉发育绝大部分时期，开花前4 d的温度影响仍达显著水平。气象资料调查表明，2012年是一个温度相对较高的年份，材料种植地区4月份最低气温较近5 a高，正是该高温导致2012年BNS不育性下降，可育率提高。可见，确定BNS的安全不育播期应充分考虑当地可能出现的特殊气象温度。     

小麦幼穗内源激素含量与小花发育的关系

在不同群体条件下 ,测定小麦幼穗发育过程中生长素 (IAA)、赤霉素 (GA3)、玉米素核苷 (ZR)、异戊烯基腺苷(i PA)和脱落酸 (ABA)含量的变化动态 ,分析小麦幼穗内源激素含量与小花发育的关系。结果表明 :单棱期幼穗中较高含量的 GA3有利于小穗的分化 ;雌雄蕊原基分化期幼穗中高含量的 ZR和 i PA,小花分化数多 ,较高含量的 ZR和 i PA有利于小花分化。而孕穗期高含量的 ABA,可孕小花数少 ,ZR/IAA、i PA/ABA比值与可孕小花数相关密切 ,较低含量的IAA、ABA有利于提高小花的育性     

水稻同核异质体幼穗分化过程中同工酶的变化分析

[目的]探索水稻幼穗分化过程中同工酶的变化与胞质雄性不育的关系。[方法]以冈型胞质雄性不育系G46A及其保持系G46B为材料,分别取处于第一苞分化期、一次枝梗原基分化期、二次枝梗原基分化期、颖花原基分化期、雌雄蕊分化期、花粉母细胞形成期、减数分裂期、单核期、双核期、三核期的叶片及处于花粉母细胞形成期、减数分裂期、单核期、双核期、三核期的幼穗进行酯酶同工酶(EST)、细胞色素氧化酶同工酶(COD)、过氧化物酶同工酶(POD)电泳分析。[结果]在叶片中,不育系与保持系相比,COD、POD酶谱除在染色深度上存在差异外,在谱带数目及分布未见差异;EST酶带的分布及数目从花粉母细胞形成期开始出现差异,并持续到三核期,且不育系酶带数目及活性要低于保持系。在幼穗中,不育系与保持系相比,EST酶谱带分布在花粉母细胞形成期出现差异,单核期更加明显,COD、POD酶谱带分布、强度、数目差异均从单核期呈现;不育系中3种同工酶带数目均低于保持系,且随着发育时期的深入表现的更明显。这与细胞学观察G46A单核期孢子体败育的结果相吻合。[结论]可以将细胞色素氧化酶同工酶及过氧化物酶同工酶特征酶带的缺失作为胞质雄性不育系败育的生理生化指标。     

王百合雄性不育突变体花药发育过程中内源激素变化

采用酶联免疫测定技术研究了王百合及其雄性不育突变体‘白天使’花药发育过程中 7种内源激素含量的变化 .结果表明 :①花粉母细胞形成期、减数分裂中期I‘白天使’花药和花瓣中IAA含量分别低于王百合 ,而IPA和DHZR含量分别高于王百合 ;②花粉母细胞形成期、减数分裂中期I及四分体 -单核期‘白天使’花药及花瓣中IAA IPA、IAA ZR +DHZR值分别低于王百合 ;③减数分裂中期I及四分体 -单核期‘白天使’花药中GA3+ 4低于王百合 ,减数分裂中期I花瓣中GA3+ 4的含量也以‘白天使’为低 ;④减数分裂中期I及四分体 -单核期 ,与王百合相比 ,‘白天使’花药、花瓣中ABA含量不足 .雄性不育突变体‘白天使’花药和花瓣中IAA、IPA、DHZR、GA3+ 4、ABA含量出现的异常可能与雄性不育的发生有关 .     

不结球白菜波里马胞质雄性不育系花药发育的细胞形态学研究

以不结球白菜波里马胞质雄性不育系及相应保持系为试材，从显微和亚显微结构两个层次对花药发育进行对比研究。结果表明：不结球白菜Ｐｏｌ ｃｍｓ花药发育受阻于孢原细胞分化期，没有孢原细胞分化，不形成药室。不育系经低温作用后，能产生微量花粉，部分花分能形成隐原细胞，并且能经过造孢细胞，花粉母细胞，四分体，单胞花粉，二胞花粉等阶段而发育成成熟花粉。     

小白菜小孢子发育与花器官形态相关性

通过DAPI染色观察不同大小的小白菜花蕾内小孢子发育外部形态结构特征及细胞学特征变化，以确定花粉发育时期，找出小孢子发育时期和花外部形态结构相关性，为花药或小孢子培养提供细胞学证据。研究结果表明：小白菜小孢子发育经过二分体时期、四分体时期、单核靠边期、单核居中期、2-胞花粉和3-胞花粉时期，各时期特征明显；且各发育时期与花蕾及花药外部形态密切相关，其中单核靠边期时花蕾纵径为 2.68~3.80 mm，横径为1.91~2.19 mm，花药纵径为 1.76~2.39 mm，横径为 0.64~0.82 mm，花药颜色为浅黄绿色，此时期适合花药、小孢子培养；因此可根据小白菜花蕾形态、大小和小孢子发育时期的相关性，确定花药、小孢子培养最佳时期的选蕾标准。     

