杨山牡丹花粉母细胞减数分裂时期快速捕获方法初探及过程观察

以杨山牡丹花蕾为试材,通过持续的采样观察和染色体制片技术,研究了花蕾大小、花药颜色及平均气温对花粉母细胞减数分裂时期的影响,并观察了杨山牡丹花粉母细胞减数分裂全过程及其花粉粒形成过程中细胞内染色体的形态变化。结果表明:温度、花蕾大小和花药颜色是影响杨山牡丹减数分裂的关键因素,当日平均气温为6.5~15.5℃、花蕾直径大小为12~16mm、花药颜色嫩黄时是杨山牡丹减数分裂的最佳观察时期。杨山牡丹花粉母细胞主要经过减数分裂期、四分体时期、小孢子早期、小孢子晚期和二核小孢子期进而形成花粉粒。该研究观察到杨山牡丹减数分裂过程中出现异常现象,即出现染色体桥、四分体。该研究为获得牡丹单一染色体提供了较好的技术支撑,为进一步从染色体水平开展分子生物学研究和遗传育种奠定了基础,并且也为其它植物获得减数分裂时期材料提供了借鉴。     

中华猕猴桃性别分化的细胞形态学观察

 采用石蜡制片和扫描电镜的方法对中华猕猴桃雌雄株花器官发育差异进行观察。结果表明：雄株花蕾的心室形成后无胚珠原基产生是造成雌蕊不育的主要原因;雌株花蕾的花药发育和小孢子发生至四分体时期与雄株无明显的差异,最终花粉败育主要是由于小孢子发育或雄配子体形成过程不正常所致。观察中发现,猕猴桃雄株的花药4室,绒毡层为腺质型,小孢子母细胞减数分裂为同时型,四分体为四面体型,成熟花粉粒为椭圆形,具3条萌发沟,属2–细胞型。     

美国杏李“恐龙蛋”小孢子及雄配子体发育的研究

以美国杏李"恐龙蛋"为材料,系统观察了美国杏李"恐龙蛋"小孢子及雄配子发育。结果表明:2月中旬到2月底,小孢子母细胞形成、细胞减数分裂,四分体渐渐形成,排列疏松。2月底到3月初,形成单核花粉粒。3月初到3月下旬,形成二核花粉粒。     

秋水仙素处理后‘无核丰’枣的减数分裂行为及2n花粉的形成

运用压片法对秋水仙素滴注处理后的‘无核丰’枣小孢子母细胞减数分裂行为及其与花蕾外部形态变化的相关性进行了研究,并测定了2n花粉的比例。结果表明:秋水仙素处理后枣小孢子母细胞第一次减数分裂正常;在减数分裂前期Ⅱ观察到胞质分裂异常现象;中期Ⅱ纺锤体主要有4种类型:平行型、垂直型、八字型和融合型,分别占27.31%、19.35%、45.27%和8.06%;四分体时期观察到二分体、三分体、四分体,分别占6.00%、43.04%、50.96%;定位异常纺锤体八字型与融合型分别与三分体、二分体呈正相关;秋水仙素处理后‘无核丰’枣2n花粉的形成受胞质分裂异常、纺锤体定位异常两种机制控制,因纺锤体定位异常而产生的2n花粉占2n花粉总数的96.97%,遗传上等同于FDR(第1次分裂重组)型配子,因胞质分裂异常产生的2n花粉在遗传上等同于SDR(第2次分裂重组)型配子;秋水仙素处理后‘无核丰’枣2n花粉绝大多数为FDR型,因而在枣有性多倍化中具有重要的利用价值。小孢子母细胞减数分裂进程与花蕾外部形态变化具有对应关系,花蕾直径达到1.34 mm时,小孢子母细胞开始进入减数分裂;达到1.68 mm时,小孢子母细胞进入四分体时期;超过1.92 mm时,减数分裂结束,且有大量花粉粒形成。2n花粉诱导最佳的秋水仙素滴注时期为细线期末期,即花蕾直径在1.34~1.42 mm时,诱导后‘无核丰’枣2n花粉发生比例为17.36%。     

臭椿雄蕊的发育和雄配子体的形成

利用常规石蜡制片技术,对臭椿[Ailanthus ahissima (Mill. ) Swingle]的小孢子发生及雄配子体形成过程进行了观察.结果表明:(1)雄株的小孢子发生和雄配子体发育过程正常,花药4室,花药壁由5～6层细胞组成,分别为表皮、药室内壁、中层(2～3层)和绒毡层.药壁的发育属于基本型,腺质绒毡层.(2)孢原细胞为多孢原起源.小孢子母细胞减数分裂过程中的胞质分裂为同时型,形成的四分孢子大多为四面体型,偶尔有左右对称型.同一药室的小孢子母细胞减数分裂几乎完全同步.(3)成熟花粉粒为二细胞型,具3个萌发孔.(4)两性花植株的小孢子母细胞未进行减数分裂就已退化,而且绒毡层细胞液泡化,细胞质稀少以及过度膨胀.开花时花粉囊空瘪,无花粉形成.两性花中花药败育发生在小孢子母细胞减数分裂之前,因此臭椿为形态上的雄花和两性花异株,实为功能上的雌雄异株.     

