矮牵牛雄性不育性状的遗传分析初探

【目的】初步探索矮牵牛雄性不育性状的遗传规律,选育雄性不育两用系。【方法】从矮牵牛328自然群体后代中发现并选择不育株,以不育株(08A328)为母本,以7份不同来源的材料为父本进行杂交,杂交后代(F1)自交获得F2,选择F2分离出的不育株与F1回交,同时对F2不育株进行人工自交结实率试验和花粉生活力测定。在F2中优选不育株与经济性状优良的父本进行回交转育,转育后代自交,子代兄妹交,筛选可育株与不育株数量按1∶1分离的株系。【结果】F1后代全可育,F2后代可育株与不育株数量按15∶1分离,回交后代可育株与不育株数量按3∶1分离。不育株花药干瘪微黄,花粉无活力,自交不结实。回交转育后代均可育,自交后可育株与不育株数量按15∶1分离。经兄妹交筛选,初步育成矮牵牛雄性不育"两用系",其基因型为ms1ms1ms2ms2、MS1ms1ms2ms2或ms1ms1MS2ms2。【结论】该矮牵牛雄性不育性由2对隐性等位核基因控制,不育株率稳定在50%,不育度高。     

黄芽白菜核基因雄性不育系的选育及其败育特征分析

【目的】育成黄芽白菜核基因雄性不育系，为快速培育高纯度黄芽白菜F1杂交种提供材料支撑。【方法】根据复等位基因遗传假说，以快菜核不育两用系KAB5为不育源，采用定向转育方法，经过杂交、回交、测交、自交和兄妹交将核不育基因向可育自交系H249中转育。【结果】经过连续3代定向的回交转育，获得了具有H249特征性状的黄芽白菜核基因雄性不育系HA1。进一步败育特征分析表明：不育系花小，花瓣长、花瓣宽、长雄蕊高和柱头高均极显著低于H249，花丝和花药颜色变白，花丝缩短，花药变小，小孢子能够发育形成四分小孢子，但无法进一步发育形成花粉。【结论】黄芽白菜雄性不育系雌蕊发育正常，雄蕊败育彻底，不育度高，不育株率100%，败育发生在四分体时期，不能形成花粉。     

甘蓝型油菜隐性上位互作核不育系的选育及其细胞学研究

【目的】利用甘蓝型油菜隐性上位互作细胞核雄性不育材料的杂种优势,阐明其雄性不育的机理。【方法】以引进的油菜杂交种"皖油14"为材料,采用自交、姊妹交、测交的方法,对其后代进行选育;通过石蜡切片法,对选育得到的纯合两型系中的可育株1740B、不育株1740A及全不育系1740CA植株的雄蕊发育特点进行细胞学观察。【结果】选育得到甘蓝型油菜隐性上位互作细胞核雄性不育材料的临保系1740C和纯合两型系1740AB。细胞学观察结果表明,可育株1740B的雄蕊发育正常,可形成成熟的花粉粒,花药发育过程主要包括孢原细胞时期、造孢细胞时期、花粉母细胞期、减数分裂期、单核花粉期、二核花粉期和三核花粉期;纯合不育株1740A的雄蕊败育发生在四分体后期,由于四分体周围的胼胝质不能解体和绒毡层细胞的径向肥大,使得四分体被挤向药室中央且原生质体浓厚,然后逐渐解体死亡,最后整个花粉囊萎缩变形;全不育系1740CA的花粉败育过程从小孢子时期到二核期均有发生,花粉细胞外只能形成极薄的一层花粉壁,绒毡层脱落并径向肥大,将花粉细胞挤向药室中央,花粉细胞质逐渐降解,细胞变形,最终变成一个无内容物的空壳。【结论】利用"临保系"进行测交选育是从定性的角度来辨别遗传分离比例的差异;甘蓝型油菜隐性上位互作细胞核雄性不育材料中,纯合不育株与杂合不育株的雄蕊败育时期及特征存在差异。     

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。     

甘蓝型油菜核质不育与双隐性核不育花药发育的细胞学研究

【目的】了解甘蓝型油菜(Brassica napus L.)不同类型雄性不育系的败育时期与细胞学特征.【方法】采用石蜡制片方法,对核质不育系‘105A’和双隐性核不育系‘11AB-1’花药从孢原细胞至成熟花粉形成各阶段的发育进行研究.【结果】‘105A’的雄蕊大多数败育时期较早,花药发育受阻于孢原细胞分化期,无花粉囊形成;只有极少数雄蕊可正常发育至单核小孢子,此后至单核小孢子晚期开始发生异常,且花粉囊壁的绒毡层延迟退化.‘11AB-1’所有雄蕊均可正常发育形成大而圆的花粉囊,花粉囊内花药发育可能受阻于造孢细胞和花粉母细胞增殖期,花粉母细胞形成数量少,且这少量的花粉母细胞不能进行正常的减数分裂.【结论】大多数‘105A’花药败育发生在孢原细胞阶段,极少数花药败育发生在单核小孢子晚期,属无花粉囊败育型为主,单核败育型为辅;‘11AB-1’花药发育属于花粉母细胞败育型之花粉母细胞死亡型.     

