同源四倍体水稻花粉的发育特征

利用激光扫描共聚焦显微技术观察了同源四倍体水稻紫粳 4x花粉的发育过程及其败育时期和方式。在成熟花粉中正常花粉只占45.5％,还有54.5％的花粉在发育过程中发生败育。在小孢子母细胞减数分裂过程中出现了一些异常现象,如染色体不能正常配对、形成异常二分体及二分体分裂不同步等现象。绝大部分花粉败育发生在单核小孢子期和二胞花粉晚期。在败育花粉中典败花粉粒占21.4％,圆败花粉粒占5.0％,染败花粉粒占28.1％。导致紫粳 4x花粉败育的原因可能是由于其染色体数目加倍,在减数分裂过程中有些染色体不能正常配对,从而进行异常分裂造成的。     

玉米子粒发育的粒位效应分析

采用人工同步授粉法,分析比较玉米果穗上部和中下部子粒灌浆、胚乳细胞数目及物质代谢方面的差异。结果表明,随着子粒发育,粒重、胚乳细胞数目和淀粉含量均呈上升趋势,子粒体积呈先升高后略有降低的变化,蔗糖含量呈降低趋势。粒位间比较,中下部子粒各项指标均高于上部子粒,子粒库存能力、同化产物供应以及贮藏物质合成能力可能是影响粒位间子粒发育差异的重要原因。     

不同倍性水稻的花粉发育特征分析

以水稻品种红米2x和其对应的同源四倍体红米4x为试验材料,用激光扫描共聚焦显微镜观察了不同倍性水稻的花粉发育特征。结果表明,不同倍性水稻花粉粒形成过程基本相似,但与相应的二倍体水稻相比,同源四倍体水稻在减数分裂及后期发育过程中存在多种异常现象,如纤维素壁降解不完全、细胞不均等分裂及分裂不同步等现象;在成熟花粉中,二倍体水稻的正常花粉占89.92%,败育率为10.18%,四倍体水稻的正常花粉占69.96%,败育率高达30.04%;四倍体水稻的花粉直径显著大于二倍体水稻,且四倍体水稻的花粉粒萌发延迟。认为不同倍性水稻的花粉发育存在差异,染色体加倍对水稻花粉发育产生了不良影响。     

裸燕麦小花形态表型鉴定方法与落粒的形态学机制研究

落粒性是影响裸燕麦产量与品质的关键性状。本研究对228份具有代表性的裸燕麦材料的落粒性及小花的形态等15个性状进行田间多点鉴定,并建立了裸燕麦小花形态表型的鉴定方法。结果表明,15个性状在3个试验地点之间均表现出了不同程度的差异;裸燕麦的落粒性同内稃宽度(相关系数r=-0.36)、内稃面积(r=-0.30)、外稃宽度(r=-0.26)等9个性状呈显著或极显著负相关,与种子同内稃宽度的比值(r=0.37)及种子同外稃宽度的比值(r=0.20)呈极显著正相关,说明内外稃的宽度影响小花中种子的包裹程度,外稃厚度影响小花抵抗外力的能力,从而影响裸燕麦的落粒性。K-means聚类分析将参试材料分为两大类,Ⅰ类占整个群体的48%(110个),内稃和外稃整体上更加窄小,落粒性较高;Ⅱ类占群体的52%(118个),内稃和外稃整体上更加宽大,落粒性较低。对3个地点参试材料落粒性的密度分布进行了分析,提出了裸燕麦落粒性评价的等级划分标准：0～0.03为低落粒性,0.03～0.08为中落粒性,0.08～0.16为较高落粒性,0.16～0.23为高落粒性,大于0.23为极高落粒性。     

水稻花粉发育过程及其分期

以籼稻品种IR36为材料,采用塑料半薄切片技术、新鲜花药整体观察及游离的雄性细胞观察方法,对水稻花粉发育全过程及其药壁组织的情况进行了系统的研究,初步将这一过程划分为8个时期,即小孢子母细胞形成期、小孢子母细胞减数分裂期、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二胞花粉早期、二胞花粉晚期和成熟花粉期。并证实了花粉自然发育过程中不存在收缩期。在这一发育过程中,绒毡层出现3种明显不同的发育形态,这些形态特点对于判断花粉发育阶段具有重要的参考价值及辅助作用。     

