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。     

高温诱导牡丹产生未减数花粉

以5年生'凤丹'牡丹为试验材料,在掌握花粉母细胞减数分裂进程的基础上,使用"树木非离体枝芽加热处理装置"(ZL200610113448.X)施加高温处理,诱导花粉染色体加倍,建立了适宜牡丹花粉染色体加倍的技术体系.结果表明,花粉母细胞减数分裂进程和花蕾的外部形态及花药颜色变化有一定相关性,当花蕾处于"小风铃"至"大风铃...     

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。     

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。     

西瓜花粉母细胞减数分裂进程观察

减数分裂是有性生殖的关键过程,而西瓜中花粉母细胞的详细减数分裂全过程仍未知。以可进行高效稳定遗传转化的野生型西瓜种质'ZTC'的雄花花序为研究材料,采用DAPI荧光染色及压片技术对西瓜花粉母细胞减数分裂进程进行了系统观察研究。结果显示,西瓜减数分裂中细胞质分裂是同时型的,胞质分裂直到第二次减数分裂结束才发生,形成四分体。这与大多数双子叶植物相同。整个西瓜花粉母细胞减数分裂遵循双子叶植物减数分裂发育规律,在整个减数分裂进程中,减数第一次分裂前期经历时间较长,减数第二次分裂前期较短。基于对西瓜花粉母细胞减数分裂进程与花蕾直径相关性的分析,可直接从花蕾直径长度、花药颜色等外观形态学特征来判断植物体内花粉母细胞减数分裂所处的时期。不仅从细胞生物学水平阐明了西瓜减数分裂全过程,丰富了西瓜生殖生物学相关研究内容,而且进一步为西瓜杂交育种及育性分析等有性生殖生物学研究提供了细胞学理论基础与技术支持。     

亚洲百合花粉染色体加倍的研究

以亚洲百合俄维侬幼嫩花蕾为材料,采用不同浓度秋水仙碱溶液处理幼嫩花蕾来得到染色体加倍的2 n花粉。观察花粉母细胞减数分裂过程,探讨其减数分裂过程与花蕾大小的对应关系,确定诱导2 n花粉的有效时期。结果表明:花蕾长度为1.0~2.4 cm时是2 n花粉的有效诱导时期,以0.1%的秋水仙碱溶液连续注射处理3 d,效果最佳,诱导率高达33.2%。     

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。     

芹菜花粉母细胞减数分裂观察

以中国芹品种铁杆芹花蕾为材料，采用改良卡宝染色压片法对芹菜花粉母细胞减数分裂进行了细胞学研究。结果表明：花粉母细胞减数分裂为胞质同时型，四分体为正四面体型或十字交叉型，     

影响百合游离小孢子活力与发育因素分析

为建立百合游离小孢子培养体系,该试验以1个野生种和5个杂种系共6份百合为试材,对小孢子发育阶段与花蕾及花药外部形态的关系、游离小孢子培养的培养基类型及基因型对小孢子发育与活力的影响进行了研究。结果表明:小孢子处于单核期的花蕾长度因不同基因型而异。处于单核期的花药颜色均为浅黄色,花粉颜色为淡黄色,可作为采样适宜期表型指标。与NLN和PG-96M培养基相比,百合不同基因型的游离小孢子在FHG培养基中能保持较高的活力且能诱导小孢子分裂。因此,FHG培养基可作为百合游离小孢子培养的首选基本培养基。不同基因型花粉母细胞减数分裂的异常率与杂合度、小孢子的发育及活力紧密相关,岷江百合(Lilium regale Wils.)及‘Tresor’在培养期间花粉母细胞减数分裂异常率低、小孢子活力较高且活力下降速度较慢;杂合度高的品种‘Robina’则异常率较高、活力下降较快。因而染色体异常率低的野生品种和亚洲百合品种更适合作为百合游离小孢子培养的首选材料。     

同源四倍体胡萝卜的减数分裂行为观察

 以花药培养获得的同源四倍体胡萝卜（2n=4x=36）植株为试材,对其花粉母细胞减数分裂行为观察,发现其与正常二倍体胡萝卜存在较大差异：前减数分裂间期及前期Ⅰ发现部分花粉母细胞具有多核仁现象;终变期、中期Ⅰ除二价体外,还观察到单价体及多价体联会形式;中期Ⅰ、中期Ⅱ,分别有23.00%和32.29%细胞存在一些染色体（1～6条）未排在赤道板上;中期Ⅰ染色体平均构型为0.86Ⅰ+4.01Ⅱ+2.99Ⅲ+1.89Ⅳ+0.81Ⅴ+1.09Ⅵ;后期Ⅰ、后期Ⅱ均观察到落后染色体或染色体桥现象,以及染色体分离多极化现象。由于其异常减数分裂行为,造成了四倍体胡萝卜的配子多样化,花粉畸形,育性低。     