花椰菜温敏雄性不育系GS-19花药败育的细胞学及转录组分析

【目的】对花椰菜温敏雄性不育系的花器形态、花药败育时期和败育分子机理进行研究,明确其不育特性发生的细胞学和分子机理,为进一步研究其雄性不育奠定理论基础。【方法】以花椰菜温敏雄性不育系GS-19为试验材料,不同温度(15℃和20℃)处理,采用形态学、细胞学方法及高通量测序技术(Illumina Hi Seq 2500),研究其形态特征、花药败育的细胞学及分子机理。【结果】花椰菜温敏雄性不育系GS-19的育性转换受温度控制,高温(20℃)不育,低温(15℃)育性恢复。GS-19不育株与可育株花器差异显著,不育株花器显著小于可育株。花药细胞学观察发现GS-19的花药发育过程有花粉母细胞的分化,形成正常花粉囊,不产生花粉粒或者产生微量的无生活力的花粉粒,花药发育受阻于花粉母细胞到四分体时期,形成了花粉粒外壁发育异常的拟"四分体孢子",逐渐降解,剩下花粉空壳,属于花粉母细胞败育类型。GS-19不育株和可育株花蕾转录组分析共获得67 930个Unigene,其中Nt数据库比对到相似序列数最多(52 191个),Nr数据库比对到相似序列次之(46 447个),KOG数据库比对相似序列最少(13 198个);GO注释到25 336个Unigene;KOG注释到13 198个Unigene;KEGG注释到14 778个Unigene。基因差异表达分析发现GS-19不育株花蕾和可育株花蕾中有2 170个基因差异表达,1 078个基因上调表达和1 092个基因下调表达。【结论】花椰菜温敏雄性不育系GS-19为高温不育类型,不育株花器显著小于可育株,花丝显著缩短,花药萎缩、干瘪,花药发育受阻于花粉母细胞到四分体时期,属于花粉母细胞败育类型。转录组测序获得了67 930个Unigene,差异表达基因2 170个。     

百日草雄性不育系的选育及研究

在百日草品系选育过程中,发现了一种百日草的雄性不育类型:没有花药,仅有花丝,属花药退化类型,不育性状表现稳定,杂交结果显示其属于核不育类型,通过测交、连续回交和自交的方法,选育雄性不育系和两用系.     

甘蓝型油菜3种类型雄性不育系花药败育的细胞学研究

 【目的】了解甘蓝型油菜不同类型雄性不育系的败育时期与细胞学特征。【方法】以细胞质雄性不育系392A、隐性核不育系86A与显性核不育系629A为材料，保持系392B作对照，采用常规石蜡切片技术，对甘蓝型油菜雄性不育系的花药败育过程进行细胞学研究。【结果】86A花粉母细胞不能进行减数分裂；629A花粉母细胞进入减数第一分裂后解体、不能完成减数分裂；而392A是否败育，则受温度的影响，在高温下（日均温≥10℃）不产生花粉囊，花药败育，低温条件下则发育正常，雄蕊可育。【结论】86A和 629A同属花粉母细胞败育型，392A属无花粉囊败育型，392A的温度敏感时期是在孢原细胞期前。392A、86A和629A的花药败育与绒毡层发育异常有密切的关系。     

