大麦的小孢子发生和雄配子体发育的细胞学研究

本文研究了大麦(Hordeum vulgare L.)的小孢子发生和雄配子体发育的细胞学过程,主要结论是:小孢子母细胞减数分裂胞质分裂为连续型,四分体排列为左右对称型.小孢子第一次有丝分裂形成生殖和营养细胞.生殖细胞再分裂一次,形成一对精子.所以,大麦的成熟花粉粒为三细胞型.绒毡层为分泌型.母细胞减数分裂时,绒毡层细胞内多数具双核.小孢子释放前,绒毡层开始退化,二核花粉粒时仅留残痕.     

高粱A3细胞质雄性不育发生的细胞学观察及分析

以不育系A₃晋粱5号和相应保持系B₃晋粱5号为材料,对A₃不育系花药发育及雄配子形成过程进行了细胞学观察和分析。结果表明,与A₁、A₂型CMS不同,A₃ CMS孢母细胞减数分裂正常,从四分体形成到幼龄花粉粒发育阶段都未观察到不同于B₃晋粱5号的异常现象。A₃晋粱5号花药经石蜡包埋切片观察,在造孢细胞期、减数分裂前间期及减数分裂期,均未观察到异常现象,不育系花粉母细胞能完成正常的减数分裂过程,四分体正常游离,绒毡层发育正常。但在成熟的花药中,观察到所有的花粉粒皱缩、凹陷、变形。在开花前约1周内的花粉粒成熟期,不育系花粉粒蔗糖—淀粉代谢途径受阻,花粉粒壁上无淀粉粒沉积。A₃ CMS小孢子败育发生在小孢子形成晚期的花粉粒成熟期。     

Further cytological characteristics of a male-sterile mutant in soybean affecting cytokinesis and microspore development

A spontaneous male‐sterile mutation affecting microspore development has been found in BR97‐13509H line of the official Brazilian soybean breeding programme. Slightly abnormal and irregular chromosome segregation occurred in both meiotic divisions, albeit insufficient to explain total pollen sterility. The main cause of male sterility was the absence of cytokinesis after telophase II. Instead of the typical tetrads of microspores, four‐nucleate coenocytic microspores were formed. Coenocytic microspores resulting from the absence of cytokinesis have also been described in ms1 and ms4 male‐sterile soybean mutants, although with certain differential characteristics. In the BR97‐13509H mutant line, after interphase the four nuclei were rejoined in one or two metaphase plates and progressed through the first pollen mitosis. Pollen then underwent a progressive process of degeneration characterized by continuous cytoplasmic shrinkage. The second pollen mitosis failed to occur, and pollen sterility became total.     

玉米基因雄性不育系（ms2/ms2）小孢子败育的细胞学研究

利用光镜和透射电镜对同一核背景的ｍｓ２不育花药和正常可育花药进行了小孢子发育的细胞学比较观察。结果表明，ｍｓ２不育花药小孢子在幼小孢子期至中小孢子期瓦解。小孢子从四分体释放后，原外壁上没有孢粉素沉积，花粉外壁不能发育。不育花药大多数绒毡层细胞在幼小孢子期显示出明显异常，表现为质体、线粒体等细胞器退化，内质网网络细而少，液泡膜内陷吞噬细胞质，细胞内侧没有乌氏体形成，细胞质内出现大量沉积有浓染颗粒的大     