水稻光温敏核雄性不育系培矮64S 花粉败育的细胞学机理

 采用半薄切片及薄切片技术, 对水稻光温敏核雄性不育系培矮64S 与正常水稻品种IR36 的花粉形成发育过程进行了比较研究。结果表明, 小孢子母细胞减数分裂之前, 培矮64S 与IR36 的发育过程基本相似。但从减数分裂开始, 培矮64S 的雄性性细胞出现一些异常变化, 并最终发育至二胞花粉早期败育。这些变化主要发生在两个阶段: (1) 减数分裂前期,约半数的小孢子母细胞的胞质出现异常, 游离核糖体稀少, 并具有不发育线粒体和大量泡状内质网。这类异常的小孢子母细胞在随后的发育中逐渐液泡化并最终解体。(2) 早期小孢子形成之后, 几乎所有小孢子外壁均发育异常, 表层与里层之间界限不清, 缺少中间透明带, 同时内壁没有形成。但是, 在花粉发育的整个过程中, 培矮64S 与IR36 绒毡层的发育和降解过程基本相似。据此认为, 培矮64S 的花粉败育可能是由小孢子母细胞或花粉外壁的异常发育造成的, 而不是由绒毡层发育引起的。     

籼型两用核不育系水稻培矮64S的育性表达──幼穗发育过程中的NAD~ -MDH和AP同工酶的变化

以籼型两用不育系水稻培矮645和常规稻粳籼89为材料，采用PAGE分析同工酶的方法，比较水稻幼穗发育过程中花粉母细胞形成期、减数分裂期和花粉完熟期NAD＋-MDH和AP同工酶的变化，以期了解不育系的育性转换与表达机理。结果表明，在1993年2月25日、3月10日和3月30日三期播种的水稻培矮645均表现不育，花粉不育度在99.7％以上，结实率在0.3％以下，1994年8月1日播种的培矮645表现可育，结实率在19％以上，而同期播种的常规稻粳籼89均能得到正常结实，结实率在68％以上。同时发现1993年培矮645的不育性在花粉完熟期与颖花及花药的NAD＋-MDH活性的显著降低关系较大。在花粉母细胞形成期一减数分裂期与颖花AP的活性及同工酶组成的变化关系较密切。1994年表现可育的培矮645与粳籼89相比不存在这种差异。由此可认为培矮645育性表达可能与花粉发育前期的脂肪代谢以及花粉发育后期的呼吸代谢有关。     

温度对亚种间杂种花粉育性的影响

以17个不同类型的籼、粳、爪哇型品种及其杂种为材料,通过分期播种,研究了温度变化对花粉育性的影响。结果表明,当花粉母细胞减数分裂期的日平均气温低于22~23℃时,亚种间杂种的花粉育性显著降低,不同组合花粉育性存在明显差异,而品种间杂种和常规品种的花粉育性受影响较小;当花粉母细胞减数分裂期的日平均气温低于20℃时,常规品种和品种间杂种的花粉发育也受到不同程度的影响,不同品种与组合间存在差异。花粉母细胞减数分裂期的日平均温度与花粉育性的相关性分析表明,温度与花粉育性呈显著正相关,亚种间杂种与常规品种的相关系数存在极显著差异。说明减数分裂期的花粉育性受温度影响,温度对亚种间杂种花粉育性的影响较常规品种大。关键词     

CRMS诱导水稻雄性不育的研究——Ⅱ. CRMS诱导水稻雄性不育的生理效应

于水稻花粉母细胞减数分裂期每丛施用20～30mg CRMS(有效成分),可诱导水稻高度雄性不育.CRMS诱导水稻雄性不育与CRMS诱导花粉畸形、败育有关,原因是施用CRMS,缩短花药的长度和花药中的花粉数,降低花粉粒充实度和花粉发芽力,降低花药呼吸作用,干扰蛋白质和淀粉的积累,抑制花药发育与花粉活力.     

高粱A2类型CMS A2V4败育过程的细胞学研究

以A2V4/B2V4为材料,对A2类型雄性不育系的减数分裂过程中染色体行为和花药发育过程中绒毡层的变化进行了细胞学观察研究。结果表明:高粱A2V4 CMS的染色体行为,在前期Ⅰ至中期Ⅰ无任何异常现象,从后期Ⅰ开始,染色体行为出现各种异常现象,同源染色体在走向两极时出现滞后或部分不分离、或在后期Ⅱ姐妹染色体不分离造成细胞内染色体多倍化,以致形成两极染色体数目不等、在一个细胞内有几个染色体团或核、三分体和“T”型、直线型排列的四分体;花药发育过程中也有大量异常现象,药室的绒毡层细胞不形成或提前解体,药室内的花粉母细胞不发育或小孢子液泡化,绒毡层细胞发育异常,出现巨型化而挤满整个药室或绒毡层细胞虽发育正常,但花粉母细胞发育异常,在造孢细胞时期即开始出现变形现象,随后发生粘连退化,绝大部分花粉母细胞不能完成正常的减数分裂过程而形成四分体,所有这些异常现象最终导致小孢子退化。     

