中国春小麦(6x)×苏联球茎大麦(4x)异源二体附加系的细胞遗传学研究

本研究用细胞学方法观察了6个普通小麦品种一中国春(Triticum aestivum L.2n=6x=42)×苏联球茎大麦(Hordeum bulbosum L.2n=4x=28)异源二体附加系的减数分裂染色体配对及其分离行为,并调查了各个附加系的稳定性。结果发现:所有附加系的减数分裂染色体配对都受到附加的球茎大麦染色体的影响,其中A3附加系受影响最大,平均每细胞有2.02个单价体和4.01个开口二价体,其它五个附加系影响较少,单价体和开口二价体数分别变化在0.20—0.6 4和1.53—2.60之间。此外,一些附加系的花粉母细胞在减数分裂后期有落后染色体,一些落后染色体发生了提前分离;另一些花粉母细胞在末期具有微核。本试验还发现各附加系间稳定性差异很大,A1、A2、A3、A4、A5和A6附加系的稳定分别为16.7％、82.6％、28.0％、92.9％、80.0％和66.6％。根据本试验减数分裂染色体行为观察,认为附加系中球茎大麦染色体的丢失起始于减数分裂,起因于减数分裂的不同步和染色体配对的减少。     

普通白菜同源四倍体花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育研究

应用H33258荧光染色法研究普通白菜小孢子再生四倍体植株花粉母细胞减数分裂和雄配子体发育过程。结果表明:四倍体白菜花粉母细胞减数分裂过程及各时期染色体形态等变化与二倍体植株相似;4条同源染色体中期Ⅰ可出现四价体、二价体或配对二价体、少量三价体和单价体;终变期四价体呈棒状、环状、V形、L形、U形、S形、Y形等多种构型;中期Ⅰ多数细胞中出现10个四价体或配对二价体,个别细胞中出现多价体或单价体。四分体排列方式有垂直型和四面体型;花粉母细胞减数分裂的胞质分裂方式为同时型;成熟花粉粒为三核型,包括1个营养核和2个精核,具四萌发沟。从后期Ⅰ到末期Ⅱ,甚至小孢子有丝分裂,整个分裂过程中均观察到落后染色体等非正常染色体。     

普通小麦与簇毛麦杂种后代的细胞遗传学研究

本研究直接用普通小麦作母本与簇毛麦杂交并用普通小麦回交,成功地获得了它们的F_1、BC_1和BC_2。F_1植株的体细胞染色体数与理论值相符:2N_(F1)=N♀+N♂。来自双亲的染色体在PMC的MI以单价体构型为主,但在DV中还可看到棒状甚至环状二价体,在ABV、AGV和ABDV中的二价体、三价体和四价体数均高于其母本物种的单倍体AB、AG和ABD中的相应数值,从而推测可能存在V组与A、B、D组染色体间的同源转化配对。虽然普通小麦比四倍体小麦更难与簇毛麦杂交,但以普通小麦作原初杂交母本的BC_1,中已出现部分可育植株,并出现了一些2n等于或接近49的植株,它们的PMC在MI有20个左右二价体和5—7个单价体。在BC_2中,2n数迅速趋近42,其育性及农艺性状迅速恢复,并已较快地分离出在整套普通小麦染色体上添加了个别簇毛麦染色体或与簇毛麦个别染色体发生了置换或易位的植株。因此,为将簇毛麦种质较快地导入普通小麦,用普通小麦作原初杂交母本比用四倍体小麦更为有利。     