石竹雄性不育系小孢子形成过程的细胞学观察

 【目的】研究石竹不育系与可育系小孢子形成过程的异同。【方法】利用压片及石蜡切片等方法观察石竹雄性不育系与可育系小孢子发育过程。该不育系（H-37B）是通过在石竹自交6代的自交系中发现的1株雄性不育株与可育株经过连续杂交和2代回交获得的不育系（H-37B）。【结果】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。不育系败育现象在造孢细胞增殖期、小孢子母细胞减数分裂期以及四分体至单核期都有发生。石竹可育花粉外形饱满,圆形,生活力强;而不育花粉外形空瘪,不规则,无生活力。【结论】绒毡层的异常发育是导致小孢子败育的主要原因。     

小麦雄性不育系绒毡层异常代谢与小孢子败育的关系

【目的】研究小麦遗传型雄性不育系花药绒毡层降解及营养物质代谢,并揭示其与花粉败育的关系。【方法】以小麦S型1376不育系[(S)-1376(A)]及其保持系[(A)-1376(B)]为试材,在三核期分别用DAPI和KI-I2对花粉粒内淀粉积累进行染色观察;采用半薄切片技术对不育系(S)-1376和保持系1376绒毡层发育过程及多糖、脂类和蛋白等物质积累进行观察和比较;采用软件cellSens Entry和IPP 6.0分别计算图片中小孢子和绒毡层细胞的面积及分析各发育时期图像中的平均光密度值。【结果】与保持系1376比较,(S)-1376花粉粒被KI-I2染成浅黄色,表明三核期其花粉中无淀粉积累,花粉败育彻底;不育系(S)-1376绒毡层较保持系1376绒毡层细胞提前至四分体时期启动细胞程序化死亡（PCD）过程;不育系(S)-1376花粉核发育迟缓,大多发育至单核晚期停止分裂,仅少数可发育至二核期;(S)-1376小孢子在四分体时期和单核早期显著增大;绒毡层细胞在四分体时期也显著大于保持系1376绒毡层细胞。在(S)-1376花粉的发育过程中,除四分体时期外,其余各时期多糖含量（呈红色）均低于保持系对应的各发育时期,不育系(S)-1376绒毡层中多糖在四分体时期多于保持系,在单核早期显著降低。在花粉整个发育过程中,不育系(S)-1376花粉中被染成黑色脂类的含量明显低于保持系,不育系绒毡层中的脂类含量在各个时期也低于保持系。不育系(S)-1376小孢子母细胞四分体时期被染成蓝色的蛋白含量很高,但单核晚期显著降低;在绒毡层细胞中单核早期蛋白含量显著低于保持系,这可能暗示该时期保持系绒毡层开始启动降解。在花粉发育整个过程中保持系1376小孢子母细胞中四分体时期多糖和蛋白的含量都低于不育系(S)-1376,这可能与该时期不育系绒毡层提前降解需要大量的多糖和蛋白有关;单核晚期小孢子中的多糖、脂类和蛋白含量高于不育系,该时期是正常小孢子发育的关键时期,不育系中各种物质供应不足可能是导致花粉败育的主要原因。在二核期和三核期,不育系(S)-1376花粉营养细胞中大液泡不消失,细胞质内含物也不持续增加,淀粉粒、脂类等物质积累终止,最终导致小孢子内没有内含物的积累,呈空壳晶体状。【结论】小麦S型1376A不育系花药绒毡层提前降解所诱发的物质异常代谢,使小孢子在由单核晚期向二核期发育的过程中物质供应不足导致细胞核分裂异常,最终引起花粉败育。     

新质源雄性不育烟草MS革新3号雄蕊发生的细胞学观察

雄性不育烟草MS革新3号的雄性败育时期发生在雄蕊原基分化后至孢原细胞形成前,在开放花朵中很少能见到退化的雄蕊,偶或有退化雄蕊的,也没有正常花药的形成,仅有退化花丝和畸形萎缩花药,花药内空无一物。与正常烟草(保持系)子房由2心皮组成不同,雄性不育烟草MS革新3号子房绝大多数都由3心皮组成。     

小麦不育系BNS在石家庄地区育性转换规律的研究

2006～2010年在河北省石家庄地区自然条件下,对小麦温敏不育系BNS进行分期播种试验,研究了其在石家庄自然生态条件下的开花习性和育性转换规律。结果表明：播期对BNS育性影响较大,随着播种期的推迟,BNS雄性育性表现为完全败育或高度不育→半不育→完全可育的育性转换规律。BNS在石家庄地区10月9日以前播种,具有稳定的不育期,在此时期制种安全可靠;在11月10日以后播种,具有稳定的可育期,并且自交结实率高,繁殖系数高。