红麻GMS与CMS小孢子败育过程的细胞学及组织化学比较

以红麻细胞质雄性不育系(GMS)L23A、保持系L23B及从该保持系中发现的细胞核雄性不育系(CMS)L23BS为材料,采用石蜡显微制片技术,在光学显微镜下比较观察了三者花药发育过程中小孢子的发育过程及组织化学变化。结果表明,L23A的花药发育过程中,小孢子发育的不同阶段均出现败育现象,最早的败育表现为花粉母细胞在减数分裂之前的退化解体,最终形成空的花粉囊; 有的因花粉母细胞减数分裂过程异常而导致不能形成小孢子四分体;有的因小孢子在四分体中不能正常释放而败育,同时绒毡层细胞过度液泡化,并提早解体死亡; 花药发育早期含有少量蛋白质和淀粉,随着花药的发育逐渐变少。而L23BS小孢子败育的时期集中于四分体至单核花粉期间,表现为小孢子发育异常,有些小孢子不能从四分体里释放出来而影响其正常发育。在四分体以前与可育系类似,花药含丰富的蛋白质和淀粉。在败育的过程中,花药中的蛋白质和淀粉含量渐渐减少,但药隔组织中的在颗粒淀粉含量几乎不变。     

大豆雄性不育突变体NJ89-1的细胞学研究

通过对大豆雄性不育突变体NJ89-1不育株与可育株小 孢子母细胞减数分裂的比较研究,发现NJ89-1雄性不育株小孢子母细胞减数分裂高度变异,联会异常,出现单价体、染色体落后、染色体桥、染色体不均等分离等;在形成四分体的早期阶段,小孢子母细胞里见到微核,以后产生大小不等的二分体、三分体、四分体及多分体;单核小孢子     

芝麻核雄性不育系ms86-1小孢子败育过程的超微结构

运用透射电子显微镜对芝麻核雄性不育系ms86-1的可育和不育花药进行了超微结构的比较观察。根据小孢子的细胞学形态特征,将芝麻花粉发育过程划分为小孢子母细胞形成期、减数分裂期、四分体期、单核小孢子早期、单核小孢子中期、单核小孢子晚期、花粉成熟期7个时期。对比观察表明芝麻核雄性不育的败育迹象起始于小孢子母细胞形成期,并伴随着进一步发育,败育现象逐渐明显,小孢子母细胞形成期小孢子母细胞壁形状不规则;减数分裂期小孢子母细胞壁严重扭曲变形,质膜外缺少早期外壁成分--原基粒棒;四分体期胼胝质壁外沉积物异常,呈绒毛状;四分体解体后形成畸形小孢子,孢子外壁不健全,绒毡层异常肥厚、降解延迟,释放极少量的畸形乌氏体;随后小孢子愈发皱缩,胞质凝集,内含物减少并逐渐凝聚成一团电子致密物质,最终走向完全败育。本研究揭示了不育小孢子的败育过程和败育特征,为深入研究芝麻核雄性不育败育机理奠定了基础。     

萝卜雄性不育小孢子发生的形态学研究

对萝卜雄性不育花进行形态学观察，发现两种类型的不育花，即花粉败育型和雄蕊萎缩型。比较研究了可育花及花种类型的不育花小孢子发育的细胞形态学特征，发现萝卜小孢子败育是个连续过程，在造孢细胞时期就已出现败育迹象，在小孢子发育过程中，绒毡层细胞出现液泡化、肥大、增生等异常现象。小孢子的败育与绒毡层细胞异常同步发生，小孢子一直信滞在单核期不再进一步发育，最终消失。另外，在正常可育小孢子发育过程中还偶尔观察到了不育花粉粒的存在。     

Abnormal pollen development of bread wheat-<Emphasis Type="Italic">Leymus mollis</Emphasis> partial amphiploid

Summary Octoploid Tritileymus was the partial amphiploid obtained from Triticum aestivum × Leymus mollis, its chromosome constitution was 14 Leymus chromosomes and 42 wheat chromosomes. In the pollen development of Tritileymus, some abnormalities were observed, such as the absence of tetrad formation, cytomixis of microspores, irregular shape of some microspores and multi-germination pores, symmetrical first mitosis, chromosomes or chromatids randomly dispersed in the cytoplasm of microspore.     

