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。     

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.     

菜心小孢子发生及雄配子体发育的研究

本文观察研究了菜心小孢子的发生及雄配子体的发育情况。结果表明,菜心(Brassica campestris L.ssp.Chinensis var.utilis Tsen et Lee)花粉母细胞的胞质分裂为同时型。小孢子四分体呈正四面体型;菜心绒毡层细胞是同时型的,均来自初生壁内层,为腺质绒毡层。小孢子继续发育成2-细胞花粉:营养细胞和生殖细胞。生殖细胞经过一次有丝分裂形成两个精细胞,成熟时为3-细胞花粉。     

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。     

春萝卜雄性不育系4-05A减数分裂及雄配子体败育过程观察

从形态学和细胞学基础方向研究了春萝卜不育系4-05A,以保持系4-05B为对比。观察并测量花器官雌雄蕊形态,确认4-05A比4-05B的花长势弱,雄蕊花药外形小、中空无花粉,雌蕊花柱较长。采用花粉压片法观察小孢子母细胞减数分裂及雄配子体发育过程,证明该不育系材料为花粉败育型。不育系4-05A的小孢子母细胞能正常进行减数分裂并形成单核花粉,但雄配子体进一步发育过程中,在单核中期到靠边期的发育阶段小孢子发生败育,不能形成可育的成熟花粉粒。减数分裂胞质分裂方式为同时型。     

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。     

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)。     

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。     

菜薹细胞质不育系小孢子发生的细胞形态学研究

菜薹雄性不育系小孢子发生的细胞形态学观察表明，孢原细胞分化期之前败育的花占５９．６％，不形成花粉囊；有花粉囊发育的花占４０．４％，其中绝大多数花中只有一个雄蕊能形成一个体积很小的花粉囊，雄性不育系小孢子发育在小孢子母细胞期、四分体及单核小孢子期均有败育，败育方式有绒毡层细胞异常肥大，挤压小孢子母细胞；减数分裂异常，无胞质分裂而形成巨细胞；单核小孢子粘连成花粉块，异常膨大等。还有雄蕊雌蕊化等花器异常现象。     

甘蓝CMS不育系和保持系的电镜观察

为研究甘蓝CMS不育系材料PM的败育机理,以甘蓝不育系PM和保持系PF为试材,用透射电镜观察其小孢子发育的整个过程。结果表明:不育系在花粉母细胞时期形状不规则,严重影响了减数分裂的正常进行;在单核小孢子期,绒毡层细胞不解体且异常膨大,挤压小孢子使其变形,粘连在一起,并出现了严重的质壁分离现象,最后降解的小孢子和绒毡层细胞充斥着整个花粉囊,导致花药败育。     

红菜薹栽培与育种研究进展(下)

②雄性不育系的利用田福发等(2004)采用石蜡切片技术,在光学显微镜下系统研究了红菜薹波里马胞质雄性不育系(Polima CMS)、红菜薹萝卜胞质雄性不育系(Ogura CMS)及相应保持系花药发育过程的细胞形态学特征.观察结果表明,红菜薹Polima CMS花药发育受阻于孢原细胞阶段,不形成花粉,属无花粉型,此不育系花药不形成绒毡层和中层;而红菜薹Ogura CMS花药败育发生于小孢子母细胞期或四分体时期,表现为绒毡层细胞异常,挤压四分体,导致四分体和绒毡层同时解体而败育.     

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。     

海菜花小孢子发生及雄配子体发育的研究

以我国特有珍稀濒危水生植物海菜花为试材,采用石蜡切片法对海菜花的小孢子发生及雄配子体的发育过程进行了解剖学研究,以探讨其繁殖生物学特性。结果表明:海菜花雄花内含9~12枚雄蕊,每个花药有4个花粉囊,花药横切面呈蝴蝶型、哑铃状或不规则等多种形态,花粉壁完全分化时由外到内依次分为表皮、药室内壁、中层与绒毡层。小孢子母细胞减数分裂属连续型,四分体属左右对称型,偶见四面体型。观察到存在小孢子母细胞在减数分裂过程中出现微核、染色体落后、搭桥等异常现象,说明小孢子母细胞减数分裂异常是导致花粉败育的一个主要原因,影响海菜花的繁殖,成为海菜花数量不断减少而濒危的原因之一。     

