水稻耐冷分子育种研究进展

冷害是水稻减产的主要原因之一,也是全世界普遍关注的问题.从水稻耐冷分子生理、耐冷相关基因的定位和克隆以及水稻耐冷分子育种等几个角度对水稻耐冷性研究作了阐述,并对今后水稻耐冷研究和育种工作提出了一些建议.     

栽培甜菜中央细胞受精前后的超微结构

应用透射电镜技术比较栽培甜菜(Beta vulgaris)中央细胞受精前后的超微结构特征,以完善甜菜生殖生物学研究,并为相关研究提供基本资料。结果表明,中央细胞在受精前后的超微结构变化主要表现于核及核周围胞质。中央细胞的2个极核融合较早,在花蕾时期即以次生核形式存在,具双相核仁,可明显分辨纤维区和颗粒区;有的有额外小核仁和核仁液泡。核周围的细胞质中具丰富的细胞器且功能活跃,包括线粒体、质体(含或不含淀粉粒)、高尔基体、核糖体和粗面内质网。受精后,形成初生胚乳核,核周围胞质中变化最大的是质体,形成众多变形质体,形态多样,且富含淀粉粒。初生胚乳核分裂过程中,核仁消失,核膜崩解为囊泡状结构,粗面内质网减少,滑面内质网增加。分裂形成2个胚乳游离核,核周围胞质与初生胚乳核相似。总之,中央细胞在受精前后的超微结构特征均呈现代谢活跃状态。     

栽培甜菜雌配子体发育中的超微结构

应用透射电镜技术研究栽培甜菜(Beta vulgaris L.)雌配子体发育过程的超微结构特征, 丰富被子植物生殖生物学方面的资料, 并为甜菜相关研究提供借鉴。观察结果表明,栽培甜菜雌配子体发育类型为蓼型。功能大孢子时期核糖体密集, 线粒体和质体分裂以增加数目;单核胚囊时期, 细胞体积增大, 小液泡融合为2个大液泡,分别位于珠孔端和合点端,细胞核增大, 核仁显著, 至发育后期核膜呈微裂齿状,细胞器数量不断增加,珠孔端形成明显的壁内突;二核胚囊时期, 胚囊迅速扩张, 形成中央大液泡, 胞质中细胞器增多;四核胚囊时期除细胞器的数量继续增加外,质体中开始出现淀粉粒;八核胚囊时期相当短暂, 很快细胞化,初期的七细胞八核胚囊中各细胞均以初生壁相隔, 壁上存在胞间连丝, 沿细胞壁分布着众多伸展状粗面内质网和活跃分泌小泡的高尔基体;细胞化后期, 卵、助细胞出现极性分化, 胞质中的众多小泡与细胞膜融合, 参与细胞壁及丝状器的建成;中央细胞在珠孔端与胚囊壁相邻的部位形成壁内突。栽培甜菜雌配子体发育进程中胚囊体积不断增大,细胞器种类与数量呈增加趋势,表明各时期代谢较活跃。在功能大孢子及单核胚囊早期是通过合点端的胞间连丝与珠心细胞以共质体形式相通;在单核胚囊发育后期至细胞化胚囊,是通过珠孔端所形成的壁内突来扩展质膜表面积, 以加强非共质体之间物质的运输。     