洋葱63A细胞质雄性不育与绒毡层的提早衰退有关

细胞质雄性不育（CMS）机理的细胞学研究在许多作物上已有报道，如拟南芥、大豆、水稻、小麦等，但在国内至今未见关于洋葱的此类报道。利用光镜和透射电镜对洋葱不育系63A和保持系63B进行花药发育过程中显微结构和超微结构观察，结果表明，不育花药花粉母细胞时期，花粉母细胞发育正常，花粉囊形状不规则，绒毡层发育迟缓。四分体时期，四分体形成正常，中层严重退化，绒毡层与药室壁完全脱离，细胞质浓缩、空泡化。利用DNA梯度技术发现不育系绒毡层细胞提早发生程序性死亡。小孢子发育时期，小孢子细胞质发生浓缩、降解，绒毡层完全解体。推测不育系小孢子败育与中层、绒毡层提前衰退有关。     

温敏核不育小麦可育和不育花药的细胞化学观察

温敏核不育小麦BNS可育花药发育中,脂类物质一直很少。在小孢子分裂前,花药中的淀粉粒也不多。小孢子分裂形成二胞花粉后,伴随着营养细胞中大液泡的消失和细胞质内含物的增加,细胞质中出现淀粉粒并持续增加。即将开花的成熟花粉中积累大量淀粉粒,是其营养物质积累特征。不育花药在小孢子分裂以前与可育花药相似,小孢子未显示结构差异。小孢子分裂形成二胞花粉后,不育花粉营养细胞中的大液泡不消失,细胞质内含物也不持续增加,淀粉粒的积累终止,最终导致其没有内含物的积累。这种淀粉代谢的异常与花粉败育有关。     

棉花（Gossypium hirsutum L.）花粉壁的发育

用光镜和透射电镜观察研究了棉花花粉壁的发育过程。棉花花粉壁的发生邕于四分孢子时期，四分体形成后，在小孢子的质膜与胼胝质壁之间逐渐形成多糖性质的原外壁。游离小孢子时期，在一定间隔的原外壁中小孢子质膜表面积累外壁物质并形成基粒棒，之后在基粒棒的下部和上部分别横向延展并接合形成基足层和覆盖层。花粉内壁发生     

高粱A3细胞质雄性不育发生的细胞学观察及分析

以不育系A₃晋粱5号和相应保持系B₃晋粱5号为材料，对A₃不育系花药发育及雄配子形成过程进行了细胞学观察和分析。结果表明，与A₁、A₂型CMS不同，A₃ CMS孢母细胞减数分裂正常，从四分体形成到幼龄花粉粒发育阶段都未观察到不同于B₃晋粱5号的异常现象。A₃晋粱5号花药经石蜡包埋切片观察，在造孢细胞期、减数分裂前间期及减数分裂期，均未观察到异常现象，不育系花粉母细胞能完成正常的减数分裂过程，四分体正常游离，绒毡层发育正常。但在成熟的花药中，观察到所有的花粉粒皱缩、凹陷、变形。在开花前约1周内的花粉粒成熟期，不育系花粉粒蔗糖—淀粉代谢途径受阻，花粉粒壁上无淀粉粒沉积。A₃ CMS小孢子败育发生在小孢子形成晚期的花粉粒成熟期。     

玉米CMS-S小孢子败育过程中的细胞程序性死亡

以玉米（Zea mays L.）S型细胞质雄性不育系(CMS-S)的一对近等基因系S-Mo17^Rf3Rf3 和S-Mo17^rf3rf3为材料，采用TdT介导的dUTP DNA末端标记（TUNEL）、细胞色素C免疫原位杂交和DNA寡聚核小体片段电泳等方法，分别在细胞学水平和DNA水平上研究了玉米CMS-S小孢子败育的细胞程序性死亡（PCD）过程。结果表明，在花粉母细胞减数分裂后的四分体解离时期，不育花药的绒粘层细胞较可育花药提前裂解；在不育系S-Mo17^rf3rf3花药和花粉S-rf3中均明显出现PCD过程的DNA片段化以及线粒体细胞色素C外渗的现象，证明了玉米CMS-S的花粉败育与花药绒粘层细胞的提前凋亡和小孢子细胞的程序性死亡有关。     