水稻 (Oryza sativa L.)花粉及花药壁发育的超微结构研究

 运用透射电子显微镜技术,系统观察了水稻花粉及其花药壁层的发育过程,发现了一些新的现象：(1)小孢子母细胞减数分裂期间,伴随核内染色体变化的同时细胞质发生了“改组”现象,主要表现为核糖体分布密度的规律性变化,这标志着孢子体向配子体的转变。(2) 小孢子外壁的发育始于四分体晚期,最早表现在四分孢子质膜上沉积了少量的壁物质。随后沉积增多,至小孢子早期即形成初生外壁。此后外壁发育迅速,到小孢子晚期外壁已基本发育完成。(3)小孢子中期,小孢子细胞核的双层核膜局部分开,并逐渐扩张成一个“大泡”。核膜扩张在这一时期是一种普遍现象。(4)在花粉发育过程中,绒毡层细胞结构发生明显变化：小孢子母细胞形成之初,绒毡层细胞结构完整,内质网极少;随着减数分裂的进行,绒毡层胞质浓缩,细胞内出现“空腔”,内质网丰富;到了小孢子中期,仍有较多堆叠的内质网,此后逐渐消失。表明内质网在绒毡层的发育中起着重要的物质合成及运输作用。(5)花粉完全成熟时,花药中层细胞的壁以及绒毡层的外切向壁紧贴在一起,形成了一叠合的“壁”结构。     

水稻雄性不育突变体TP79的遗传分析及细胞学研究

TP79是一个源于水稻品种台北309的自然突变的不育突变体,对该突变体进行遗传分析和细胞学研究,结果显示,TP79小花雌蕊正常,雄蕊6枚,花丝细长,花药干瘪,花粉以染败类型为主;利用TP79与台北309杂交进行遗传分析,结果表明,TP79是单隐形核基因控制的雄性不育突变体;组织切片观察发现,TP79在小孢子形成前期出现异常,绒毡层不能正常降解,小孢子的发育畸形,在最终花粉成熟期,绒毡层仍呈浓缩状,形成的花粉干瘪,无活性。     

籼型恢复系绵恢2040的选育与应用

绵恢2040系西南科技大学水稻研究所用万恢228与多系I号杂交选育而成的具有粳稻亲缘的籼型恢复系，农艺、遗传性状稳定，具有恢复力和配合力强，较抗稻瘟病、品质较好、制种花粉量大、易获高产等特点；播抽期较明恢63短5d左右，温光反应特性与明恢63相似。所配组合B优840和C优2040已通过四川省农作物品种审定委员会审定。     

水稻穗腐病菌强致病力且高产伏马菌素菌株筛选

目的 旨在确立稳定高效的水稻穗腐病人工接种技术,鉴定不同菌株致病力。利用已有的伏马菌素检测方法分析测定两种培养基中不同菌株的伏马菌素合成能力,基于上述方法筛选强致病力高产伏马菌素菌株。方法 分别在水稻孕穗期和抽穗期采用注射法和喷雾法接种,观察不同时期、不同接种方法下层出镰刀菌的致病性和稳定性;利用适合的接种方法和液相色谱-串联质谱检测法比较不同菌株的致病力和产毒能力。结果 在花粉母细胞减数分裂期-花粉母细胞成熟期采用注射法接种水稻穗腐病,发病率较高且稳定;在花粉母细胞形成期-始穗期接种对水稻产量影响较大。基于该方法成功筛选出了强致病力菌株FP4、FP6、FP8、FP9、FP10;经HPLC-MS/MS分析测定了层出镰刀菌产生伏马菌素能力,获得了强致病力高产毒菌株FP4和FP9。稻谷培养基比玉米培养基更适合层出镰刀菌合成伏马菌素。结论 水稻穗腐病初侵染为花粉母细胞形成期-花粉母细胞减数分裂期,最佳侵染时期为花粉母细胞形成期-齐穗期;穗腐病对水稻产量的影响与感病时期密切相关。     

