温光敏核雄性不育小麦花药中保护酶活性的变化

为了揭示温光型核雄性不育小麦花粉败有的生化机制1，比较研究了温光型细胞核雄性不育小麦C49S的不育和可育花药在不同发育时期的超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT），过氧化物酶（POD）的活性丙二醛（MDA），可溶性蛋白质含量的变化。结果表明，温光型核雄不育小麦不育花药SOD活性在花粉母细胞减数分裂期至小孢子早期的下降速率是可育花药的4．34－4．35倍，在成熟花粉期，可育花药的活性比不育花药高1－2倍，不育花药的CAT活性从花粉母细胞到小孢子中期有一定程度的下降；发育早期，不育花药MDA含量极显著高于可育花药；在花药发育的整个过程中，不育花药的POD活性一直比同一发育时期的可育花药高；可育花药中的可溶性蛋白质含量显著高于不育花药。以上结果说明，温光型核雄不育小麦C49S在早播低温短日照条件下，花药中有机自由基酶保护系统遭到破坏，花药中膜酯过氧化作用加剧，生化代谢出现异常，是其花粉败育的重要原因。     

5种细胞质雄性不育小麦败育过程中活性氧代谢保护酶的响应

为了解异质雄性不育小麦败育过程中活性氧代谢中几种保护酶的变化特点,以5种小麦雄性不育系U116A、Ju116A、Va116A、C6116A、K116A及其相应保持系116B为材料,分析了小麦雄性不育系在花药不同发育时期的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性与保持系的差异。结果表明,不育花药的POD活性自单核早期后均比同一发育时期的可育花药高;自单核晚期开始,不育系CAT活性总体上呈下降趋势,而可育系则呈升高趋势;受试材料花药中SOD活性总体呈上升趋势,且不育系高于保持系。经差异分析,不育系U116A、Ju116A、Va116A、C6116A的败育关键期是单核晚期,而K116A的败育关键期则是单核晚期至二核期。以上结果说明,5种异质小麦雄性败育时期有所不同,并且雄性育性与POD、CAT和SOD活性密切相关。     

新型玉米细胞质雄性不育材料泰玉D2花粉败育的细胞学研究

通过光学显微镜观察泰玉D2不育系的花药发育进程,探明新型细胞质雄性不育材料泰玉D2花粉败育的细胞学机理。研究发现,花药绒粘层在二分体时期发生异常,小孢子在单核前期开始败育,至单核后期完全解体,花药发育后期不育系药腔中只观察到少量的小孢子残体,花药壁的4层细胞依然存在,绒粘层细胞已经彻底液泡化, 占据了药腔的整个空间,花粉成熟期不育系花药维管束消失。泰玉D2不育系花药绒粘层在二分体时期成辐射状膨大,小孢子在单核期败育,花粉败育完全,属无花粉类型。     

牡山羊草细胞质小麦核代换系酶活性及其与花粉败育的关系

对牡山羊草细胞质小麦核代换系在花药发育的不同时期的超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT）活性研究表明，牡山羊草细胞质小麦核代换系SOD、CAT的酶活在二核期之前与其核供体普通小麦差异很小，呈下降趋势，二核期以后核代换系SOD、CAT的酶活性急剧下降，到三核期均显著低于其核供体普通小麦；核代换系表现不同程度的雄性不育，其育性普遍低于其核供体普通小麦，核代换系的育性与其SOD、CAT的酶活性呈正相关关系；牡山羊草细胞质小麦核代换系花粉败育的关键时期是二核期至三核期；花粉败育的根本原因是异质系核质关系不协调，酶代谢失调，导致SOD和CAT活性下降，活性氧积累、膜系统损伤。     