甘蓝型油菜温敏细胞核雄性不育系TE5A 花药发育的细胞学研究

【目的】明确甘蓝型油菜温敏细胞核雄性不育系TE5A花药败育的时期及细胞学特征,为进一步研究其雄性不育的机理奠定理论基础。【方法】用不同温度（16℃和22℃）处理试验材料不育系TE5A,分别观察植株的育性及花器形态;并采用常规半薄切片技术,通过甲苯胺蓝、苯胺蓝和苏丹黑B等染料进行染色,观察并比较该不育系TE5A不育植株和可育植株花药发育的显微结构、胼胝质以及脂质体等脂类物质的异同;进一步通过透射电镜对其花药发育的超微结构进行比较观察。【结果】当把可育株油菜从16℃光照培养箱移到22℃光照培养箱后7 d,观察到花朵的育性转变为雄性不育。把22℃光照培养箱的不育株油菜移到16℃光照培养箱后,观察到先开放的花朵表现为雄性不育,而随后开放的花朵表现为雄性可育。在不育环境下的不育株TE5A花朵的花瓣大小和形态与可育株花朵没有明显差异,但不育株花朵的花丝显著短于可育株的花丝,并且花药萎缩、干瘪,没有花粉粒附着在上面。在不育环境下,不育系TE5A花药败育发生在花粉母细胞减数分裂时期,花粉母细胞减数分裂发生异常,没有二分体及四分体的形成,形成“拟小孢子”。胼胝质在花粉母细胞时期可以正常合成,但后续的降解滞后,在四分体时期没有降解,直至花粉粒成熟期才开始降解。绒毡层没有观察到明显异常,并能分泌脂质体等脂类物质。“拟小孢子”的花粉粒外壁发育异常,无法形成具有特殊柱状体和顶盖结构的花粉粒外壁,因此,不能结合孢粉素和脂质体等物质。随着花药的继续发育,最后“拟小孢子”逐渐降解,只剩下花粉空壳。【结论】甘蓝型油菜温敏细胞核雄性不育系TE5A花朵的花瓣大小和形态与可育株花朵没有明显差异,但花丝显著缩短,花药萎缩、干瘪,没有花粉粒附着在上面。不育系TE5A花药败育发生在花粉母细胞减数分裂时期,减数分裂异常导致无法形成二分体及四分体,并且胼胝质的异常降解及花粉粒外壁的异常对花药败育也有重要影响。甘蓝型油菜温敏细胞核雄性不育系TE5A可以作为一新型甘蓝型油菜温敏细胞核雄性不育系材料。     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育系1193A的选育及分析

【目的】细胞质雄性不育系统是当前利用油菜杂种优势的主要途径,也是最重要的授粉控制系统之一,而利用远源杂交引入近源种胞质来获得异源细胞质雄性不育是发掘新型胞质雄性不育系和提高雄性不育育性稳定性的有效手段。【方法】本研究以新疆野生油菜与甘蓝型油菜湘油15号属间杂种后代为基础,通过多代回交育成了不育性稳定的油菜细胞质雄性不育系1993A。【结果】研究表明不育系1193A自交不结实,异交结实正常,具有典型的不育性状,恢保关系比较表明其与pol CMS具有不同的恢保关系,败育的时期主要发生在单核花粉期,在花药败育过程中绒毡层出现径向肥大和液泡化,挤压小孢子,最终导致花药败育。【结论】该油菜细胞质雄性不育系1993A不育性稳定彻底,与pol CMS是不同的细胞质雄性不育系。     

Male Sterile Lines of Zinnia elegans and Their Cytological Observations

In order to find out a new pathway for utilizing heterosis of Zinnia elegans and accelerate breeding process, the mechanism of anther development of a male sterile line was explored. Backcross, sibmating, selling of fertile plants and testcross with inbred lines were analyzed and identified in the field, and cytology was observed. Recessive nucleus male sterile line AH209AB capable of being a maintainer was obtained by successive backcrosses with male sterile plants and fertile F1 plants as male parents. Cytological and anatomical studies indicated that： （1） The wall of normal anther was constituted of four layers of cells such as epidermis, powder chamber wall, middle level and tapetum cells. The process in meiosis of pollen mother cell in Zinnia elegans was normal and cytoplasm divided simultanously. Mature pollen grain was tricellular type. （2） The petal of male sterile plant degraded as a thread-like structure, the stamens were villiform in appearance and no pollens were formed. The result showed that the anther of male sterile plant no longer proceed to differentiate spore mother cell and the pollen sac after the formation of the tissue of sporogenous cells, there was no evident boundary between tapetum cell, middle lamella and inner wall of PMC, tapetal cells did not develop from the very beginning. So the abortion type was completely structural male sterility. The male sterile line belongs to non-sporange male sterile type and is of great use in F1 seeds production.     

