短生育期‘骄阳’百合的育性分析及2n配子诱导

  目的  探究百合远缘杂种‘骄阳’百合的花粉与雌配子的育性,通过诱导提高、恢复配子的育性,在多倍体优秀种质渗入育种中加以应用。  方法  以‘骄阳’百合为试验材料,通过醋酸洋红染色法观测花粉育性,观察其花粉母细胞减数分裂进程,采用秋水仙素注射法诱导2n配子,通过与兰州百合杂交以验证2n花粉育性;为探究雌配子的育性,以‘骄阳’百合为母本与兰州百合杂交,通过直接授粉法与切割柱头授粉法,以子房膨大率、有胚种子数、发芽率加以衡量雌配子的育性。  结果  ‘骄阳’百合在花粉母细胞减数分裂过程中存在染色体与细胞质不均等分离的现象,产生大量非整倍体小孢子,不能发育成可育的花粉,雄配子没有育性。通过秋水仙素处理后,产生部分有活力的2n花粉,适宜的秋水仙素诱导浓度为0.10%,最高诱导率为86.00%,与兰州百合杂交时未能结实。当‘骄阳’百合作母本与兰州百合杂交时可以结实,雌配子具有育性并产生非整倍配子,通过切割柱头法授粉,子房膨大率由11.91%提高至65.02%。  结论  ‘骄阳’百合的花粉不育,利用秋水仙素可以诱导2n花粉的产生并恢复一定的育性;而雌配子可育,作为母本杂交能获得有胚种子并发芽。研究‘骄阳’百合的育性有助于进一步对不同杂种系间百合进行种质渗入,对培育综合性状优良的百合新品种具有重要价值。      

三倍体毛白杨配子育性及其子代形态变异研究

以二倍体毛新杨、银腺杨为参照亲本 ,对三倍体毛白杨配子育性及其子代变异进行了研究 .结果表明 :①三倍体毛白杨B312花粉量较大 ,平均每花序高达 5 3mg.采用二倍体为参照母本研究三倍体花粉配子育性有估测过高的倾向 .②通过二倍体为参照父本可以相对较为准确地检测三倍体的雌配子育性 ,其中三倍体毛白杨雌株B30 3 ,B30 4,B30 5的配子育性介于 0 .0 5 %～ 0 .5 %之间 .③三倍体毛白杨与毛新杨等的杂交子代中存在三片子叶、四片子叶等子叶形态变异现象 ,总变异率达 2 6 .47% .④利用三倍体毛白杨与二倍体毛新杨、银腺杨杂交 ,共成苗 170株 ,其中包括 14.7%的畸形苗 .三倍体杂交子代的子叶变异以及畸形苗的出现与其细胞染色体不平衡有关 ,这些三倍体杂交子代对于相关的遗传学研究和育种实践具有一定的价值 .     

棉花种间杂种后代育性的研究

棉花种间杂种:G.hirsutum(2n=52)×G.thurbeti(2n=26),F_1的染色体数2n(3x)=39,属于三倍体,因而杂种植株高度不育。从花粉粒形态鉴定,大都是不规则形,其中正常园形的约占14％,但花药又不破裂。用染色剂测定其花粉生活力,不着色者占89％,浅红色者占11％,均为失活花粉。观察杂种F_1(3x)的花粉母细胞,在减数分裂时,染色体大都不配对,单价体数20个左右。而且分裂未期多数P.M.C形成具有5—12个的多分孢子体。这都表明雄性配子败育,导致杂种植株表现为高度不育。用秋水仙碱和DMSO等药物处理杂种枝条,获得染色体加倍的嫁接植株,镜检花粉母细胞,减数分裂的中期相,其二价染色体数为25—32对。分裂末期,形成正常四分体数占95％以上,花粉生活力也显著的提高,因此杂种株的育性得到一定的恢复。同时随着回交世代的延续,杂种育性逐渐提高。利用棉花种间杂种后代的多样性,从中选出抗病、抗虫高纤维强度等新类型,已供棉花育种应用。     

聚合亚种间育性亲和基因的广谱亲和性水稻品系选育与初步利用

为克服亚种间杂交稻的各种生殖障碍,从Akihikari//IR36/Dular杂交后代中选育出在ga11和S5、S7、S8、S9、S15、S16位点上聚合有不同育性亲和基因的品系.经测交分析,2个品系聚合可改良亚种间杂交稻花粉育性的雄配子亲和基因ga11-n和6个雌配子亲和基因S5-n、S7-n、S8-n、S9-n、S15-n和S16-n,另2个品系聚合了6个雌配子育性亲和基因.育成品系与测验种杂交F1的育性检测表明,这些品系能消除各种雌、雄配子导致的败育障碍.2个粳型育成品系与籼型两用核不育系S27配制的杂种与汕优63相比具有明显的产量优势.这些品系可用作亚种间杂交稻育种的亲本或有利基因供体.     