中国春-柱穗山羊草杀配子染色体2C附加系与小麦-冰草附加系杂交F2的细胞学特性

 【目的】对5个小麦-冰草附加系与中国春-杀配子染色体2C附加系杂交F2的减数分裂进行观察,分析杀配子染色体在小麦-冰草附加系背景下诱导染色体变异的有效性,为获得小麦-冰草染色体易位奠定基础。【方法】杂交F2植株幼穗减数分裂染色体行为观察采用常规细胞学方法,冰草P染色质的检测采用GISH方法。【结果】杂交F2PMC减数分裂中期普遍观察到多个单价体、多价体以及落后染色体和断片,多数组合观察到染色体桥,个别组合出现单价环状染色体。杂交F2减数分裂染色体存在异常现象：平均36.5%的细胞中有多个单价体,15.8%的细胞含有多价体,31.6%和11.7%的细胞中含有染色体断片和桥,四分体时期存在微核、多裂和四分孢子退化现象。F2植株的自交结实率平均为31.47%。对部分F2植株的减数分裂细胞GISH检测表明,P染色体多为单体附加,有2.7%的植株可能产生染色体易位。【结论】较高频率的染色体断裂和部分配子致死是杀配子染色体诱导变异的典型特征,柱穗山羊草2C杀配子染色体在小麦-冰草附加系背景下能够有效诱导染色体产生结构变异,这种诱变作用和频率在不同附加系背景下存在差异。     

普通小麦与华山新麦草衍生后代的农艺性状和细胞遗传学研究

对中国春ph2b突变体(CSph2b)与华山新麦草属间杂种F1的衍生后代(BC2和BC1F1)进行了细胞学观察和田间农艺性状调查。其主要结果为:①染色体数目从2n=42-52之间变化,其中2n=45出现频率最高,为20.27%,而2n=51最低,仅有0.66%;②大部分植株有较多单价体;③在染色体数目较多的植株中,能够观察到三价体、四价体、落后染色体、三分孢子体、微核以及染色体桥;④部分植株表现高抗条锈病和赤霉病;⑤各个性状的变异系数都大于亲本的变异系数,分蘖的变异系数最大;⑥2n=42和2n=44的植株细胞学相对稳定,为获得华山新麦草染色体的附加系、代换系或易位系等小麦遗传育种材料奠定了基础。     

棉花二倍体合成异源四倍体新种的研究

各国棉花育种工作都在开展野生二倍体棉种的利用问题。试验用二倍体亚洲棉G。arboreum 2n(2x)=26,染色体组A_2,与野生比克氏棉G. bickii, 2n(2x)=26,染色体组G杂交,获得异源二倍体杂种。因二者亲缘关系最远,杂种高度不育。对A_2×GF_1PMC减数分裂观察,M_2染色体大都不配对,二价体变幅1—6对,并出现三价体,染色体构型为1.64Ⅰ+4.0Ⅱ+0.4Ⅲ。平均交叉频率为1.07个。由于四分体发育不正常,形成畸形败育花粉,导致杂种F_1高度不育。对A_2×G F_1进行染色体加倍,合成异源四倍体,观察F_2PMC减数分裂时,染色体数为52条。MI,大都配对,交叉频率为1.83,大多数为环状二价体。染色体构型为:2.75Ⅰ+24.5Ⅱ+0.25Ⅲ。其中完全配对成26个二价体的细胞数占30％。后期Ⅰ,染色体平均分配,两级各有26条,形成正常的四分体,花粉生活力达89％杂种植株育性恢复,每株结铃平均为33个,每铃种子平均9.1粒,为人工合成异源四倍体新种质     

四倍体节节麦的染色体配对试验

节节麦是普通小麦D染色体组的供体,研究利用节节麦的优良遗传变异特性,对于改良现代普通小麦品种具有重要意义。试验以同源四倍体节节麦为材料,采用常规压片法观察了花粉母细胞的减数分裂染色体配对。结果表明,同源四倍体节节麦花粉母细胞的减数分裂中期Ⅰ染色体的配对构型比较复杂,有单价体、二价体及三价体、四价体等多价体,但仍以二价体为主。     