光敏核不育水稻花药中Ca2+分布及其与花粉育性的相关性研究

 【目的】研究光敏核不育水稻花药发育过程中Ca2+分布与花粉败育的关系。【方法】采用焦锑酸钾沉淀法,研究光敏核不育水稻农垦58S和可育品种农垦58N花药发育过程中药隔、药壁和花粉细胞中Ca2+的分布变化。【结果】不育花药与可育花药中Ca2+分布有很多差异：（1）可育花粉细胞表面逐渐积累丰富的Ca2+沉淀,花粉壁发育完全,细胞质中Ca2+很少;而不育花粉细胞表面Ca2+较少,花粉壁形成异常,细胞质中积累丰富的Ca2+沉淀。（2）不育花药绒毡层提前启动解体,且解体过程十分缓慢;不育花药较可育花药提前形成乌氏体,但其表面无Ca2+沉淀直至单核晚期才有明显分布,且数量少于同期可育花药。总体上看,除乌氏体以外,不育花药各壁层细胞中的Ca2+沉淀多于可育花药。（3）花药发育过程中,药隔组织中的Ca2+沉淀逐渐增多,同期相比,不育花药多于可育花药。【结论】光敏核不育水稻绒毡层细胞提早解体及乌氏体功能异常,导致Ca2+向药室的运输发生障碍,致使花粉表面缺乏Ca2+而引起花粉外壁形成不正常;花粉发育后期细胞质内积累大量Ca2+是花粉败育的主要因素之一。     

西瓜雄性不育花芽显微结构观察

以西瓜雄性不育两用系为材料,利用常规石蜡切片对其雄花芽组织和细胞形态发育过程进行了观察,探讨了西瓜雄性不育的机理.结果表明,不育花药壁组织在发育过程中,没有分化形成正常的内壁、中层及绒毡层,不能为花粉母细胞的发育提供物质、能量和信息的传递,造成花粉母细胞在减数分裂期发生异常,不能形成正常的四分体,因而未能形成正常的花粉粒而导致败育.     

非1B/lR小麦雄性不育系花药发育的细胞学研究

为了研究非1B/lR小麦雄性不育系花粉败育时期花药结构的变化,利用透射电镜对非1B/lR小麦雄性不育系732A及其保持系732B的花药发育过程进行了超微结构观察。结果表明,不育系花药中的绒毡层组织在单核花粉粒时期迅速解体消失,中层组织直到二核花粉粒期仍可以看到;保持系花药中的绒毡层组织解体缓慢,到三核花粉粒期才完全消失,但中层组织在单核花粉粒期就解体消失。由此表明,绒毡层与雄性败育有关,不育系中层细胞一直保持完整,可能是由于绒毡层迅速退化而造成的。     

小麦生理型雄性不育花药绒毡层和孢粉素变化与RAFTIN1表达的关系

 【目的】研究小麦生理型雄性不育花药绒毡层变化、孢粉素累积与RAFTIN1表达间的关系,为揭示小麦生理型雄性不育的机理奠定基础。【方法】以杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系、质核互作遗传型雄性不育系,正常可育近等基因系为试材,通过石蜡切片、细胞荧光染色和荧光定量PCR技术,研究小孢子不同发育时期花药绒毡层的形态变化、孢粉素的累积及RAFTIN1的表达。【结果】单核期生理型不育系花药绒毡层提前降解,分泌孢粉素的含量降低,RAFTIN1提前高表达,使大量孢粉素转运至花粉壁层;二核期和三核期,生理型不育系绒毡层完全退化,停止分泌孢粉素,RAFTIN1呈现明显的下调表达模式。【结论】杀雄剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育其败育机理与绒毡层的提前降解和定向转运孢粉素的RAFTIN1表达高低直接相关。     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育系NCa花药发育的细胞学观察

 NCa不育系是从甘蓝型油菜与埃塞俄比亚芥的远缘杂交后代中选育出来的。利用光学显微镜和透射电镜对NCa不育系的花药发育过程进行了显微结构和超微结构观察。结果表明，NCa雄性败育发生于单核花粉晚期。其主要特点是：花粉母细胞可以通过减数分裂，四分体可以释放出小孢子，释放出的单核小孢子可以继续发育并在早期形成花粉壁，但是晚期单核花粉细胞质和细胞核相继降解，仅剩下含大液泡或内空的花粉壁；在四分体时期以前绒毡层与正常花药组织的无异，但随后细胞质开始逐渐小液泡化并最终解体。与已经研究过的其它油菜细胞质不育系相比，该不育系的败育时期相对较晚；其花药败育特点明显不同于已研究过的所有油菜胞质不育类型。     

棕色棉细胞质雄性不育花药的细胞学观察

对棕色棉细胞质雄性不育系和保持系的小孢子发生进行了细胞学观察. 结果表明,棕色棉不育系小孢子发生败育的时期是在造孢细胞增殖至小孢子母细胞进行减数分裂的整个过程中. 造孢细胞和小孢子母细胞退化导致雄性不育的主要细胞形态学特征是:造孢细胞核仁增大、细胞质液泡化和细胞形状畸形,还有因核仁物质弥散而使整个细胞染色较深;小孢子母细胞核仁穿壁普遍、多核仁、染色体行为异常、细胞互相粘连成巨型团块和液泡化,彩色棉细胞质雄性不育花药内的造孢细胞和小孢子母细胞的败育与绒毡层的过早退化密切相关.