水稻无融合生殖种质筛选的策略

通过无融合生殖方式固定水稻的杂种优势的是一项具有极大诱惑力但难度颇大的探索性研究,目前还未筛选到具有实用价值的水稻无融合生殖种质,禾木科植物中已经鉴定出１６６个具有无融合生殖特必的物种,包括二倍体孢子生殖和无孢子生殖,尚未发现不定胚生殖现象。     

中国水稻无融合生殖的研究进展

目前,在二倍体水平上选育水稻无融和生殖种质的难度较大,而在多倍体水平筛选水稻无融和生殖新种质已成为水稻无融和生殖研究新的生长点。研究者已明确提出水稻无融合生殖育种的主要目标,即全显性和简单性、专一性和自发性、兼有性和致死性、多倍性和杂和性。     

中国水稻无融合生殖的研究进展

目前，在二倍体水平上选育水稻无融和生殖种质的难度较大，而在多倍体水平筛选水稻无融和生殖新种质已成为水稻无融和生殖研究新的生长点。研究者已明确提出水稻无融合生殖育种的主要目标，即全显性和简单性、专一性和自发性、兼有性和致死性、多倍性和杂和性。     

异源三倍体甜菜（VVC）无融合生殖的研究

 通过栽培甜菜与白花甜菜杂交,获得了真实杂种VC88-1（VVCC,2n=36）。用栽培甜菜对其回交,合成了异源三倍体甜菜（VVC,2n=27）,它具有无融合生殖特性。异源三倍体甜菜具有两个物种的形态特征,表现为中间型,更偏向野生种。植株繁茂,叶片平展深绿色,根形不整有岔根,木质化较强。细胞学检查有丝分裂中期可清晰判定两个物种的染色体,构成独特的9长18短核型。经过几年观察选育已经选育出传递率在80%以上的无融合生殖系9个,并判定为兼性无融合生殖。利用石蜡切片研究了无融合生殖的发生过程,观察到卵细胞等8核胚囊及胚胎发育全过程,认定异源三倍体甜菜胚囊发育为蝶须型,是属于有丝分裂型的二倍体孢子生殖的无融合生殖类型。讨论了异源三倍体甜菜进一步利用的可能性。     

变叶海棠（Malus toringoides（Rehd）.Hughes）无孢子生殖的胚…

用Ｅｈｒｌｉｃｈｓ苏木精整体染色石腊切片法观察了苹果属变叶海棠（Ｍａｌｕｓｔｏｒｉｎｇｏｄｅｓ（Ｒｅｈｄ．）Ｈｕｇｈｅｓ）无融合生殖的胚胎学过程，发现其无融合生殖方式是体细胞无孢子生殖；大孢子母细胞早期或在行减数分裂前后发生退化，从大孢子母细胞到成熟胚囊期珠心体细胞均可特异化发育为无孢子生殖胚囊，无孢子胚囊发育极不规则，通常单个发生或两个以上发生而形成复合胚囊，复合胚囊通过只有１个发育分化为未减数     

大黍在水稻杂种优势利用上的潜力

针对水稻杂种优势利用需年年制种的问题，从把外源无融合生殖基因转移到水稻中以固定杂种优势的战略构想出发，论述大黍作为无融合生殖供体的优势特征和将其无融合生殖特性转移到水稻中的方法与应用，指出大黍作为无融合生殖供体，具有巨大的潜力，是比较理想、值得重点筛选的材料。     

无融合生殖——无性种子的形成过程

 无融合生殖是一种通过种子进行无性繁殖的过程。目前国际上通用的无融合生殖概念是指二倍体无融合生殖,即发生在被子植物胚珠中的不经减数分裂和受精作用而产生种子的生殖方式。尽管目前已在被子植物52个科的400多种植物中发现了无融合生殖植物,但作物中普遍缺乏无融合生殖特性。本文介绍了无融合生殖的发生类型,对无融合植物的分布情况以及近年来国内外新发现的无融合生殖种进行了归纳和整理,总结了无融合生殖的遗传学控制和分子机理研究方面的最新进展,对无融合生殖在农业中的应用和生态学意义等问题进行了讨论。     