甜瓜花粉母细胞减数分裂及花粉粒发育的研究

以二倍体为试材,研究结果表明:①甜瓜花粉母细胞减数分裂是一种稳定的、有规律的遗传行为。在一天中没有明显的分裂高峰。甜瓜染色体数为2n=2x=24,染色体长2～4μm,其中一对染色体最长,具随体。厚皮甜瓜与薄皮甜瓜两个变种间,染色体形态、大小及其行为是一致的;②甜瓜花粉母细胞减数分裂中,胞质分裂属典型的同时型;四分体多呈四面体形排列;③胼胝质壁从减数分裂时产生,到四分体时最厚,小孢子形成时消失;④同一花药内,花粉母细胞减数分裂及其后的发育中,双线期以前、四分体以后各时期基本同步,最多相差1～2个分裂相;而从分裂Ⅰ的终变期至末期Ⅱ表现极不同步。两性花中,胚囊母细胞的发育迟于花粉母细胞;⑤成熟花粉属二核型花粉;⑥花蕾大小可作为判断花粉母细胞减数分裂过程和花粉粒发育阶段的形态学指标。     

苹果品种资源2n花粉普查

本试验对苹果属６３个品种或类型小孢子母细胞减数分裂四分体时期进行观察，发现有３８个品种或类型四分体时期存在异常分裂相，出现二分体或三分体；同一品种或类型的不同花朵以及同一花朵的不同花药间二分体百分率差异不显著，对９９个品种或类型的花粉粒观察发现，８９个二倍体品种或类型中，有３３个存在２ｎ花粉粒，占品种总数的３７％，其中１６个２ｎ花粉百分率大于０．０４％，２Ｘ品种四分体时期二分体百分率与花粉粒中２ｎ花粉百分率无显著相关     

石榴花药发育及解剖结构的研究

花药由4个花粉囊组成;花药壁的发育过程为双子叶型,纤维层强烈加厚,中层2层,腺质绒毡层。包裹四分体的胼胝质具“尾状”结构,可能是孢子体与配子体联系的通道。小孢子四分体呈四面体型,但也见两侧对称型;小孢子母细胞减数分裂时,胞质分裂通常为同时型。正常花粉粒为2细胞型;出现异常4核花粉和异常连体花粉,原因可能是树体长期营养不良和花芽发育期间短期低温刺激的综合作用。比较了雄、雌蕊发育进程及其与花芽形态的相关性。     

新梨7与小孢子败育的解剖学观察

以梨雄性不育品种新梨7号为试材，解剖观察了其小孢子囊及雄配子发生发育的全过程。结果表明：新梨7号花药雏形已于上年生长季形成，次年2月中旬雄蕊原基休眠即可解除，早春气温是解除休眠的主导因子。新梨7号小孢子母细胞的减数分裂主要发生在3月中旬，在单核花粉粒形成之前，其小孢子母细胞减数分型和四分体从药室组织中出来的过程完全正常，此后，单核花分开始解体消失，其败育途径不同于多倍体梨减数分裂时染色体行为异常导致的，单核花粉的解体与药壁绒毡层细胞在发育后期增大、液泡化有关，是绒毡层机能障碍的结果。     

大白菜雄性不育系小孢子发生的细胞形态学研究

  采用塑料半薄切片技术, 在光学显微镜下系统地观察了大白菜同质异核、异质同核细胞质雄性不育系、细胞核雄性不育系及其相应保持系花药发育过程的细胞形态学特征。研究结果表明: 细胞核雄性不育系花药败育主要发生在减数分裂期, 花粉母细胞不能发生正常的减数分裂; 细胞质雄性不育系花药败育主要发生在四分体时期或小孢子单核期, 表现为绒毡层细胞异常, 四分体或小孢子败育。     