芸薹属种内与种间杂种遗传学特征

芸薹属包括多种蔬菜和油料作物,是与人类生产、生活关系最密切的一个属.为了研究白菜型油菜与其近缘种间的杂交亲和性及杂种后代的遗传特征,采用剥蕾去雄和人工授粉方法进行小白菜与甘蓝型油菜种间杂交AACC×Ac Ac以及小白菜与黄芽白不同栽培种间杂交Ac Ac×Ah Ah,并分析杂种后代的表型、花粉育性和细胞学等遗传特征.结果表明,AACC×Ac Ac杂交组合杂交授粉亲和性差,在授粉后出现胚发育夭亡现象,以较低的比例获得了杂种后代,杂种后代表现出生物产量高、生命力旺盛、生长势较强等特点.杂交组合Ac Ac×Ah Ah获得杂种后代的比例较高,杂种后代植株较矮小.AACC×Ac Ac杂种后代花粉母细胞减数分裂过程中有单价体、不均等分离等异常现象出现,与之相应其花粉育性和结实率也较差.Ac Ac×Ah Ah杂种后代花粉母细胞减数分裂过程中染色体联会正常,所有染色体都形成二价体,后期I染色体也是均等分离,因此花粉育性好,结实率高.芸薹属杂种后代合成及其遗传特征研究有助于芸薹属栽培植物遗传资源拓展和新品种培育.     

油菜种间杂种的配子竞争力与染色体数变异规律研究

用甘蓝型油菜与白菜进行种间杂交（简称甘白交）,研究其杂种配子的受精能力差异和后代染色体数目变异规律,结果表明：（１）甘白交Ｆ１代体细胞染色体数为２ｎ＝２９,并发现有２５％２ｎ＝２４～３１条染色体的异数体以及２ｎ＝３９的个体。（２）甘白交Ｆ１配子染色体数为ｎ＝１０～１９,平均为ｎ＝１３．６８。不同染色体数配子出现频率不同。成对分离的配子中（１４／１５,１３／１６,１２／１７,１１／１８,１０／１９）往往染色体数较少的一种频率较高。（３）各种染色体数的配子均可形成可育的配子并参与受精形成种子,但它们参与受精并产生后代的竞争力（适合度）具有明显差异。ｎ＝１０和ｎ＝１９的配子竞争力最强,ｎ＝１１,ｎ＝１８和ｎ＝１２的配子在非整倍体配子中竞争力较强,ｎ＝１４,ｎ＝１５和ｎ＝１６的配子竞争力最差。（４）ｎ＝１０的配子每增加一条染色体和ｎ＝１９的配子每减少一条染色体配子适合度都相应降低。因此,ｎ＝１４和ｎ＝１５的配子适合度最低。（５）以甘白交Ｆ１杂种为母本可提高ｎ＝１０～１３配子频率和降低ｎ＝１７～１９配子频率,而以甘白交Ｆ１杂种为父本则能提高ｎ＝１７～１９配子频率和降低ｎ＝１０～１３配子频率。因此,在以选育２ｎ＝２２为     