变叶海棠（M．toringoides（Rehd．）Hughes）无融合生殖胚胎发育的特征与结果

对３ｘ变叶海棠（Ｍ．ｔｏｒｉｎｇｏｉｄｅｓ（Ｒｅｈｄ．）Ｈ．）无融合生殖作了胚胎学观察。其无融合生殖方式是体细胞无孢子生殖，胚胎发育具胚囊的复合性、起源空间多位性、发生时间的持续性与滞后性。花粉败育、无融合生殖的结果大多种子败育或早期退化。     

变叶海棠(Malus toringoides(Rehd.)Hughes)无孢子生殖的胚胎学观察

用 Ehrlichs苏木精整体染色石腊切片法观察了苹果属变叶海棠( Malustoringodes ( Rehd.) Hughes)无融合生殖的胚胎学过程 ,发现其无融合生殖方式是体细胞无孢子生殖 ;大孢子母细胞早期或在行减数分裂前后发生退化 ,从大孢子母细胞到成熟胚囊期珠心体细胞均可特异化发育为无孢子生殖胚囊 ;无孢子胚囊发育极不规则 ,通常单个发生或两个以上发生而形成复合胚囊 ,复合胚囊通常只有 1个发育分化为未减数 8核胚囊 ,有的中途相互融合而退化     

草地早熟禾胚发育类型及无融合生殖特征

【目的】通过对草地早熟禾不同时期胚囊发育过程的观察,掌握其胚囊类型和无融合生殖胚囊发育特征,为更深入了解无融合生殖的机理、选育中国本土草地早熟禾新品种提供理论基础。【方法】采用改良的石蜡切片技术,即FAA固定材料,多梯度二甲苯透明,切片厚度8 µm,苏木精（30 min）伊红（5 min）双重染色,观察并分析草地早熟禾的胚囊发育类型和特征。【结果】在石蜡切片中,观察到草地早熟禾巴润生殖过程中的5种胚囊类型,有性生殖胚囊所占比例为21.44%、体细胞无孢子生殖胚囊为49.67%、孤雌生殖胚囊为10.72%、助细胞胚胎和反足细胞胚囊分别为4.82%和7.66%,其中,体细胞无孢子生殖胚囊为主控型胚囊;草地早熟禾有性生殖胚囊为典型的蓼型胚囊;草地早熟禾同一胚珠中存在有性生殖胚囊、体细胞无孢子生殖胚囊或无配子生殖胚囊共存于一体的多胚现象,多胚出现频率为5.69%,其中,卵细胞形成的有性生殖胚囊与助细胞形成的胚囊极性相同,反足细胞形成的胚囊与卵细胞有性生殖胚囊极性相反;无孢子胚囊发育极不规则,通常单个发生或2个以上发生而形成多胚,2个胚囊并存现象居多。【结论】草地早熟禾生殖方式多样,具备有性生殖和无融合生殖2种生殖方式,为兼性无融合生殖植物,其无融合生殖方式以体细胞无孢子生殖为主,此外还有少量孤雌生殖和极少量的无配子生殖。     

同源四倍体水稻的生殖特性研究

与相应的二倍体水稻相比,同源四倍体的生殖特性发生了明显的变化,有性生殖能力明显变弱。在其花药内正常花粉粒数比较少（15.69%～29.98%）,而败育花粉粒数比较多,它们的自交结实率(17.71%～31.95%)明显下降。APIV#-[4]正常胚囊(43.0%)数少,而退化胚囊(36.0%)和变异胚囊(21.0%)数多。APIV#-[4]的花粉管在其花柱中的伸入速度明显变慢,双受精频率下降而单受精频率增加,在其自然群体中存在着胚自发现象。同源四倍体水稻有性生殖的异常可能为无融合生殖基因的表达创造了条件。     

氮离子注入对同源四倍体水稻的诱变效应

选用不同倍性的水稻进行低能氮离子束注入试验,研究离子注入后的效果与染色体组倍性之间的关系,结果表明,同源四倍体水稻比二倍体水稻对低能氮离子束注入处理更敏感;在同源四倍体水稻群体中所出现的变异频率比在二倍体水稻群体中出现的变异频率高;在经过低能氮离子束注入处理的同源四倍体后代群体中,分别筛选到结实率高达90.16%的单株和具有双胚苗性状的单株,同源四倍体水稻的高结实率特性和双胚苗特性表现出一定的可遗传性。     