西瓜绒毡层细胞退化超微结构研究

为研究西瓜绒毡层退化的结构特点,尤其是绒毡层的退化与花粉发育的关系,用光学和电子显微镜研究了西瓜绒毡层退化过程。结果表明,绒毡层有P-绒毡层细胞和C-绒毡层细胞2种类型,它们一前一后分批死亡。当花药发育到游离小孢子时期,P-绒毡层细胞发生凝缩,呈现退化特征;相反,C-绒毡层细胞则体积增大,直到花粉发育为成熟雄配子体时期才完全退化解体。膨胀的C-绒毡层细胞中,内质网先发生聚集,之后断裂并产生大量内质网小泡;随着内质网小泡内容物增浓,细胞质逐渐变稀;最后,细胞内容物几乎全部变成多糖颗粒和以脂类物质为主的滴状物。细胞解体后,多糖颗粒和脂滴移向花粉粒,其中脂滴黏附在花粉壁表面或镶嵌在外壁空隙中形成花粉鞘。绒毡层细胞以严格程序分批退化,保证了绒毡层向花粉提供养料的延续性,使得绒毡层退化与花粉发育2种相反的过程协同完成。     

新高及爱宕梨雄性不育特性及其败育的细胞学研究

为研究梨雄性不育表现和细胞学特征,观察分析了新高、爱宕和丰水(对照)梨花器官特征、花粉数量和育性,比较了花药和小孢子发育过程的细胞学特征。结果表明,新高、爱宕花药较小,花药内花粉粒数量很少、且活力低,表现出雄性不育的空囊花药。新高小孢子败育主要发生在单核晚期,但在小孢子母细胞减数分裂期就表现出部分异常;爱宕小孢子败育也主要发生在单核晚期,而此前发育正常。认为新高、爱宕小孢子败育可能与绒毡层提前解体有关。     

萝卜雄性不育系小孢子发生的细胞形态学研究

对秋冬萝卜雄性不育系６４Ａ及其保持系６４Ｂ小孢子形态发生中不同发育时期的花药和小孢子的观察表明，不育系中从四分体初释放的单核小孢子与正常者无可见差异；当单核小孢子内开始出现小液泡时即呈现败育：胞质淡染，外粉壁薄，整个小孢子停止膨大；随后其细胞核染色浅或仅见微小核仁。不育系绒毡层细胞高度液化使细胞迅速膨大而被挤向药室腔且延迟解体。败育的小孢子与异常的绒毡层最终粘连成团块并消失。用扫描电镜对开花期花药的观察，显示确无花粉。因此，该不育系是无花粉型不育系。     

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。     

枸杞优良新品系NQ-2小孢子发生和雄配子体发育

利用常规石蜡切片法研究了枸杞优新品系NQ-2小孢子发生和雄配子体发育的过程。结果表明:枸杞新品系NQ-2花药壁发育类型为双子叶型,由表皮、纤维层细胞、中层细胞和绒毡层细胞4层构成,绒毡层为双重起源,发育呈二型性,属分泌型;小孢子母细胞分裂为同时型,四分体为四面体型;成熟花粉粒含2个细胞,具三孔沟型萌发孔。     

枣树雄性不育新种质的获得

 通过测定花粉生活力、花粉量并结合解剖学观察, 首次从枣树自然群体中鉴定得到了1个黄蕾无花粉的雄性不育材料枣雄性不育1号。在雄性不育1号花粉发育过程中可见四分体, 之后小孢子聚集解体, 至黄蕾期花药空囊或仅留花粉残迹, 其花粉败育发生在四分体以后。四分体时期绒毡层肥大增厚可能与花粉败育有关。雄性不育1号胚中度可育、大果和早熟, 可以作为枣树杂交育种中有价值的母本材料。     

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。