二、四倍体青花菜花粉母细胞减数分裂比较

观察二、四倍体青花菜花粉母细胞减数分裂过程并对分裂各时期参数进行统计分析.结果表明,同源四倍体花粉母细胞减数分裂过程与二倍体相比,中期Ⅰ染色体构型复杂,有多价体、四价体、三价体、二价体和单价体;中期Ⅰ及中期Ⅱ有部分染色体没有排列在赤道板上;后期Ⅰ及后期Ⅱ出现落后染色体、染色体桥及断片;后期Ⅱ和末期Ⅱ有染色体不同步分离及不等分裂的现象;四分体时期还出现二分体、三分体、含微核的异常四分体及多分体.同源四倍体花粉母细胞减数分裂平均异常频率高达31.5%,二倍体则只有10.2%的细胞表现异常,说明同源四倍体遗传稳定性比二倍体差,减数分裂不正常是同源四倍体青花菜育性降低的细胞学原因.     

二、四倍体青花菜花粉母细胞减数分裂比较

观察二、四倍体青花菜花粉母细胞减数分裂过程并对分裂各时期参数进行统计分析.结果表明,同源四倍体花粉母细胞减数分裂过程与二倍体相比,中期Ⅰ染色体构型复杂,有多价体、四价体、三价体、二价体和单价体;中期Ⅰ及中期Ⅱ有部分染色体没有排列在赤道板上;后期Ⅰ及后期Ⅱ出现落后染色体、染色体桥及断片;后期Ⅱ和末期Ⅱ有染色体不同步分离及不等分裂的现象;四分体时期还出现二分体、三分体、含微核的异常四分体及多分体.同源四倍体花粉母细胞减数分裂平均异常频率高达31.5%,二倍体则只有10.2%的细胞表现异常,说明同源四倍体遗传稳定性比二倍体差,减数分裂不正常是同源四倍体青花菜育性降低的细胞学原因.     

小麦与八倍体小偃麦杂种结合辐射诱导后代的细胞学分析

为了转移偃麦草属的有利基因,利用西南推广的小麦品种川麦107为母本,来源于中间偃麦草和长穗偃麦的两个八倍体小偃麦杂交所得的F1为父本。对其杂种F2代种子进行辐射处理,然后开放授粉自交多代,大群体混合选择。在F2M6世代,随机选择148个单株进行花粉母细胞减数分裂观察和分析。结果表明:在该世代染色体数目变化为41～46条,有相当一部分材料在细胞学上基本稳定,它们的减数分裂细胞中期Ⅰ中绝大多数细胞的染色体以二价体形式存在,减数分裂正常。但也有一些材料在减数分裂中期Ⅰ出现较高频率的三价体,四价体,甚至多价体,并伴随有较多的单价体,某些细胞中存在减数分裂异常现象,如染色体桥,易位环,落后染色体等,表明极有可能从这些材料中筛选出易位系。另外还分离出十多个可能的小麦-偃麦草附加系。     

人工合成甘蓝型油菜减数分裂中的染色体行为观察

以白菜(Brassica rapaL.,2n=20,AA)为母本,芥蓝(B.oleraceaL.,2n=18,CC)为父本,通过种间杂交、子房培养和染色体加倍,获得新合成甘蓝型油菜(B.napusL.,2n=38,AACC)株系35个。细胞学观察结果表明,新合成甘蓝型油菜的花粉母细胞(PMCs)内染色体在早双线期聚集成两个染色体群,具有较为明显的界限;随后逐渐形成单个二价体,直至终变期产生全部19个二价体,或一些四价体和二价体;在个别PMCs内19个二价体呈9∶10的分开排列;在后期Ⅰ/末期Ⅰ以及第二次减数分裂过程中,染色体分离较为正常。在讨论中提出甘蓝型油菜的染色体在长期的进化过程中所产生的结构变异可能主要来自于A、C基因组内部染色体间交换的假说。     