厚轴茶雄性不育株花药败育的生物学特性和细胞学研究

为明确厚轴茶(Camellia crassocolumnaH. T. Chang)雄性不育株花器发育形态、花药和花粉败育时期及兵细胞学特征,利用体视显微镜、石蜡切片技术、染色体制片和DAPI染色法,对厚轴茶雄性不育株和可育株开花迚程、花器形态、花药发育过程、花粉母细胞减数分裂及小孢子发育过程比较观察。结果显示,厚轴茶花属于完全花,花药其四室、呈蝶形,花药壁发育为基本型,绒毡层细胞其双核,于四分体时期形成分泌型细胞,单核花粉期开始降解,花粉母细胞经过减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ和胞质分裂后形成四面体型四分体,小孢子呈三角形,成熟花粉为二细胞型花粉。花蕾发育早期,不育株雄蕊发育正常,与可育株无明显差异。花蕾发育后期,不育株花丝弯曲,花药粘连、干瘪、褐化、坏死,不裂药。不育株减数分裂期绒毡层细胞异常增生、排列混乱,单核至双核花粉期绒毡层延迟降解。不育株花粉母细胞减数分裂过程中存在环状单价体、滞后染色体、染色体桥、染色体缺失、不均等分离、微核和多分体等异常现象。不育株小孢子胞质紊乱,单核期花粉粒相互粘附,花粉壁皱缩变形,花粉细胞质和细胞核模糊不清,成熟花粉细胞空瘪凹陷。研究结果表明,厚轴茶雄性不育花器形态属雄蕊萎缩型和花药异常型,花药发育受阻于减数分裂至单核花粉期,存在花粉母细胞败育型和单核败育型。单核花粉期是兵花药败育的主要时期。花药绒毡层异常发育和延迟降解,花粉母细胞减数分裂染色体行为异常,小孢子和花粉粒发育异常可能是兵花药败育的主要原因。     

甘蓝型油菜温敏细胞核雄性不育系160S花药败育的形态学特征和细胞学研究

明确甘蓝型油菜温敏核雄性不育系160S花器形态变化、花药败育的时期和细胞学特征,初步探究败育的原因,为深入研究不育系160S的内在分子调控机制提供理论基础,也对其在油菜两系杂交育种中的实际应用具有指导意义。本研究在15℃和28℃条件下培养试验材料160S,利用体式显微镜分别观察花发育形态特征;采用醋酸洋红染色方法观察各时期小孢子发育形态;通过石蜡切片和苏木精-伊红染色对可育植株(MaleFertile/160S-MF)和不育植株(MaleSterile/160S-MS)花药细胞学特征进行显微观察;TUNEL染色法检测花药发育各时期绒毡层细胞凋亡情况。160S-MF在15℃表现为可育,雄蕊正常发育,成熟的花药呈黄色,形态饱满,正常开裂,表面一层有活性的花粉附着在上面;28℃条件下, 160S-MS花朵的雌蕊、萼片与160S-MF花朵无差异,但花瓣变小,花丝变短,雄蕊明显退化,花药干瘪呈黄褐色,无花粉粒附着在花药上,表现出雄性完全不育。160S-MF的小孢子能正常发育为成熟有活力的花粉。而160S-MS由于雄蕊完全败育,未观察到小孢子和花粉粒。160S-MS花药在造孢时期和花粉母细胞时期与160S-MF无明显差异,但在减数分裂期,160S-MS花药绒毡层形态和结构出现异常,绒毡层细胞排列不整齐,细胞空泡化,伴随提前解体。同时花粉母细胞发育受阻,无四分体结构形成,最终在减数分裂期完成前形成空的花粉囊。TUNEL检测发现, 160S-MS花药绒毡层细胞在减数分裂期开始凋亡。本研究结果表明, 160S属花粉母细胞败育型不育系,败育时期发生在减数分裂期,绒毡层异常降解,绒毡层未向腺质型转化,不能提供花粉母细胞发育所需要的营养物质,致使花粉母细胞发育受阻无法形成四分体结构,从而导致小孢子无法形成,花药形成空的花粉囊,产生雄性不育。     

