粳稻台中65花药培养下的细胞学研究

利用粳稻台中65作研究材料,采用活体小孢子观察及塑料半薄切片观察,对水稻花药培养下小孢子的发育命运及药壁组织的结构变化进行了研究。离体培养下小孢子发育类型可划分为四类：正常形态小孢子、脱分化小孢子、淀粉积累小孢子和液泡化小孢子。明确了脱分化小孢子的发育过程,其显著特点是：核位置改变,细胞质重组。离体培养下花药壁发育特点为绒毡层首先降解,随后中层细胞膨大。预冷处理会抑制药壁绒毡层降解,同时促进中层细胞膨大,药壁此种变化有助于小孢子脱分化的发生。     

YS型小麦温敏不育系A731雄性败育的细胞学研究

为了明确YS型小麦温敏不育系雄性败育发生的具体时期和败育的细胞学机理,以温敏不育系A731和其同型保持系731B为供试材料,采用花粉粒制片和石蜡切片法,对其花药形态特征及小孢子形成和发育过程进行细胞学观察。结果表明,不育系和保持系均能进行正常的减数分裂形成小孢子;保持系731B的花药和小孢子发育正常,只有极少数后期发育不正常;不育系A731花粉不育类型为典败和圆败;单核期小孢子可正常形成核,二核期正常形成营养核和精核,但有些营养核不清晰,三核期花粉粒染色后精核呈圆形,不能形成梭形精子;二核期花药中绒毡层提前解离侵入药室,造成小孢子败育。表明该温敏不育系的败育主要发生在二核期到三核期,推测二核期是其雄性败育发生的关键时期,败育的原因可能与绒毡层结构的异常有关。     

美丽崖豆藤小孢子发育时期与花器形态的相关性

对美丽崖豆藤小孢子发育时期细胞学特征、小孢子不同发育时期花器官形态和花药颜色进行了观察;同时,对美丽崖豆藤小孢子不同发育时期的细胞学特征与花器官形态之间的相关性,以及花药外部形态指标与小孢子发育时期两者间的内在联系进行了研究.结果表明,美丽崖豆藤小孢子发育的四分体时期、单核期和双核期的特征差异明显.美丽崖豆藤小孢子发育时期与花蕾的外部形态特征、花药颜色密切相关,尤其与花蕾的大小关系密切.根据花器形态特征可以判断小孢子的发育时期,从而为美丽崖豆藤花药离体培养接种外植体的选择提供科学依据.     

小麦游离小孢子培养研究进展

小麦小孢子培养一直是国内外长期以来努力攻克的课题。值得高兴的是 ,近几年来国际上在这方面的研究进展很大 ,已成功地建立了小麦小孢子的培养体系 ,同时在克服基因型限制问题上也有了一定的进展。主要技术要点如下 :1.小孢子和未成熟子房共培养对胚胎发生是十分必要的 ;2 .通过对外植体进行胁迫处理 ,可以有效地诱导小孢子由配子体发育途径向孢子体发育途径转变 ;3.对分离的小孢子采用Percoll梯度离心方法进行分级分离 ,可以降低基因型对小孢子胚胎发生的限制作用。本文对这些方面进行了综述 ,以期为我国开展小麦小孢子研究作些前期准备工作     

γ射线和X射线对甘蓝型油菜小孢子胚状体再生的影响

采用60Co-γ射线辐照甘蓝型油菜初花期植株和X射线辐射甘蓝型油菜小孢子发育到单核晚期至二核早期的花蕾后,分离小孢子进行培养诱导胚状体和植株,探讨了适宜油菜小孢子诱变的剂量和诱变方法.结果表明,γ射线对油菜离体小孢子胚状体的发生和发育均有很大的抑制作用,15Gy和40Gy处理平均每花蕾小孢子的产胚量分别是0.574和0.268个,40Gy可作为小孢子诱变的参照剂量.X射线对4个基因型离体小孢子胚状体再生也有影响,40Gy处理平均每蕾小孢子产胚4.086个,80Gy处理为0.834个,120～200Gy处理下降到0.021～0.019个,120Gy以上的处理剂量严重阻碍了小孢子胚的发生.采用X射线80～120Gy较适宜油菜小孢子诱变.     