甜菜无融合生殖单体附加系M14雌配子体发育的超微结构观察

【目的】阐明甜菜无融合生殖单体附加系M14雌配子体发育的超微结构特征。【方法】以甜菜无融合生殖单体附加系M14(Beta vulgaris L.VV+1C、2n=18+1)为实验材料,利用电子显微镜技术对其雌配子体的发育过程进行研究。【结果】甜菜无融合生殖单体附加系M14为兼性无融合生殖体,二倍体孢子生殖为蝶须型(Antennaria-type)和韭型(Allium odorum-type),有性生殖为蓼型(Polygonum-type)。蝶须型为主要发育方式,超微结构特征为:雌配子体发育速度较快,从功能大孢子直到细胞化雌配子体时期,细胞器的种类与数量呈现增长趋势:细胞核核仁较大,存在核仁泡,核孔明显;核糖体数量多;线粒体的数量一直较多,从二核雌配子体出现内嵴,膜的结构变得清晰,八核雌配子体的线粒体基质呈电子透明状,细胞化后期恢复到原来的状态;质体的数量变化不大,形状多样,有的含淀粉粒;内质网呈分枝的管状或交织成索状分布在细胞核、液泡或细胞壁附近;高尔基体的数量相对较少,但在未退化的助细胞中十分丰富,活跃地分泌小泡;脂滴一直都存在,常与液泡及线粒体相互靠近;细胞化后期,绝大多数雌配子体的助细胞先后退化,极少数雌配子体只有一个助细胞退化,另一个宿存。韭型与蓼型雌配子体发育速度较慢,与蝶须型相比,直到单核雌配子体时期未见细胞器种类与数量发生明显变化。蝶须型与韭型、蓼型雌配子体仅在功能大孢子与单核胚囊时期通过是否有胼胝质壁加厚以及珠孔端有无退化的细胞痕迹进行区分。【结论】蝶须型、韭型、蓼型雌配子体发育过程中的超微结构特征差异明显,蝶须型雌配子体从功能大孢子至细胞化时期,雌配子体体积增大,细胞器的种类与数量随之增加,呈现代谢旺盛状态。推测蝶须型雌配子体在其后的发育中占优势。单核雌配子体之前依据珠孔端是否有退化细胞痕迹以及有无胼胝质壁加厚可将蝶须型与韭型、蓼型从结构上予以区分。韭型、蓼型从功能大孢子至单核雌配子体时期,雌配子体的体积以及细胞质的成熟程度均呈缓慢增长趋势。推测在其后的发育过程中大量退化。     

甜菜属近缘种三种间杂种及其后代减数分裂行为观察

本文观察了岔根甜菜(Beta Patula Ait)、叶用甜菜(B.cicla)及普通甜菜(B.vulgaris)三种间杂种的F_1、F_2及F_3的减数分裂行为。各代减数分裂终变期,染色体联会成9个二价体。中期Ⅰ有棒状结合,也有环状结合。F_1、F_2、F_3各代中期出现单价体频率分别为0.23、0.18、1.13。后期Ⅰ出现染色体桥、落后等异常现象,各代频率分别为0.93、2.2和3.26。后期Ⅱ各代异常频率为0.41、0.75和0.32。异常四分体频率各代分别为0.16、0.13和0.66。异常频率有随世代增长而增加的趋势。结果表明,B.patula、B.cicla及B.vulgaris三个种的染色体组基本上是同源的。本文还讨论了杂种减数分裂稳定性及遗传育种上利用的可能性。     

栽培甜菜和白花甜菜种间杂交后代无融合生殖的观察

栽培甜菜和白花甜菜杂交获得的Ｆ＿１代以栽培甜菜连续回交产生了Ｂ＿１Ｆ＿２代和Ｂ＿２Ｆ＿３代￣［４］．在Ｂ＿２Ｆ＿３代中，２ｎ＝２７的植株达３０．１９％，推测其中大多数染色体组仍为ＶＶＣ。具有ＶＶＣ染色体组的核型中，含９个白花甜菜校长的染色体和１８个较短的栽培甜菜染色体，差别明显，易于区分。我们通过对Ｂ＿１Ｆ＿２（Ｂ１４，２ｎ＝２７）和Ｂ＿２Ｆ－３（２ｎ＝２７）植株间形态特征相似性比较、两个世代植株有丝分裂特异核型比较、两类植株减粉分裂行为比较、过氧化物酶和酯酶同工酶酶谱相似性比较，有力地证明了栽培甜菜和白花甜菜种间杂交后代中，从Ｂ＿１Ｆ＿２（Ｂ１４）到Ｂ＿２Ｆ＿３之间传递上存在着无融合生殖现象。     