水稻无融合生殖的研究动态及其进展

本文对水稻无融合生殖的意义，研究趋向及进展进行了评价。植物无融合生殖是生物学研究的新生长点，具有固定杂种优势，缩短育种周期，给常规育种带来革命等重要意义。世界上许多国家已十分重视植物无融合生殖研究，成立了国际无融合生殖研究协作网，把作物无融合生殖作为重点之一，但是国外尚未发现水稻无融合生殖材料，中国水稻无融合生殖研究者提出了固定水稻杂种优势的４个基本条件和策略，以多胚水稻为材料进行胚胎学，育种学，     

黄瓜倍性材料创制及染色体组成的FISH鉴定

【目的】黄瓜（Cucumis sativus L.）遗传基础狭窄,种质资源多样性较为有限,遗传育种研究相对落后。本试验旨在创制整倍体和非整倍体黄瓜种质材料,建立其准确的染色体组成鉴定方法,为进一步选育黄瓜各种染色体系、目标性状的染色体定位及遗传育种研究奠定基础。【方法】以华北生态型黄瓜‘长春密刺’的高代自交系为材料,0.4％秋水仙素溶液处理萌动种子,诱导染色体数目加倍。为获得同源三倍体材料,以诱导获得的同源四倍体为母本,二倍体为父本进行杂交,授粉35-45 d后采收成熟果实进行胚拯救。采用染色体计数,结合形态学、叶片气孔电镜观察,对诱导株及杂交后代的倍性进行鉴定。利用染色体特异的探针进行荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization,FISH）,通过观察特异探针在染色体上杂交信号的数目、强弱及位置,结合黄瓜的染色体形态参数,对诱导株的染色体组成进行鉴定。【结果】对经秋水仙素处理的‘长春密刺’材料进行有丝分裂中期染色体计数观察,结果显示诱导获得8株四倍体（2n=28）,3株非整倍体（2n=16,19,27）材料。将四倍体与二倍体杂交获得了三倍体材料（2n=21）。经荧光原位杂交分析,根据黄瓜着丝粒探针Type III和核糖体45S rDNA两类信号在染色体上的信号特征可以看出,与二倍体相比,三倍体与四倍体上杂交信号为倍性变化关系,进一步验证创制出的整倍性材料为三倍体与四倍体。不同倍性‘长春密刺’植株的形态学特征存在一定差异,四倍体植株的形态指标与二倍体差异显著;三倍体植株与二倍体在形态学上差异不显著;非整倍体植株与二倍体在形态学上差异也不显著,但其长势较二倍体弱,且花期推迟,雌雄花花期不遇,坐果率明显低于二倍体。经叶片气孔电镜观察,‘长春密刺’二倍体、三倍体与四倍体植株叶片气孔的大小与密度均存在差异,随着倍性提高,气孔的长度和宽度增加,而气孔密度则下降,说明形态学筛选和叶片气孔电镜观察可以作为鉴定黄瓜倍性的辅助方法。以上述两类黄瓜重复序列（Type III和45S rDNA）和染色体特异的单拷贝基因Csa006700为探针,对染色体数目为16的一株非整倍体诱导株进行染色体组成鉴定。重复序列的荧光原位杂交结果显示,额外的两条染色体为1号或2号染色体。进一步利用黄瓜2号染色体端部的基因Csa006700探针检测,发现该基因只在其中一对染色体上有信号,由此明确该材料为附加两条1号染色体的四体材料（2n=14+2）。研究表明秋水仙素不仅可直接诱导出同源多倍体,同时可诱导各种非整倍体植株。【结论】利用秋水仙素处理黄瓜萌动种子,诱导染色体倍性的变化,结合染色体特异探针的荧光原位杂交鉴定,可快速创制并筛选出各种染色体组成的特异新种质。     

沙田柚多倍体的获得与基因组原位杂交（GISH）分析

【目的】沙田柚是中国特有的柚类名优品种,但种子多,一般100粒左右。为创新三倍体无核品种积累育种材料,本研究通过实生筛选获得不同倍性沙田柚新种质,同时运用基因组原位杂交（GISH）技术分析天然与人工四倍体新种质的染色体组组成。【方法】随机采集沙田柚自然授粉果实,萌发种子检测其染色体数目获得倍性变异植株;以2x母株gDNA为探针,同获得的4x植株中期染色体杂交进行GISH分析。【结果】从6 000粒沙田柚种子中共获得三倍体5株,四倍体9株;对沙田柚天然与人工四倍体新种质的基因组原位杂交（GISH）分析表明,天然四倍体中有7株为异源四倍体,2株为同源四倍体,秋水仙碱诱导获得的人工四倍体4株均为同源四倍体;初步观察显示;与二倍体相比,四倍体植株生长缓慢,树冠较小,枝短而密生,叶片浓绿,宽度变宽,叶形指数减小,叶片厚度增加明显。【结论】多倍体单胚柚新种质的获得为进一步选育无核品种奠定了基础,同时GISH分析证实了沙田柚雌性未减数配子的存在。     