F型小麦雄性不育系小孢子发育的细胞学观察

为明确F型小麦雄性不育系雄性败育的细胞学机理,以西农979为对照,采用醋酸洋红染色制片等方法观察花粉母细胞减数分裂、小孢子发育过程及成熟花粉粒育性表现,并套袋自交,于成熟期统计结实率。结果发现,F型小麦雄性不育系仅有2.15%的花粉母细胞减数分裂Ⅱ异常,其余绝大多数花粉母细胞减数分裂正常,但小孢子由单核期进入二核期后,生殖核和营养核先后降解,导致无核小孢子的出现,其比率为77.04%。成熟花粉粒经1% I₂-KI染色后显示异常的花粉粒比率高达94.8%,其中包括圆败、典败和染败类型,但以染败型为主。F型小麦雄性不育系套袋自交结实率为2.5%。上述三方面的研究结果彼此相符,据此认为,小孢子由单核期进入二核期后,生殖核和营养核先后降解导致无核小孢子的产生是F型小麦雄性不育系雄性败育的主要细胞学原因。     

植物游离小孢子培养

植物游离小孢子培养具有快速纯合基因型、促进植物胚胎发生和提高植株再生率的功能，同时在突变育种、分子标记辅助育种和基因工程研究中有着重要的意义。植物游离小孢子培养受外植体预处理、小孢子预处理、供体基因型、小孢子培养密度、培养基pH值和培养基成分等因素的影响。林木游离小孢子培养研究开展较少，其技术体系滞后，如在林木中大量开展游离小孢子培养工作有望改良当前林木育种落后的局面。     

温敏雄性不育小麦BNS366花粉败育的细胞学观察

为了明确温敏雄性不育小麦BNS366雄性败育的细胞学机理,采用醋酸洋红染色法观察减数分裂和小孢子发育过程,用1%I2-KI溶液染色进行花粉育性统计;以温敏不育系BNS和常规品种扬麦13作为对照。结果表明,BNS366的减数分裂和小孢子发育过程与BNS完全一致,即:在减数分裂过程中,中期Ⅰ染色体出现滞后现象,在形成二分体和四分体时细胞质分裂不均匀,出现三孢现象;小孢子发育过程中,只观察到单核靠边期,最后核物质解体出现空孢现象。而扬麦13在减数分裂过程中染色体表现正常,小孢子发育过程中,观察到单核期→双核期→三核期。开花期,BNS366和BNS花粉均表现典败和圆败,扬麦13可育。减数分裂表现出的异常行为是导致BNS366花粉败育的原因之一,单核靠边期是其败育的关键时期。     

甘蓝型油菜几个品种花药发育的细胞学研究

通过观察甘蓝型油菜(Brassic napus L.)几个品种的花药发育过程表明,它们的小孢子发生和雄配子发育过程是没有差别的。本文描述了花药发育从造孢细胞至成熟花粉形成各阶段的细胞学特征。     

茉莉花胚胎学研究Ⅱ大孢子发生与雌配子体发育

系统研究了茉莉花双瓣品种大孢子发生与雌配子体发育的过程，结果表明，与小孢子发生，雄配子体发育同期，且发育基本正常，其胚珠是具单珠被的厚珠心弯生胚珠，为多细菌孢原组织，大孢子母细胞减数分裂产生的大孢子基本呈直线排列，近合点端大孢子发育，成熟胚整为正常的8核胚囊。     