甘蔗属热带种与滇蔗茅远缘杂交F_1代花粉母细胞减数分裂及花粉败育研究

采用染色体压片法研究甘蔗属热带种与滇蔗茅远缘杂交F1代花粉母细胞减数分裂过程及染色体行为,显微观察结果显示:在终变期观察到单价体、二价体和四价体;分裂中期Ⅰ、后期Ⅰ、中期Ⅱ和后期Ⅱ均出现落后染色体;中期Ⅱ形成"八"字形纺锤丝、后期Ⅱ二分体2个子细胞染色体不同步分离;四分体时期观察到三分体、微核、大小不等的四分体以及多面体等异常细胞;同一小花的3个花药中几个不同时期的分裂相同时存在。进一步应用DAPI荧光染料进行染色观察,结果表明,大多数小孢子在单核时期就发生皱缩变形。该结果说明减数分裂过程异常染色体行为和异常细胞分裂是导致杂交F1代花粉完全败育的主要原因。花粉败育时期为小孢子母细胞时期、四分体时期和单核小孢子时期。     

玉米C型胞质雄性不育系C联848败育的生理机制初探

以玉米C型雄性不育系C联848及其保持系H19为研究对象,对两者叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶的活性,丙二醛含量进行研究比较。结果表明,C联848的花药都不外露,形状瘦小萎缩,饱满度较差,剥开花药未发现花粉粒存在,通过碘染镜检未发现可育花粉粒,不育系C联848经多年多季种植,在不同世代,未发现有可育植株存在。在生长发育的各个时期不育系叶片中超氧化物酶(SOD)活性都低于保持系。从苗期至拔节期,不育系与保持系叶片中过氧化物酶(POD)活性都略有上升,差异并不显著;当玉米由营养生长转入生殖生长,不育系叶片中的POD活性迅速上升,且与保持系差异显著,并且不育系叶片中的POD活性始终都高于保持系;在玉米转入生殖生长后,不育系叶片中的过氧化氢酶(CAT)活性增长缓慢,远低于保持系中CAT的活性,且在吐丝期两者差异最为显著。玉米生长发育的各个时期,不育系叶片中的丙二醛(MDA)含量均高于保持系,在抽雄期差异最为显著。     

YS型小麦温敏不育系A3314育性转换过程中叶片和幼穗酶活性的变化

为研究YS型小麦温敏雄性不育系的育性转换机制,在不同育性条件下,测定了YS型小麦温敏不育系A3314及其原同型保持系TSP3314不同发育时期叶片和幼穗中过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量.结果表明,两种育性条件下,A3314幼穗中酶的变化较叶片对其育性影响大;同一发育时期SOD、POD、CAT活性基本呈现不育条件下比可育条件下低的趋势,特别是在减数分裂期后表现更加明显.MDA含量与SOD、POD、CAT活性变化趋势相反.这些结果说明YS型小麦温敏不育系中酶活性与花粉育性密切相关.     

两类小麦温敏雄性不育系育性敏感时期生理生化指标的变化

为了研究两类雄性不育小麦(C49S型光温敏不育小麦K2-875-2A和YS型温敏不育小麦3017A)雄性败育的生理生化机制,在低温不育 (白天13℃,夜间10℃)和高温可育(白天23℃,夜间19℃)条件下,对两类雄性不育小麦花药发育过程中小穗的可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸以及RNA含量进行了测定.结果表明,不育和可育条件下,两类雄性不育小麦小穗可溶性蛋白质含量在二核期后均呈现下降的趋势;各时期可溶性蛋白质含量不育条件下均低于可育条件;不育和可育条件下可溶性糖含量均逐步降低,到三核期达到最小值.不育条件下可溶性糖含量均低于可育条件;不育条件下脯氨酸含量呈下降的趋势,而可育条件下则呈上升的趋势,不育条件下脯氨酸含量低于可育条件,其中三核期脯氨酸含量差异最大;不育和可育条件下RNA含量均呈现下降趋势,RNA含量单核期以后不育条件下均低于可育条件.     