美女樱雄性不育系小孢子发生的细胞学观察

采用常规显微制片法,在光学显微镜下观察了美女樱雄性不育系B-58及其可育系的小孢子发生过程和各时期的形态特征。结果表明: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,期间小孢子发育靠绒毡层不断自我解体而提供营养。雄性不育系B-58小孢子败育发生在四分体时期,其主要特征是绒毡层细胞提前液泡化,四分体胼胝质壁不能适时降解,致使四分体持续时间较长,四分孢子核质收缩降解,形成形状不规则空瘪的小孢子。     

番茄雄性不育突变体小孢子发育的细胞学研究

利用光镜和透射电镜对番茄雄性不育突变体９５３０５的小孢子发育进行了细胞学观察。结果表明,小孢子的败育发生在小孢子母细胞时期、四分体时期以及单小孢子时期。绒毡层细胞行为异常,表现为小孢子母细胞时期提早被破坏解体,或绒毡层细胞多层径向分化,异常肥厚,挤压单核期的小孢子。此外败育方式还有单核中期小孢子无法进行外壁沉积,或小孢子的细胞质被降解成空壳,以及花药畸形,花药上长出许多附属物等异常现象。     

萝卜胞质紫菜薹雄性不育系花药发育的细胞形态学研究

通过2种细胞质紫菜薹雄性不育系小孢子发生的细胞形态学观察表明,供试不育系的雄蕊都深度退化,花药内无花粉。改良不育系小孢子在四分体前发育正常,在单核小孢子期,绒毡层异常膨大挤压小孢子,造成小孢子发育营养不良,引起小孢子败育。Ogura不育系的小孢子发育有所不同,它在孢原细胞分化期之前就已有53%败育,不形成花粉囊;形成花粉囊的孢原细胞大多只形成2个体积很小的的花粉囊,其中的小孢子发育与改良不育系的小孢子发育相似:单核早期绒毡层膨大挤压小孢子,使小孢子败育。     

Pollen production in soybeans with respect to genotype,environment, and stamen position

Summary Our objective was to determine the average numbers of pollen grains from fertile plants (Ms ₁) and the average numbers of coenocytic microspores from genetic male sterile plants (ms ₁ ms ₁) in soybeans, Glycine max L. Merr. Comparisons were made between the average numbers of pollen grains and the average numbers of coenocytic microspores with respect to environment where plants were grown and to stamen position in the flower. Five male sterile lines were used. They included the North Carolina ms ₁ mutant, the cultivar Hark with the ms ₁ gene, and mutants identified as the Urbana, Tonica, and Ames male steriles. Three environments used were the Agronomy Farm, University of Georgia, Athens, Georgia; the Agronomy and Agricultural Engineering Research Center, Iowa State University, Ames, Iowa; and the Agronomy Greenhouse, Iowa State University, Ames, Iowa.Pollen production from fertile plants varied from 374 to 760 pollen grains per anther among genetic lines and environments. This variation may be an important consideration in selecting a male parent to use as a pollinator for hybrid seed production.Among fertile plants, the average numbers of pollen grains per anther of the separate stamen and and of the lower whorl of stamens were significantly different only in greenhouse-grown plants. Among male sterile plants, the average numbers of coenocytic microspores per anther of the separate stamen and of the lower whorl of stamens were significantly different in three genotype x environment combinations. These three exceptions did not conform to any genetic or environmental pattern. Deviations from the expected ratio of 4 pollen grains from fertile plants: 1 coenocytic microspore from sterile plants were attributed to initial differences in the average number of microspore mother cells between the two genotypes.Joint contribution: Agricultural Research Service, USDA, North Central Region, and Journal Paper No. J-8910 of the Iowa Agriculture and Home Economics Experiment Station, Ames, Iowa 50011; Project 2107.