同源四倍体水稻若干性状的初步研究

通过对同源四倍体630(4)和其相应二倍体研究表明:同源四倍体630(4)种子的长、宽和千粒重显著或极显著高于相应的二倍体.同源四倍体630(4)饱满的种子仅占31.14%,极显著低于相应的二倍体.同源四倍体630(4)种子的发芽率也显著低于相应的二倍体.四倍体的剑叶长、剑叶宽显著高于相应的二倍体.但分蘖能力却降低.同源四倍体630(4)的株高显著高于630(2).四倍体水稻表皮气孔的长、宽均极显著的高于相应的二倍体.而叶绿素含量却相反,四倍体水稻叶片叶绿素含量均低于相应的二倍体.     

黑皮冬瓜同源四倍体与起源二倍体农艺性状比较

[目的]比较同源四倍体与起源二倍体黑皮冬瓜材料田间农艺性状,为优质多倍体黑皮冬瓜新品种选育及应用提供理论依据.[方法]以同源四倍体和起源二倍体黑皮冬瓜为试验材料,调查其田间叶、茎和主蔓分枝性能,花器官、果实及种子性状,并比较其性状差异.[结果]同源四倍体黑皮冬瓜叶宽、叶柄粗、叶厚和茎粗极显著大于起源二倍体,增幅分别达14.81％、33.07％、14.50％和16.15％;主蔓分枝减少27.13％,极显著少于起源二倍体;第一雄花开放天数比起源二倍体少2.2 d,第一雌花开放天数比起源二倍体少0.6 d;第一雄花开花节位平均为15.9节,比起源二倍体低6.2节,第一雌花开花节位平均为24.7节,比起源二倍体低3.7节;主蔓40节内雌花总数4.1朵/株,比起源二倍体多1.5朵/株,主蔓坐果节位平均为29.8节,比起源二倍体低6.6节;成熟雌花长度、横径和雄花花瓣比起源二倍体大;单瓜重、瓜纵径、瓜横径、肉厚、果肉硬度、肉质致密性和种腔纵径均比起源二倍体大,增幅分别达32.44％、13.95％、6.96％、15.89％、7.94％、2.22％和12.97％;单瓜种子明显变大,平均产籽量比起源二倍体少85.56％.[结论]同源四倍体与起源二倍体黑皮冬瓜材料农艺性状存在较大差异,整体性状优势明显,可作为商品种或育种中间材料用于生产.     

广东野生稻种质资源保护与育种利用

野生稻是水稻新品种选育的重要基因来源。广东自1978—1980年开展首次全国野生稻资源普查搜集以来,在野生稻种质资源保护和利用方面取得显著成效：在广州建立了国家野生稻种质资源圃和广东省水稻种质资源库,目前入圃种植保存野生稻资源5 188份、繁殖种子入库保存4 000余份,涵盖20个野生稻种;在广州和茂名各建立了1个普通野生稻原生境保护区;形成了种茎入圃、种子入库保存及原生境保护相结合的野生稻资源保护体系。利用广东野生稻资源直接或间接育成156个品种通过国家、省、地品种审定,其中18个通过国家品种审定,而且大部分品种米质达到国标、部标或省标优质3级或以上等级,说明野生稻资源在优质稻品种培育中发挥着重要作用。但广东野生稻种质资源保护与育种利用工作仍存在以下主要问题：野生稻原生境保护区布局不全面,野生稻自然生存呈现濒危趋势;野生稻资源鉴评设施设备条件不完善,深度鉴评基础薄弱,影响野生稻资源充分利用。建议加大野生稻保护与鉴评经费投入,加强野生稻原生境保护区规划建设和管理,加强野生稻资源优异种质创新、育种新材料创制和相关应用基础研究,以促进野生稻资源保护和育种利用取得更大成效。