甘蓝型油菜双显性细胞核雄性不育系Shaan-GMS雄配子发育观察

采用常规压片与冰冻切片两种方法,观察甘蓝型油菜不育系Shaan-GMS的不育株与可育株小孢子母细胞减数分裂和小孢子发育过程,以阐明小孢子败育时期和细胞学特征。植株表型上,花期可育株与不育株花器官差异较大:不育株花丝较短,花药小且干瘪,微粉或无粉,淡黄色;细胞学观察结果显示不育株的花粉母细胞能够进行正常的减数分裂,形成四分体,但在单核期开始发生异常。主要表现为小孢子从四分体中释放后无法形成正常的小孢子外壁,随后小孢子外壁、内容物和绒毡层均提早降解,只剩下空壳与残渣,药室也随之萎缩变形,最终导致花粉败育。上述结果说明Shaan-GMS为单核败育类型,可能是一个细胞核雄性不育新材料。     

化学杂交剂SX-1诱导油菜花粉败育的细胞学观察

通过石蜡切片和用Sudan Black B进行花药脂染色,对化学杂交剂SX-1诱导的油菜雄性不育花药发育进行了细胞学观察。结果表明,SX-1对油菜花药发育各个时期都有一定影响,一类是花粉败育发生在造孢细胞时期到四分体时期,绒毡层细胞异常加厚、提前解体或是液泡化;另一类是绒毡层细胞延迟解体,单核小孢子不能发育为成熟的花粉粒。花药脂染色结果表明,SX-1影响了绒毡层细胞的油脂积累,油脂代谢受到抑制,不能为花粉外壁形成提供充足的脂类物质,是单核小孢子不能发育为成熟花粉粒的原因之一。     

玉米光温敏雄性不育系CB1208-82的生理生化代谢研究

自交系"CB1208-82"是浙江大学新发现的玉米光温敏雄性不育材料,探究其雄性不育的生理生化机制,测定其不育株/可育株在雄穗不同发育时期叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性和O~(2-)产生速率、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)、叶绿素、可溶性糖和游离脯氨酸含量。结果表明,从整体上看,不育株叶片中的抗氧化酶活性总是低于同期可育株,并且不育株叶片中的MDA和H_2O_2含量、O~(2-)产生速率高于同期可育株,说明叶片中抗氧化酶活性低、活性氧积累多可能是引起雄性不育的原因之一。不育株叶片中的叶绿素、脯氨酸和可溶性糖的含量均低于同时期的可育株,特别是在雄穗发育初期可溶性糖含量显著低于可育株,说明光合效率低及营养物质缺乏可能会导致雄穗发育异常。     

玉米S型细胞质雄性不育系可溶性糖、游离脯氨酸及丙二醛含量分析

以玉米自交系郑58及其两个S型细胞质雄性不育系为材料,对不同生育时期叶片和雄穗小花中的可溶性糖、游离脯氨酸和丙二醛含量进行比较研究。结果表明,在散粉期,郑58叶片中可溶性糖含量显著低于不育系,雄穗小花中可溶性糖含量显著高于不育系。郑58叶片中游离脯氨酸含量仅在雄穗发育末期显著低于郑58cmsQ1261;雄穗小花中游离脯氨酸含量在雄穗发育初期及散粉期均显著高于不育系。郑58叶片中丙二醛含量除雄穗发育末期和抽雄期,其他时期与不育系均有显著差异;雄穗小花中丙二醛含量在雄穗发育初期和散粉期与不育系差异均不显著。     

籼型两用核不育水稻育性转换过程中氧代谢的变化

 以籼型两用核不育水稻GD1S 和N19S 及常规水稻粳籼89为材料, 研究了自然条件下不同光温引起两用稻育性转换时活性氧清除系统的变化。实验结果表明: 3月上旬播种在长日高温下发育的两用稻出现败育, 各生育期的剑叶、幼穗，完熟期的颖花和花药中AsA(抗坏血酸)和GzSH(谷胱甘肽)含量均低于同期播种的粳籼89。在7月中旬播种生长发育期遇短日低温的两用稻呈可育态, 这时AsA、GSH含量明显高于粳籼89。抗氧化酶活性在可育状态的两用稻中其活性也均高于同期播种的粳籼89。在两种光温条件下发育的两用稻在各生育期的剑叶中POD(过氧化物酶)活性均高于同期播种的粳籼89, 只是短日低温下发育的两用稻与粳籼89之间POD活性之差更显著。长日高温引起籼型光温敏核不育系水稻的败育与剑叶和幼穗中活性氧清除能力的下降、活性氧产生与清除之间的失衡导致氧代谢的失调有一定的关系。     