杏花粉和花药壁发育的胚胎学特征

为了解杏花药和花粉发育的主要特征及发育进程与花芽冬眠的关系,对不同发育阶段的花药和花粉进行了显微观察。结果表明,花药壁形成于11月上旬,由5层细胞构成,包括表皮、药室内壁、中层（含2层细胞）和绒毡层（分泌型）。小孢子母细胞形成于11月上旬,减数分裂完成于2月上旬,即小孢子发生过程历时约3个月。减数分裂开始时小孢子母细胞积累大量脂滴,减数分裂产生的4个小孢子在四分体内排列成四面体形。小孢子阶段约1个月,2–细胞花粉阶段约0.5个月,即雄配子体发育历时约1.5个月。3月初花蕾与芽鳞等长时小孢子发生有丝分裂产生2–细胞花粉。成熟花粉为2–细胞型,含脂滴而不含淀粉,属脂质花粉。小孢子母细胞形成时花芽开始冬眠,减数分裂完成时花芽结束冬眠,即小孢子发生与花芽冬眠同步。杏花粉发育历时4.5个月,其特征包括小孢子母细胞减数分裂时积累脂滴,小孢子发生与花芽冬眠同步,花蕾与芽鳞等长是雄配子体发生第一次有丝分裂的形态学标志。     

扁桃花粉的发生及发育

以扁桃品种双果为试材,对扁桃小孢子和雄配子体形成的全过程进行了解剖学观察,结果表明:扁桃雄性孢原细胞在9月底分化完成,越冬前形成小孢子母细胞,11月下旬开始进行减数分裂,在越冬期减数分裂过程仍在继续,孢质分裂类型为同时型,成熟花粉粒为2-细胞型;绒毡层为腺质绒毡层类型;部分花药中产生巨型花粉粒,生长势弱的树体形成较多巨型花粉粒。又以新疆喀什地区4个扁桃主栽品种为试材,进行了花粉的数量、败育率和萌发率的测定,结果表明:双果的花粉量最大,纸皮的花粉败育率最低、萌发率最高,麻壳花粉量最少而败育率最高。     

大葱雄性不育系及保持系花药和花粉发育的细胞学比较研究

为了从细胞学角度研究大葱雄性不育的机理,利用石蜡切片法对大葱雄性不育系及保持系花药与花粉发育过程进行比较研究。观察结果表明:大葱雄性不育系和保持系的小孢子母细胞都能正常进行减数分裂,四分体可以释放出小孢子。雄性不育系的花粉败育发生于单核小孢子时期,具有单核败育的特征。观察发现大葱雄性不育系的小孢子有2种败育类型:(1)绒毡层细胞正常发育,但中层细胞发生了延迟解体的现象,小孢子时期仍然存在,与逐渐缩小的药室一起挤压小孢子细胞成一染色极深的团块状物质;(2)绒毡层提前解体,不能提供小孢子发育所需的营养,小孢子的细胞质和细胞核逐渐解体,仅剩下内空的花粉粒。花粉败育不仅与绒毡层有关,还与中层细胞密切相关。     

新梨7号小孢子败育的解剖学观察

以梨雄性不育品种新梨7号为试材,解剖观察了其小孢子囊及雄配子发生发育的全过程。结果表明:新梨7号花药雏形已于上年生长季形成,次年2月中旬雄蕊原基休眠即可解除,早春气温是解除休眠的主导因子。新梨7号小孢子母细胞的减数分裂主要发生在3月中旬。在单核花粉粒形成之前,其小孢子母细胞减数分裂和四分体从药室组织中游离出来的过程完全正常。此后,单核花粉开始解体消失,其败育途径不同于多倍体梨减数分裂时染色体行为异常导致的败育。单核花粉的解体与药壁绒毡层细胞在发育后期增大、液泡化有关,是绒毡层机能障碍的结果。初步认为该品种败育属胞质雄性不育类型(CMS)。     

Microsporogenesis and male gametophyte development in Prunus mahaleb Linn.

Microsporogenesis and male gametophyte development in Prunus mahaleb Linn. were assessed using a method combined of scanning electron microscopy (SEM) and paraffin sections. The results showed the following: (1) the anther underwent normal development and is tetrasporangiate. The tapetum was glandular; (2) cytokinesis occurred simultaneously with meiosis in the microspore mother cell, and the tetrads were tetrahedral; (3) after meiosis, microspores generated by microsporogenesis were more or less irregular in shape during the contraction period. As the microspore increased in size, mature three cell types pollen grains finally developed in the chambers; (4) mature pollen grains were observed by SEM. The shape of the pollen was nearly flat and triangular. There were three germinal furrows in the exine of the pollen with horizontal stripes. These findings provide a scientific basis for explaining the reproductive biological characteristics of the breeding resources of Prunus mahaleb, and microspore vacuolization is considered to be the main explanation for the low fruit set.     