野黄瓜与栽培黄瓜种间杂种F1雌雄配子发生和发育的细胞学研究

【目的】探讨野黄瓜（Cucumis hystrix Chakr., 2n = 24）与栽培黄瓜‘NC4406’（C. sativus L., 2n = 14）的种间杂种F1（2n = 19）雌雄配子发生、发育特点，为种间亲缘关系、杂种可育和败育机制提供细胞学证据。【方法】采用减数分裂制片法和石蜡切片法分别观察研究雄配子和雌配子发生、发育过程，并通过回交试验测定雌雄配子的实际育性水平。【结果】花粉母细胞减数分裂中期I中存在单价体、二价体、三价体和四价体等多种染色体构型；后期I和后期II中常出现落后染色体和染色体桥，最终导致了多分体的形成和只有部分小孢子能发育成正常可育的花粉粒（约占总数的23.3%）。杂种F1雌配子体发育过程中常出现胚囊退化或产生无极性的异常胚囊，只有40%左右的胚囊能发育成正常的8核胚囊。正反回交的平均结籽数分别为22.8和6.3粒/果，表明该杂种F1的雌雄配子均具有一定的授粉受精能力。【结论】尽管该种间杂种F1仅具有部分育性，但它的减数分裂过程证明了野黄瓜和栽培黄瓜的染色体组发生了广泛的交换和重组，表明这一种间杂种F1在转导野生有用性状中将能发挥重要作用。     

栽培稻种间育性S1基因桥梁亲本培育及分子验证研究

栽培稻种间杂种的高度不育是从非洲栽培稻向亚洲栽培稻转移有利基因的最主要障碍.用携带非洲栽培稻的不育基因S1,以亚洲栽培稻为背景的桥梁亲本与非洲栽培稻杂交,可望大大缓解种间杂种的不育.以亚洲栽培稻合系39和非洲栽培稻IRGC104049为材料,培育出一批BC2F10中间材料,其表现型与轮回亲本表现型一致,供体遗传背号占14.18%.用其与合系39回交培育出的BC3F1花粉和小穗均为半不育,BC3F2群体的花粉育性和小穗育性呈双峰分布,分成半不育和可育两类.第六染色体的RM589、RM588、RM190、RM7639、RM586标记与目标性状相关极显著,并把控制育性的位点定位在RM190和RM7639间,距离分别为3.2cM、4.8cM,说明非洲栽培稻的不育基因S1已导入合系39,紧密连锁的SSR标记RM190和RM7639可用于分子标记辅助选择,S1在合系39背号下的配子消除作用达到79.61%,遗传基本符合单位点孢子体配子体互作模式.     

辣椒种间杂交花粉母细胞减数分裂行为研究

研究辣椒种间杂交花粉母细胞减数分裂行为,有助于育种工作者了解辣椒的微观发育行为并掌握辣椒种间杂交不育的具体原因。通过改良的染色体制片方法共观察了从前期I至四分孢子时期的486个花粉母细胞,发现辣椒花粉母细胞减数分裂行为中细胞质分裂类型为同时型,且染色体有多种异常行为。中期Ⅱ的细胞中有23.8%出现染色体滞后现象,另外,在前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ中也存在少量的染色体异常行为。末期Ⅱ中产生微核的概率为7.0%。这一结果可以较好地解释辣椒种间杂交花粉育性和结实率低的现象,为进一步创制新的种质提供一定的理论依据。     

辣椒种间杂交花粉母细胞减数分裂行为研究

研究辣椒种间杂交花粉母细胞减数分裂行为,有助于育种工作者了解辣椒的微观发育行为并掌握辣椒种间杂交不育的具体原因。通过改良的染色体制片方法共观察了从前期I至四分孢子时期的486个花粉母细胞,发现辣椒花粉母细胞减数分裂行为中细胞质分裂类型为同时型,且染色体有多种异常行为。中期Ⅱ的细胞中有23.8%出现染色体滞后现象,另外,在前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ中也存在少量的染色体异常行为。末期Ⅱ中产生微核的概率为7.0%。这一结果可以较好地解释辣椒种间杂交花粉育性和结实率低的现象,为进一步创制新的种质提供一定的理论依据。     

三种核不育水稻材料花粉育性基因遗传规律的研究

本文通过对花粉不育型无融合水稻SAR—1、籼型温敏核不育水稻W6154S、川农核不育水稻(H_2S)等花粉育性遗传规律的研究,结果表明:(1)SAR—1的花粉育性受细胞核内一对主效隐性基因控制,并受到一些微效修饰基因的影响,SAR—1及其杂交后代中出现的不育株套袋结实率较高;(2)W6154S花粉育性受细胞核内两对主效隐性基因控制和一些微效修饰基因作用,受环境条件(主要是温度)的影响较大,W6154S本身及其杂交后代中的不育株套袋自交结实率较高;(3)H_2S的花粉育性受细胞核内一对隐性基因支配,H_2S本身及杂交后代中的不育株均属无花粉型,受环境影响小,套袋不结实。     