K型小麦雄性不育系绒毡层结构变化及相关基因的表达分析

为揭示K型小麦雄性不育系的败育时期和败育机制,以K型小麦雄性不育系K519A及其保持系519B为材料,采用半薄和超薄树脂切片法对花药绒毡层进行显微和亚显微结构观察,并对孢粉素转运相关基因RAFTIN1和绒毡层细胞降解相关基因APs在不同生育时期的表达模式进行分析。结果表明,与保持系相比,不育系花药绒毡层在四分体时期提前降解,部分绒毡层细胞脱离中层侵入药室内,发育至二核和三核期绒毡层细胞只剩下细胞轮廓和少量附着的乌氏体。不育系小孢子细胞壁在单核期开始增厚,是同时期保持系小孢子细胞壁厚度的2.35倍,发育至二核期小孢子细胞壁继续增厚,但三核期不育系小孢子细胞壁比保持系小孢子细胞壁薄,仅是保持系花粉粒细胞壁厚度的89%,并且三核期不育系花粉粒出现畸形和质壁分离的异常现象。自小孢子母细胞时期至单核期,不育系中RAFTIN1和APs基因的相对表达量都显著高于保持系,但在二核期不育系中的相对表达量显著低于保持系。推测K型小麦雄性不育系K519A的败育可能发生在四分体期和二核期。RAFTIN1和APs基因的表达模式与细胞学观察结果相契合,故推测这两个基因很可能参与了K型不育系K519A的不育过程。     

玉米C型胞质雄性不育系POD、CAT、SOD活性及POD酶谱分析

以玉米C型雄性不育系C478及其保持系478、恢复系H01为材料,对叶片以及雄穗小花的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性和过氧化物酶同工酶谱进行比较研究。结果表明：玉米叶片在生长过程中,不育系与保持系和恢复系叶片中的POD活性有明显差异;CAT活性在抽雄期相差不大;不育系每个时期的SOD活性均显著高于保持系。玉米雄穗发育过程中,不育系雄穗小花的POD活性高于保持系和恢复系,不育系雄穗小花刚开始孕育穗长不超过5 cm(时期I)时CAT的活性显著高于保持系与恢复系,不育系雄穗小花孕育完全但没抽出(时期II)时SOD活性明显低于其保持系。玉米抽雄期和开花期的不育系与保持系、恢复系叶片中的酶谱差异明显。     

水稻空间诱变雄性不育新种质的细胞学研究

通过对空间诱变产生的雄性不育新种质WS-3-1 及其亲本特籼占13和一般品种IR36花粉形成发育过程的深入研究,发现WS-3-1 是一份无花粉型的雄性不育新种质,不育性稳定,不受光温条件影响。其败育机理是花药中层在小孢子母细胞早间期开始液泡化,过早降解,引起绒毡层过早退化,使绒毡层无法正常行使功能,导致小孢子母细胞粘连并在二分体时期解体,无法形成花粉。初步认为空间致变作用是明显的,会诱导一些特殊的变异。     

Alterations of Panicle Antioxidant Metabolism and Carbohydrate Content and Pistil Water Potential Involved in Spikelet Sterility in Rice under Water-Deficit Stress

Two rice genotypes with different drought tolerance,namely Jin 23B(drought tolerant)and Zhenshan 97B(drought sensitive),were used to study the antioxidant enzyme activities,soluble sugar and starch contents in spikelets,pistil water potential and pollen number on a stigma under water-deficit stress at the flowering stage,which were involved in the spikelet sterility.Compared with respective controls,drought stress induced more serious decreases of superoxide dismutase(SOD),peroxidase(POD)and catalase(CAT)ac...