阿月浑子大、小孢子的发生及雌、雄配子体发育

 利用常规石蜡切片技术,对阿月浑子的大小孢子发生及雌雄配子体发育过程进行观察,探讨其发育过程中是否存在生殖障碍。结果表明：（1）花药壁由外向内分别为表皮、药室内壁、中层和绒毡层。绒毡层类型为腺质绒毡层。（2）小孢子母细胞减数分裂过程中的胞质分裂方式为同时型,小孢子四分体排列方式为左右对称型。（3）成熟花粉粒为2–细胞型,具有3个萌发孔。（4）子房具有1个胚珠,基生胎座,双珠被,厚珠心,倒生型;胚囊发育类型为蓼型。（5）雌配子体发育过程存在部分胚珠退化现象。     

Comparative anatomy of bisexual and female florets,embryology in Calendula officinalis (Asteraceae), a naturalized horticultural plant

Calendula officinalis is a perennial gynomonoecious herb, often used for medicinal purpose and as ornamentation. The corolla consists of only one petal for ligulate florets, whereas it consists of four to seven petals for disk florets with four to seven stamens accordingly. The bisexual florets are functionally male and their ovaries are either solid or unilocular with no ovule. In contrast, the ovaries of female florets are always unilocular with an anatropous ovule. For bisexual florets, simultaneous cytokinesis in the microsporocyte meiosis leads to tetrahedral, also decussate tetrads. The mature pollen grain is of the three-cell type. The tapetum is mainly of amoeboid type, yet 6.5% antheral tapetum disintegrates in situ, as called glandular tapetum. The young anther wall is composed of epidermis, endothecium, middle layer and tapetum, but the middle layer degenerates at the microspore tetrad stage. The mature anther wall comprises only endothecium, which develops fibrous thickenings. The ovules are unitegmic, tenuinucellatae and the development of the embryo sac follows the monosporic, polygonum type. Before the differentiation of the micropylar cells into egg cell and two synergids, the two polar nuclei fuse into a secondary nucleus and the antipodal cells start degenerating. Two days after blooming, the secondary nucleus has been fertilized by a single sperm nucleus, generating the triploid primary endosperm nucleus.     

苹果属四倍性皱叶矮生株系小孢子败育过程的解剖观察

为了研究平邑甜茶与扎矮山定子杂交后代中四倍性皱叶矮生株系10#和23#植株的雄性不育表现和细胞学特征,在观测花朵形态基础上,采用石蜡切片法显微观察了四倍性皱叶矮生株系及父本扎矮山定子(对照)的小孢子发生和败育过程。结果表明,10#和23#株系能产生雄蕊,但在初花期就出现花药干瘪现象,也没有显现花粉。显微观察发现:10#和23#株系在小孢子母细胞的形态特征和发育过程上与对照没有明显区别,它们的小孢子母细胞也能进行减数分裂并形成形态正常的二分体和四分体,但未能形成单核花粉粒;到开花前它们的花药均表现空囊现象;因此,10#和23#株系的小孢子败育时期是在四分体到单核花粉粒期间。     

辣椒大、小孢子发生与雌、雄配子体发育的研究

运用常规石蜡制片技术与光学显微镜技术研究了辣椒（Capsicum annuum L.）大、小孢子发生以及雌、雄配子体的发育。结果表明：辣椒具5枚花药,花药4室,花药壁由表皮、药室内壁、2～3层中层和腺质异型绒毡层组成。药室外侧绒毡层由初生周缘细胞衍生而来;药室内侧绒毡层由药隔细胞衍生而来,共同对雄配子体的发育起关键作用。雄蕊中为多孢原,每个药室的横切面为两排小孢子母细胞,经减数分裂后,胞质分裂为同时型,四分体的排列为四面体型和十字型。成熟花粉具3个萌发孔,为二细胞型花粉。中央特立胎座,多胚珠,倒生,单珠被,薄珠心,具有珠被绒毡层。胚珠内为单孢原,胞原直接发育为大孢子母细胞,经减数分裂形成线形四分体,合点端倒数第2个大孢子发育为功能大孢子,经连续3次有丝分裂发育为七细胞七核的成熟胚囊,雌配子体的发育为蓼型。雄蕊发育早于雌蕊,花蕾开放前,雌、雄蕊发育趋于同步。开花时,散出的花粉落到自身雌蕊柱头上,从而实现自花授粉受精。讨论了异型绒毡层的来源、形态结构特点与雄性不育的相关性。