Cucumis hystrix Chakr.×黄瓜种间杂种F1及其双二倍体细胞遗传学特性及花粉育性研究

研究了野生种Cucumis hystrix(2n=2x=24)与栽培黄瓜C. sativus L.(2n=2x=14)种间杂种F1(2n=2x=19)及其双二倍体(2n=4x=38)自交S1～S4代的细胞遗传学特征及花粉育性.结果表明减数分裂中期Ⅰ,杂种F1代花粉母细胞(pollen mother cell,PMC)染色体主要以单价体存在,染色体构型为16.75 Ⅰ+0.5Ⅱ+0.25Ⅲ+0.13Ⅳ;双二倍体染色体构型以二价体为主,伴随着自交,平均每个PMC所含二价体比例逐渐增加,非二价体配对比例减少.四分体时期,F1代不能形成正常的四分孢子,主要以多分孢子形态存在;双二倍体以四分孢子为主,并随着自交世代的增加,其比例增高.花粉育性观察发现,随着自交世代的增加,双二倍体花粉育性呈增高趋势.以上结果暗示,双二倍体在遗传上逐渐趋于稳定;双二倍体PMCs在后期Ⅰ和Ⅱ普遍含有落后染色体、染色体桥及染色体不均等异常现象,可能是导致其花粉育性较低的原因.     

玉米S型细胞质雄性不育与恢复花粉中基因表达差异分析

以近等基因系S-Mo17Rf3Rf3和S-Mo17rf3rf3为材料,通过抑制消减杂交对S(Rf3)和S(rf3)花粉中差异表达的基因进行了研究.结果表明,玉米(Zea mays L.)S(Rf3)和S(rf3)花粉中存在与信号传导、膜系统形成、花粉的成熟以及抗细胞衰老等细胞和生理活动相关的基因表达的差异,但没有发现参与糖代谢、淀粉合成及其转运相关基因的表达差异.O-乙酰半乳糖胺转移酶(O-linked GlcNAc transferase,OGT)基因在Rf3花粉中表达累积.依据OGT基因的功能及其在玉米不同育性花粉中的表达模式,推测OGT受糖类物质诱导表达并与S(Rf3)配子的育性恢复有关.这一假说还有待进一步实验证实.     

朝鲜蒲公英花粉败育的细胞学研究

为从细胞水平探明朝鲜蒲公英花粉败育的原因,通过卡宝品红染色和石蜡切片法观察花粉母细胞减数分裂行为及雄配子发育过程。结果表明：花粉母细胞减数分裂过程中存在大量落后染色体、染色体桥、断片、染色体分离不同步以及不均等分裂等异常情况,染色体行为异常导致四分体时期出现二分体、三分体、含微核的异常四分体以及多分体等现象;朝鲜蒲公英成熟花粉为3–细胞型,存在多核的异常花粉粒。综合分析,认为朝鲜蒲公英花粉母细胞减数分裂异常和雄配子的生殖核异常发育是导致花粉败育的主要原因。     

小麦单细胞培养的研究——再生植株后代花粉母细胞染色体行为与花粉粒育性

在单细胞培养再生植株后代农艺性状和产量性状研究基础上 ,进一步对再生植株后代的花粉母细胞染色体行为和花粉粒育性进行研究。结果表明 ,花粉母细胞染色体行为发生异常 ,出现落后染色体、环形染色体、染色体桥、断片和粘连以及花粉母细胞仅发生核裂、三极纺锤体、多分体等 ,其中多以落后染色体花粉母细胞出现的频率为最高 ,早期世代为 8.0 3 %～ 51.11% ,随着繁殖世代的增加 ,这种异常的比率逐渐降低 ,到高世代 ( SCC6代 )仅为 0 .50 %～ 9.80 %。花粉粒育性分析结果表明 ,尽管早期世代花粉母细胞发生异常的比率较大 ,但各株系的可育花粉粒比例都在 60 %以上 ,并且均表现为正常结实 ,未发现不育现象。随着世代增加 ,育性也在不断改善 ,高世代绝大多数株系可育花粉粒的比例都在 98%以上。再生植株花粉粒的育性与花粉母细胞染色体变化密切有关     