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)。     

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%。     

桃雄性不育的表现形式及其败育途径

研究了桃［Ｐｒｕｎｕｓ ｐｅｒｃｉｃａ Ｂａｔｓｃｈ（Ｌ．）］２３个品种花粉发生发育和花粉败育过程中细胞形态学上的变化特征。结果表明：桃雄性不育的主要表现形式为空粒花粉和花药空囊及花粉形似发育正常，但生活力极低。导致空粒花粉产生的主要途径：①花粉母细胞减数分裂不正常；②花粉处于单核晚期至二核早、中期绒毡层细胞发生液化、增生现象。空囊产生的主要途径：①四分体至单核早期绒毡层细胞体积发生明显的增大、液化；②绒毡层细胞在四分体至单核早期发生增生；③造胞细胞或花粉母细胞生长发育不良。     

早生黄金梨雌雄性细胞发育及其对应关系

以早生黄金梨为试材,运用石蜡切片法对雌雄性细胞的发育进行细胞学观察,探讨了它们的发育规律及其与外部形态的相关性。结果表明,1)早生黄金梨的花药为4室;药壁发育属双子叶型;腺质绒毡层;小孢子母细胞减数分裂为同时型;开花前7～9d花粉成熟,成熟花粉为2-细胞型。2)大孢子母细胞减数分裂形成的4个大孢子呈直线排列,其中合点端的大孢子具功能,经过3次分裂后,于开花当天形成成熟八核胚囊;胚囊发育属蓼型。3)在发育过程中,不仅雌雄性细胞的形成之间有比较稳定的对应关系,而且它们与花芽或花的外部形态特征之间也有着相对稳定的关系。根据它们的时序性对应关系,可以通过花芽或花的外部形态特征来对其内部的性细胞发育进程进行即时判别。     

番茄花药发育中多糖和脂滴的分布特征

花药发育中的营养物质转运和转化规律很复杂。采用组织化学方法对番茄花药发育中的多糖和脂滴分布特征进行了分析。结果显示:造孢细胞时期仅花药药隔细胞中有较多淀粉分布。小孢子母细胞的胼胝质壁呈现明显多糖特征,药隔细胞中的淀粉减少。减数分裂后四分体时期的花药中营养物质没有明显变化。在游离小孢子发育早期,药隔细胞中淀粉数量又增多;游离小孢子的花粉壁局部呈现多糖特征。到小孢子发育晚期,液泡化小孢子中既没有淀粉也没有脂滴,仅在花粉壁部位仍显示了多糖特征;药隔细胞中的淀粉数量明显减少,此时绒毡层细胞变形、退化。小孢子分裂后,二胞花粉中先出现一些脂滴。伴随着花粉的发育成熟,又出现了大量的淀粉。开花时花药表皮细胞中也聚集了较多的脂滴。番茄花粉中先积累脂滴、后积累淀粉、以及成熟花粉中积累大量淀粉和脂滴的现象是其花粉发育中营养物质代谢的特征,呈现出不同植物的特异性。     

火龙果的小孢子发生和雄配子形成

采用石蜡制片和临时压片的方法观察了光明1号火龙果(Hylocereus undatus Britt.et Rose)的小孢子发生与雄配子形成。结果表明,花药4室,中层分化于次生造孢时期,消失于四分体时期。绒毡层为腺质型,在小孢子母细胞减数分裂时期发育达到顶峰,后逐渐退化,至2-细胞花粉时期完全消失。小孢子母细胞减数分裂为同时型,四分体多数为四面体型,少数为左右对称型。花粉粒正圆形,具3条萌发沟,成熟的花粉粒为3-细胞型。     

Anther wall development,microsporogenesis and microgametogenesis in male fertile and sterile chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium Ramat., Asteraceae)

Anther wall development, microsporogenesis and microgametogenesis were compared between a normal male fertile chrysanthemum cultivar ‘NJAU04-29-2’ and the two male sterile selections ‘rm20-11’ (anther indehiscent) and ‘NJAU05-52-2’ (anther aborted). In both of the two male sterile types, the tapetum enlarged abnormally and showed signs of disorganization of walls at the onset of meiosis, the pollen was aborted, the anthers appeared shrunken, and the anther vascular bundle and connective tissue were degenerated by anthesis. In ‘rm20-11’, the two smaller pollen sacs began to degenerate at the microsporogenesis stage, so that only one or two microsporangia developed, while in ‘NJAU05-52-2’, only one or two microsporangia were formed following the archesporial cell stage, and most of the microspore mother cells degenerated during the course of meiosis.     

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。     

药用栀子和二种观赏型栀子的细胞学研究

采用压片法对药用栀子、狭叶栀子及大花栀子的花粉母细胞减数分裂及核型进行了研究。结果表明:3种栀子的绝大多数花粉母细胞减数分裂过程中染色体的行为正常,仅在3种栀子少数花粉母细胞中观察到落后染色体和染色体桥等异常行为;药用栀子的花粉粒育性最高,约为99%,狭叶栀子的花粉粒育性较低,约为45.5%,而大花栀子的花粉粒育性最低,为39.5%;3种栀子的染色体数目均为2n=2X=22,其中药用栀子的核型公式为K(2n)=2X=22=2x=4m+7sm,其核型为"3B"型,狭叶栀子的核型公式为K(2n)=2x=22=6m+5sm、大花栀子的核型公式为K(2n)=2x=22=7m+4sm,后2种观赏型栀子的核型均为"2B"型。