利用小孢子培养技术创建高含油量甘蓝型油菜

以具备高含油量品质的甘蓝型油菜品系1481、1489以及1481×206的F1代为供体材料，对影响游离小孢子胚胎发生的部分因素——供体植株基因型、小孢子培养密度、小孢子培养的合适时期进行了研究，同时采用近红外反射光谱分析技术对高含油量甘蓝型油菜品系1481和1489获得的DH系种子含油量进行了测定。研究结果表明：材料1481的小孢子产胚量较高，达34.9个/蕾；三种材料的小孢子培养合适密度均为3蕾/皿；大田种植的甘蓝型油菜产胚量以初花至初花后1周左右的时间最高；所获得的40个DH系含油量中有21个DH系的含油量与对照中双4号的含油量之间存在显著差异，有13个DH系的含油量比供体亲本高，其中WD-33、WD-34两个DH系的含油量高达47%以上，可以作为选育或转育高含油量新品种的材料。     

From Agronomy and Ecophysiology to Molecular Genetics for Improving Nitrogen Use Efficiency in Crops

Summary

Improved nitrogen use efficiency (NUE: capacity to produce a supplement of yield for each added unit of N fertilizer) has the potential to enhance yield under low nitrogen (N) and thereby improve crop nutritional quality while reducing ground water contamination by nitrates. In order to realize potential benefits with respect to sustainable agriculture, we need to identify the physiological, biochemical and molecular mechanisms controlling component processes, including inorganic N uptake, N reduction, N partitioning between roots and shoots and N-incorporation into organic molecules as a function of carbon availability. Moreover, sustained decreases in fertilizer input and improved or stabilized yield require an improved understanding of the transition between N assimilation and N remobilization during plant development. Recent advances in plant molecular biotechnology, combined with modern physiological and biochemical studies, have expanded our understanding of the regulatory mechanisms controlling the primary steps of inorganic N assimilation and the subsequent biochemical pathways involved in N supply for secondary metabolism. In parallel, a number of physiological and agronomic studies have been undertaken to identify which are the limiting steps in the control of N uptake, assimilation and recycling during plant growth and development. Although they have been very informative in defining key elements of the economy of N, our knowledge of the regulation of N acquisition and management is still fragmentary. This is partly because most biochemical and molecular studies were designed to identify the key physiological and morphological traits involved, but were rarely placed in a whole plant or an agronomic context. To help fill the gap that still exists between molecular and agronomic studies, we describe in this chapter how the understanding of the control of N assimilation has increased through the use of whole plant physiology, transgenic technology, quantitative genetics and agronomic approaches. In addition, one of the goals of this review is to obtain a more integrated view of the regulation of N management from the gene to the field within the plant or within a particular organ. Prospects for future development and applications in crop improvement are explored.     

陕农138小孢子不同发育时期蛋白质差异的比较分析

为了探索小麦花药发育过程中的蛋白质代谢机理,利用SDS-PAGE电泳对陕农138花药单核早期、单核中晚期和双核期小孢子的全蛋白电泳谱带进行了分析.结果表明,双核期同时出现2条明显的条带或表达丰度大的条带,其分子量分别为50.7、48.2 kD,而这两个条带分别在单核早期和单核中晚期单独出现,认为通过电泳所获得的这些差异蛋白很可能直接或间接参与小孢子发育过程中某些关键的代谢途径;单核中晚期是小麦花药培养中出愈率最高的时期,这些差异蛋白又很可能与小麦花药培养力的表达调控和代谢机理有关.     

不同基因型菜心游离小孢子培养和植株再生

以11个不同基因型的菜心栽培品种为试材,研究不同培养条件对菜心游离小孢子胚诱导和植株再生的影响。结果有7个基因型材料获得小孢子胚,从不同基因型诱导形成胚的频率存在显著差异,表明基因型是影响菜心小孢子胚发生的主要因素;第1天热激培养时用170 g/L高浓度蔗糖培养之后转换成含130 g/L蔗糖培养基能显著提高小孢子胚诱导率;0.05 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA能促进菜心小孢子诱导成胚;添加0.4 mg/L GA3可显著提高菜心小孢子胚芽诱导率和平均每胚出芽数。7个基因型材料均诱导出再生植株,植株诱导率为100%。     

Breeding dominant genic male sterility restorer line of Brassica napus L.

