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。     

高粱A2型细胞质雄性不育系小孢子发生的细胞学观察和减数分裂染色体行为分析

高粱A₂型细胞质雄性不育性（CMS）的细胞质来源于IS12662C, A₂细胞质杂交种目前已用于生产。本文以A₂/B₂V4为材料，对A₂ CMS小孢子败育过程作了细胞学观察，并对小孢子败育过程中减数分裂的染色体行为作了分析。研究发现，在A₂雄性不育系A₂V4的花药发育过程中，绒毡层细胞不形成或提前解体；绒毡层细胞畸形化；绒毡层细胞虽发育正常，但小孢子母细胞减数分裂行为异常；这些都导致小孢子退化。A₂细胞质雄性不育花粉母细胞减数分裂行为从后期Ⅰ开始出现异常，同源或姊妹染色体向两极分离时滞后或不分裂；染色体多倍化；一个细胞内出现多核和多核仁现象，最终导致小孢子败育。     

大白菜CMS96不育系和保持系电镜观察

为了研究大白菜CMS96不育系花药败育机理,采用透射和扫描电镜,观察大白菜CMS96不育系和保持系的花药发育过程、花药和花粉表面结构。透射电镜结果表明,与保持系相比,在减数分裂期,大白菜CMS96不育系绒毡层与花药壁中层分开,不育系花粉母细胞皱缩,形状不规则,空隙较大,严重影响减数分裂正常进行;在单核小孢子时期,小孢子开始液泡化,直至成熟花粉期完全液泡化为空细胞,细胞壁严重萎缩,堆积在一起,最终花粉失去功能,导致败育。扫描电镜结果表明,大白菜CMS96不育系药室内的花粉畸形,花粉粒空瘪,表现为凹陷、扁平等形状,表面纹饰也呈多种不规则形状。花粉囊不开裂,没有花粉散出。初步认为,大白菜CMS96不育系花粉的败育从减数分裂开始到成熟花粉,伴随花粉发育整个过程。大白菜CMS96不育系药室内花粉粒虽具有花粉壁的结构,但扁平、空瘪,重叠堆积在药室壁上,失去了活力,无法散开。     

高粱非迈罗型A2细胞质雄性不育系A2V4小孢子败育过程的细胞学研究

高粱非迈罗型细胞质雄性不育(CMS)系A2V4,具有来源于IS12662C不育细胞质和Chicklett细胞核背景,以A2V4组配的杂交种已用于生产。以A2V4/B2V4为材料,对A2CMS的花药发育及小孢子败育过程进行了细胞学观察研究。结果发现,在A2V4雄性不育系的花药发育过程中有大量异常现象。药室的绒毡层细胞不形成或提前解体;药室内的花粉母细胞不发育或小孢子液泡化;绒毡层细胞发育异常,出现巨型化而挤满整个药室;绒毡层细胞虽发育正常,但花粉母细胞发育异常,在造孢细胞时期即开始出现变形现象,随后发生粘连退化;绝大部分花粉母细胞不能完成正常的减数分裂过程形成四分体,导致小孢子退化。     

哈克尼西棉细胞质雄性不育系小孢子发生的超微结构观察

哈克尼西棉细胞质雄性不育(CMS)研究始于美国,因其具有不育性稳定、完全和保持系广泛等优点,受到棉花育种者的广泛重视,但其不育机理还不清楚。不同发育时期花药的细胞形态学观察,有助于了解CMS系雄性不育机理。光学显微镜下观察发现,不育系“DES-HAMS277”小孢子败育主要发生在造孢细胞增殖和小孢子母细胞形成期,且在减数分裂期彻底败育,不能形成四分体。但由于光学显微镜的局限性,对败育过程中小孢子和绒毡层在细微结构方面发生什么变化不清楚。不育系“DES-HAMS277”小孢子败育的超微结构未见报道。因此,本文以保持系花药为对照,…     

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。     

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。     

陆地棉双隐性核雄性不育系ms5ms6花药发育过程的研究

 利用石蜡切片技术从胚胎学方面对其进行研究,发现陆地棉双隐性核雄性不育系ms₅ms₆花药的败育时期是在花粉母细胞时期和小孢子发育期,以小孢子发育异常为主。败育特征为：花粉母细胞时期有少量核仁穿壁现象,还有部分小孢子母细胞出现半月形。小孢子时期出现小孢子粘连和少量的五分体,小孢子都没有刺突长出,最后解体、退化。不育花药和可育花药的绒毡层无明显差异,但不育花药的绒毡层分泌胼胝质的功能不正常。     

棉花细胞质雄性不育花药败育过程中内源激素的变化

利用酶联免疫检测（ELISA）技术,研究了棉花细胞质雄性不育系、保持系、恢复系和杂种一代花药在造孢细胞增殖期、花粉母细胞减数分裂期、四分体至小孢子释放期、花粉发育期和花粉成熟期内源吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA₃）、玉米素核苷（ZR）和脱落酸（ABA）含量的动态变化。结果表明,在保持系、恢复系和杂种一代可育花药间内源激素含量差异不明显,但在可育与不育花药间差异显著。在IAA、GA₃和ZR含量上,不育花药低于可育花药,但在ABA含量上,不育花药高于可育花药,这种差异在花粉母细胞减数分裂时期达最大值。根据内源激素的功能推测,不育花药IAA含量过低使花药淀粉积累受阻,GA₃含量不足影响花粉母细胞和绒毡层细胞的膨大,过低的ZR含量使花粉母细胞不能分裂形成四分体,过高的ABA含量促进花粉母细胞退化和死亡。     