籼粳亚种间杂交稻甬优6号超高产株形特征与竞争优势分析

2003-2005年的试验结果表明,与常规晚粳稻秀水63和籼型杂交晚稻汕优63相比,三系籼粳亚种间杂交晚粳稻甬优6号的超高产与其生育期间株形特征及竞争优势密切相关。生育前期,甬优6号的分蘖数介于籼、粳稻之间,消长平稳,分蘖力中等,无效分蘖少;生育中期,植株的茎、鞘、叶生长快,生物量大,上3叶长而内卷挺立,群体上下受光态势好;生育后期,植株高大,茎秆粗壮,鞘叶长而抱秆紧密,茎基部节间短而厚重;成熟期,穗呈弧形,一、二次枝梗数特别多,粒多穗重,着粒密度适中,粒形偏团;各生育阶段的根冠比高。另外,对籼粳亚种间超级杂交稻的理想株形进行了讨论。     

小果野蕉（Musa acuminate Colla）花粉母细胞减数分裂过程 异常的细胞学观察

香蕉是重要的热带水果,由于雄性不育、单性结实等原因导致其杂交育种困难。小果野蕉（Musa acuminate Colla）是现代香蕉栽培种的祖先之一,在理论研究和应用中有非常重要的地位。前期研究发现小果野蕉存在部分可育 花粉,但导致花粉活力下降的原因未知。为了探求导致小果野蕉花粉活力降低的细胞学原因,本研究通过亚历山大红 染色法对小果野蕉花粉活力进行检测,通过卡宝品红染色对小果野蕉花粉母细胞减数分裂阶段和小孢子发育阶段进行 观察。结果表明：小果野蕉花粉活力为 84.33%;小孢子发育阶段未见明显异常;正常四分体比例为 81.3%;花粉母细 胞减数分裂过程终变期、中期Ⅰ、后期Ⅰ、中期Ⅱ、后期Ⅱ均存在异常,比例分别为 8.8%、8.5%、7.6%、10.6%、12.1%。 因此,可能是部分花粉母细胞减数分裂异常导致小果野蕉花粉活力的降低。     

杂交水稻新恢复系绵恢501主要性状的配合力分析

通过６个不育系与绵恢５０１和明恢６３所配１２个组合的１０个性状的方差分析和恢复系、不育系的一般配合力、特殊配合力的估算及配合力总效应值的比较,绵恢５０１在株高、结实率、单株穗数和单株粒重４个性状上与明恢６３具有相似的配合力,其它几个性状存在着较大的差异。     

籼型杂交稻恢复系动态株型与光能利用率评价

【目的】理想株型是水稻高产稳产的前提。本研究拟对不同年代育成的籼型三系杂交稻恢复系动态株型与光能利用效率进行综合评价,探讨恢复系光能高效利用的理想动态株型特征,为提高光能高效利用的高产稳产杂交稻育种效率提供理论依据。【方法】以明恢63、明恢82、蜀恢527、广恢998、广恢122、广恢128、广恢308和桂99等8个大面积应用的籼型杂交稻恢复系为供试材料,在华南生态条件下考查了其分蘖、叶面积指数(LAI)、透光率、叶片大小与开张角、叶色(SPAD值)等性状的动态变化,以及抽穗期光合速率、生育期、产量相关性状和光能利用率(RUE)等指标。【结果】各恢复系之间在株型动态变化、产量和光能利用率(RUE)等方面存在较大差异。良好的动态株型与光能利用率密切相关,最为接近华南生态条件下理想动态株型的广恢998和广恢308,光能利用率最高。根据聚类分析,广恢998、广恢308和明恢82属于光能高效利用的类群Ⅰ。其他恢复系归为类群Ⅱ。最后,根据华南的光温生态特点,提出了水稻光能高效利用的理想动态株型模式及育种选择关键指标：1)移栽后分蘖和叶面积发展快,LAI达到1.0的时间≤27 d;茎蘖数达到峰值所需时间≤38 d,分蘖力中等,最高茎蘖数≤600苗/m²;2)前期窄叶长披,移栽后15 d顶部3片完全叶平均长度为37 cm,平均宽度≤0.9 cm,开张角度≥80°;后期叶片窄直,抽穗后20 d顶部倒3叶平均开张角≤65°,平均长度为43 cm,平均宽度≤1.3 cm,属于中叶型,有利于后期群体通风透光;3)后期叶片转色好,不早衰,SPAD值维持在35~40,抽穗前20 d至抽穗后20 d之间的叶片SPAD值降幅≤13%;普通栽培条件下平均每穗总粒数180粒左右,有效穗数300穗/m²以上,结实率≥85%。【结论】广恢998和广恢308具有较为理想的动态株型和较高RUE,利用其配制的杂交稻天优998、博优998和五优308等连续多年成为我国华南稻区主导品种和国家与省级区试对照品种。说明通过选育光能高效利用的理想动态株型恢复系,是组配选育高产稳产杂交稻行之有效的重要途径。