栽培稻种间杂种不育性初步研究

栽培稻种间杂种不育是从非洲栽培稻向亚洲栽培稻转移有利基因及利用栽培稻种间杂种优势的最大生殖障碍,为克服栽培稻种间杂种不育障碍以充分、合理利用非洲栽培稻的有利基因,1999年至2001年在海南三亚用9个粳型亚洲栽培稻品种与2个非洲栽培稻品种杂交的17个F1组合,及与相应亚洲栽培稻回交的BC1F1为基本材料研究表明,F1所有组合均高度不育,回交一代花粉育性也很低,为0%～5.75%;在群体较大的BC1F1组合IRGC 102203/IRAT 216∥IRAT 216中选育性最高的1株(32.10%)自交得76株BC1F2,平均花粉育性为89.2%,之后种成76个BC1F3株系,每株系随机取1株自交至BC1F5,BC1F5的花粉及小穗育性基本正常,再随机取23个株系与IRAT 216测交,BC2F1的花粉和小穗育性均表现为半不育.说明这23个株系均带有来自非洲栽培稻亲本IRGC 102203的不育基因,不育基因同时作用于雄配子和雌配子,杂种不育的遗传模式主要表现为"单位点孢子体-配子体互作不育",经一代的选择和淘汰,育性基本恢复正常.大规模的回交转育育性基因及回交高世代QTL分析(AB-QTL)以更好地研究杂种不育的遗传规律及克服对策的研究工作正在进行中.     

远缘杂交草莓后代花粉特性研究

以二倍体野生草莓与八倍体栽培种草莓进行杂交,本研究以绿色草莓、宁玉2个品种为杂交试材,研究子代花粉生活力对后代育性的影响。结果表明:宁玉及绿色草莓花粉生活力最高,花粉萌发率达到92%,其子代花粉活力偏低,花粉萌发率在20%以下;宁玉每枚花药中花粉数量为1.98万粒,绿色草莓每枚花药中花粉数量为1.07万粒,其杂交子代每枚花药花粉数量平均为1 741粒,明显偏低。由此可见,二倍体与八倍体杂交后代花粉生活力均偏低,会影响其后代果实结实率,后期工作将通过染色体加倍手段获得高倍体可育后代。     

甘蓝型油菜与黑芥种间杂种的合成

为利用黑芥抗病基因进行甘蓝型油菜遗传改良,采用胚培养方法克服种间杂交生殖隔离障碍进行黑芥与4个甘蓝型油菜品种之间的杂交.结果表明:以2.5％～5.3％的频率获得了以黑芥为母本、甘蓝型油菜为父本的4个杂交组合的三倍体杂种;以0.4％的频率获得了以陕油5号为母本、黑芥为父本的三倍体杂种,并采用基因组原位杂交进行了杂种的鉴定.通过秋水仙碱处理三倍体的方法成功地获得了相应的双倍体杂种.三倍体杂种主要性状表现出双亲的中间型,花粉无育性.经染色体组加倍所得的双倍体与相应的三倍体相比表现出生长旺盛性特点,花粉育性得到一定恢复.双倍体的获得为进一步将黑芥抗病基因引入甘蓝型油菜提供了条件.     

小麦—滨麦—偃麦草三属杂交后代的细胞遗传学和形态学研究

对小麦—滨麦—偃麦草三属杂交后代进行了形态学、育性和细胞遗传学研究。结果表明 :三属杂种杂交结实率较低 ,平均为 2 1 .8%。F1 自交结实率很低 (平均 2 .6% ) ,形态介于双亲之间 ,生长旺盛 ,熟期晚 ,具有较强的杂种优势。 F2 、F3出现严重分离。 F1 根尖体细胞染色体数为 2 n=5 6,花粉母细胞减数分裂中期 平均构型为 1 2 .2 3 2 1 .0 6 0 .2 3 0 .1 3 0 .0 3 0 .0 2 ,同时出现大量多价体。说明普通小麦近缘种属染色体组 J和 E、St的部分染色体之间能形成不紧密的配对。PMC后期 ,有落后染色体排列在赤道板上 ;末期 、末期 分别出现大量的二分孢子带微核和四分孢子带微核现象。这是 F1 育性极低的原因     

植物三体n+1雄配子传递率降低的原因分析

从减数分裂、花粉生活力及花粉败育三个方面对植物三体额外染色体通过雄配子传递率降低问题进行了分析。