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。     

高粱A6型细胞质雄性不育系花粉母细胞减数分裂行为的观察和分析

高粱(Sorghum bicolor L. Moench)细胞质雄性不育(CMS)有7种类型,即A₁~A₆和9E。本研究以A₆型细胞质雄性不育系A₆Tx398和相应保持系B₆Tx398为材料,对A₆型雄性不育发生的花粉母细胞减数分裂过程染色体行为进行了观察分析。与正常发育的保持系比较,A₆CMS花粉母细胞减数分裂染色体行为,在粗线期之前,光学生物显微镜下未观察到差别。从双线期开始,直到末期II观察到各种各样的异常现象。即A₆CMS花粉母细胞染色体数目比B₆ (2n=20)多一倍,前期I染色体数目为2n=40,在一个细胞中可看到20对同源染色体;后期I同源染色体在移向两极时出现染色体滞后和暂时不分离现象;花粉母细胞末期I未发生胞质分裂形成二分体,致使在前期II可看到有40条姊妹染色体,并以环形、分散形和X型分散于一个细胞中;末期II,在一个细胞内形成2个、3个或4个数目不等的染色体团,个别的可以形成染色体数目不等的三分体,而不形成四分体。A₆型CMS花粉母细胞减数分裂过程中染色体行为的异常,使其不能完成正常的减数分裂过程形成四分体,导致小孢子败育。     

Male gamete development and early tapetal degeneration in cytoplasmic male-sterile pepper investigated by meiotic, anatomical and ultrastructural analyses

Cytoplasmic male‐sterile (CMS) pepper (Capsicum annuum L.) is a useful germplasm for heterosis breeding, however, the process of male gamete development and the sterility mechanism is unclear. In the present study, the developmental sequence in CMS pepper and the causative factors responsible for pollen abortion were investigated through combined meiotic analysis, paraffin section observations, and transmission electron microscopy. Results from meiotic analysis showed that meiosis in a male‐sterile inbred line, CMS 21A, was normal, and uni‐nucleate pollen could be released from the tetrads of both CMS 21A and the fertile maintainer line 21B. However, only the uni‐nucleate pollen from CMS 21B could develop into functional gametes, while the uni‐nucleate pollen from the 21A went through a process of rupture, and the cellular components were released into the anther sac. Observations of paraffin sections viewed with the light microscope showed that the tapetum of CMS 21A at the uni‐nucleate stage swelled abnormally and was pressed against pollen grains of the locule. Further observations with transmission electron microscopy revealed that the mitochondria in CMS 21A tapetum were highly vacuolated, and there was no accumulation of sporopollenin on the surface of CMS 21A pollen, suggesting a close relationship between early degeneration of tapetum and CMS.     

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。     

Characterization for agronomic use of cytoplasmic male-sterility in sunflower (Helianthus annuus L.) introduced from H. resinosus Small

A backcrossing programme was carried out both to assess the stability of a cytoplasmic male‐sterility (CMS) source from Helianthus resinosus, designated RES1, and to incorporate it into inbred sunflower lines (HA89, RHA271, RHA801). All the progenies, grown in different environments, were completely male‐sterile. This suggests that the expression of this cytoplasm is stable. Female‐fertility of lines HA89, RHA271 and RHA801 carrying CMS RES1 were compared with those of the corresponding fertile inbred lines. There were no differences in the number of seeds per head. This indicates that female‐fertility is not affected by RES1 cytoplasm. Cytological studies showed that meiosis proceeds normally until the tetrad stage; consequently, the absence of pollen is caused by alterations that take place during postmeiotic stages. With the aim of identifying male‐fertility restorer genotypes, crosses were made between HA89 (CMS RES1) plants and different annual diploid and perennial hexaploid Helianthus species. All the diploid germplasm evaluated behaved as a CMS RES1 maintainer. However, the hexaploid species, H. resinosus, H. x laetiflorus, H. pauciflorus and H. tuberosus, restored pollen fertility in CMS RES1 plants.     

与高粱A2类型细胞质雄性不育性连锁的SSR标记的初步鉴定

高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)质核互作雄性不育类型有7种,即A1,A2,A3,A4,A5,A6和9E.对于雄性不育机理的研究以往都集中在A1类型上.本文运用SSR方法分析了高粱亲本622 A2,晋粱5号,它们的杂交种622 A2×晋粱5号,及其F2代323个单株的DNA,从60对SSR引物中筛选到与不育基因连锁的SSR标记Xtxp 65和Xtxp30,分别位于目的基因11.5 cM和20.0 cM处,其特异带型大小分别约为125 bp和250 bp.分子标记的有效利用有利于优良高粱不育系的选择,也为基于作图的基因分离奠定了基础.