To facilate breeding process of Brassica napus, a microspore culture and molecular marker-assisted screening combined system were proposed in this research. At early flowering stage, F₁ offspring of hybridized combination HY15A ​× ​HF06 was used as donor for microspore culture to analyze effects of colchicine concentration on embryogenic and diploid rates of microspore. Treatment with 50 ​mg/L colchicine resulted in embryogenic rate of 3.56 embryos/bud, which was substantially higher than control (0.78 embryos/bud). A total of 1,387 embryos and 862 single plants were obtained after induction culture. Ploidy detection was performed for the regenerated plants by flow cytometry. Diploid rates of microspores treated with 50 ​mg/L and 70 ​mg/L colchicine were 17.2% and 21.0% respectively, which was significantly higher than control (10.5%). Totally 108 single plants that doubled successfully were randomly selected and screened using molecular marker BE10. Approximately 54 of 108 plants generated a 305 bp amplification product, whereas the other 54 plants showed a 398 bp band, thereby satisfying 1:1 separation ratio (x²_0.05 ​= ​0.0093). These coincided with field identification results. Findings of this study indicated that homozygous breeding material could be obtained by microspore culture in a short time, thereby remarkably accelerate breeding.     

甘蓝型油菜DH植株创建及其倍性的流式鉴定

以甘蓝型油菜大粒品系和小粒品系的小孢子为试验材料,研究取样时期、花蕾大小、培养基类型及添加成分对小孢子产胚率的影响,利用流式细胞仪对小孢子再生植株及加倍植株进行了准确、快速的倍性分析。结果表明,始花期为最佳取蕾时期,花蕾大小在2.5~3.5mm为宜,培养基以液体培养基最好。培养基中加入0.1mg/L6-BA可以促进小孢子胚的发生,而活性炭对小孢子培养没有明显的促进作用。流式细胞仪倍性检测显示小孢子再生植株加倍后的双单倍体(doubled haploid,DH)占49%,还存在少量的三倍体(11.3%)、四倍体(1.1%)及嵌合体(27.3%)植株。本研究为油菜材料的快速纯合及其DH系群体的构建等提供了新的经验。     

大麦小孢子培养研究进展

大麦小孢子培养技术不但可用来生产单倍体植株和加倍单倍体植株,而且可望成为转基因的理想受体系统。国际上正在朝着把转基因技术、分子杂交技术与小孢子培养系统有机结合的方向努力。从小孢子的预处理方法及机理、胚性发生诱导培养基、培养过程中小孢子内源激素变化以及培养方法等方面综述了大麦小孢子培养的研究进展。     

水稻分子发育研究的若干进展

水稻是基因组最小的禾谷类作物,也是植物发育生物学和分子生物学研究较理想的模式植物。水稻分子发育的研究正成为植物发育生物学研究热点课题,从水稻花和花器官的发育、胚胎发生和营养器官——茎发育等三个方面简要介绍了近期研究的有关进展。     

龙眼体细胞胚胎发生研究进展

龙眼体胚发生系统是研究木本植物胚胎发生的优良体系,为研究龙眼体胚发生的分子调控机制和龙眼分子育种奠定基础。本文就龙眼胚性愈伤组织诱导与离体保存、高频体胚发生与植株再生、体胚同步化调控与组织形态学观察,体胚发生过程生理生化变化与代谢物积累、蛋白质组和全转录组测序分析、DNA甲基化研究,体胚发生相关基因克隆、全基因组鉴定及其表达模式与功能,以及遗传转化等相关研究进行综述,并对其研究前景进行展望。