甜菜基因组DNA三种提取方法的对比研究

采用CTAB法、SDS法、蛋白酶K法分别提取甜菜基因组DNA,并对得到的DNA进行含量测定、PCR扩增效果鉴定、限制性内切酶酶切。比较3种方法的提取效果,结果表明:CTAB法提取的DNA产量最高,蛋白质和多糖含量低,PCR结果和酶切结果均比较好;SDS法提取的DNA产量也较高,PCR结果不如CTAB法效果好;蛋白酶K法提取的DNA产量最低,且含有较多的RNA,PCR扩增无结果。所以,CTAB法是适合于甜菜基因组DNA提取的最佳方法。     

甜菜属种间杂交方法的研究

本文报道了甜菜属组间远缘种杂交困难的克服方法。观察到糖甜菜初级三体对B.corolliflora,B.Procumbens杂交的成功率为9％～41％,单体异附加系为12.5％～60％,说明远缘杂交中基因型构成有重要作用,三体及异附加系是良好的桥梁材料。发现B.vulgaris×B.patula→F_1,对前两个物种及B.Patellaris杂交成功率为20％～60％,说明它们不仅是良好的桥梁材料,而且所获三杂种材料可能具有重要的潜力。添加赤霉素、延迟及重复授粉只有辅助作用。生根素及受精胚珠培养是保证杂种存活的重要措施。     

栽培甜菜（BetavulgarisL.）和白花甜菜（B.corolliflora Zoss）种间杂…

栽培甜菜Ｂ．ｖｕｌ．ｇａｒｉｓ Ｌ．，ＰＴ６，２ｎ＝１９）与白花甜菜（Ｂ．ｃｏｒｏｌｌｉｆｌｏｒａＺｏｓｓ．，２ｎ＝３６）杂交获得ＶＣ８８－１杂种Ｆ１，其染色体组为ＶＶＣＣ，２ｎ－３６．ＶＣ８８－１类似于异源多倍体，减数分裂基本正常，以其为母本与栽培甜菜（２ｎ＝１８）回交，或与其它物种如Ｂ．ｍａｒｉｔｉｍａＬ．杂交，皆获大量后代（Ｂ１０，Ｂ１４等），其染色体组为ＶＭＣ，ＶＶＣ等，２ｎ＝２７．以Ｂ１     

甜菜无融合生殖单体附加系M14大孢子发生期间细胞壁胼胝质的变化

应用脱色苯胺蓝诱导荧光法观察了甜菜单体附加系M14（Beta vulgaris L., VV+1C、2n=18+1）正常有性生殖与二倍体孢子生殖时，大孢子发生期间细胞壁内胼胝质的变化，结果如下。韭型（Allium odorum-type）胚囊大孢子发生时，自大孢子母细胞的珠孔端细胞壁内出现胼胝质荧光，并逐渐扩展到整个细胞壁，中期Ⅰ至末期Ⅰ细胞壁呈现胼胝质荧光。二分体时，珠孔端大孢子细胞壁内胼胝质荧光消失，二分体之间的横壁以及合点端功能大孢子的侧壁上荧光明显。二倍体功能大孢子的合点端细胞壁内的胼胝质荧光消失。单核胚囊形成后，其细胞壁内无胼胝质荧光，而退化的大孢子细胞壁胼胝质荧光显著。蝶须型（Antennaria-type）胚囊大孢子发生时，大孢子母细胞、二倍体功能大孢子的细胞壁均无胼胝质荧光。蓼型（Polygonum-type）胚囊大孢子母细胞减数分裂时，其珠孔端细胞壁出现胼胝质荧光，并逐渐扩展到整个细胞壁。二分体、三分体、四分体时期，胼胝质荧光主要存在于大孢子之间的横壁上，侧壁内胼胝质荧光较弱。退化的大孢子细胞壁胼胝质荧光明显，功能大孢子细胞壁上缺少胼胝质荧光。此外，本文还讨论了大孢子母细胞减数分裂与细胞壁内沉积胼胝质之间的相关性。