甘蓝型油菜与诸葛菜属间五倍体后代非整倍体的细胞遗传学研究

甘蓝型油菜与诸葛菜属间五倍体后代的细胞学观察结果表明,非整倍体中体细胞或花粉母细胞(PMCs)出现47、44和41条染色体的频率均高于其他类型的细胞.除了2n=38的植株外,其余均为混倍体.在2n>38的花粉母细胞中,附加的异源染色体经常落后于后期核外而呈现染色体消除现象.在减数分裂的第一次分裂时期,多数PMCs趋向于均衡分离.另外也观察到后期Ⅰ细胞一极出现17或18条染色体的特殊分离方式.对PMC后期Ⅰ细胞核以及雌雄配子的组成及比例的研究也发现,在2n=44和41的植株中存在染色体的消减现象,雄配子染色体消减的速率快于其余两种情况.而且低染色体数目配子(n=22～19)具有更高频率传递给后代.根尖的体细胞中存在染色体消除现象.     

二倍体和四倍体结球甘蓝减数分裂观察

观察了二倍体和同源四倍体结球甘蓝花粉母细胞减数分裂过程。结果表明:与二倍体相比,同源四倍体终变期染色体构型复杂,有四价体、三价体、二价体和单价体出现;中期Ⅰ及中期Ⅱ有个别染色体游离于赤道板外;后期Ⅰ出现落后染色体、提前解离的姊妹染色单体及染色体的不均衡分离;后期Ⅱ每极染色体数目变化较大;花粉的整齐度和生活力明显降低;讨论了造成四倍体结球甘蓝花粉育性比二倍体低的细胞学原因。     

The Meiotic Behavior of an Alien Chromosome in Triticum aestivum-Haynaldia villosa Monosomic Addition Lines

By the combination of cytological analysis and using genomic in situ hybridization technique to identify an alien chromosome in wheat-Haynaldia villosa monosomic addition lines, we studied the meiotic behavior of the alien chromosome. The results indicated that the frequency of bivalent pairing was lower than the value expected in PMCs of two monosomic addition lines, the frequency of wheat chromosomes unpairing increased, and the wheat homologous chromosome pairing was interfered with by the added chromosome 6V at metaphase I. The chromosome 6V lagged in 20.3% -29.3% of PMCs, sister chromatids 6V early divided in 29.0% - 34.1% of PMCs, the single chromosome 6V in 18.2% - 26.1% of PMCs went to a pole randomly,the breakage frequency of chromosome 6V was 1.2% - 2.9%. Meanwhile, it was also found that several wheat chromosomes showed earlier division, lagging and breakage in a few PMCs. It revealed that the added chromosome 6V influenced the behavior of wheat chromosomes at anaphase. It was also found that the translocation was produced between 6V and wheat chromosomes in 1.2% of PMCs. It offered evidence for translocation between wheat and Haynaldia villosa 6V chromosomes.     

利用近缘种属创造小麦抗白粉病新种质（2）八倍体小簇麦与普通小麦杂交导入抗病基因

应用八倍体小麦－簇毛麦和普通小麦杂交、回交，试图将其抗白粉病基因导入普通小麦。通过细胞学分析和染色体分带分析证明双二倍体小簇麦含有５６条染色体，其染色体组为ＡＡＢＢＤＤＶＶ，其与普通小麦的杂种Ｆ＿１代减数分裂的中期Ｉ二价体数目常少于２１对，单价体数目常多于７个，并出现三价体、四价体和少量五价体。应用生物素标记的簇毛麦总ＤＮＡ探针对小簇麦杂种进行染色体原位杂交，能够清楚检测出簇毛麦的染色体，双二倍体小簇麦含有１４条簇毛麦染色体，９４００９—５—４含有Ｖ＿２，Ｖ＿３和Ｖ＿４３条簇毛麦染色体，９４００９－５－９含有１条簇毛麦的Ｖ＿６染色体。目前已选育了优良抗病品系，经温室和田间人工接种鉴定，表现高抗小产白粉病。     

硬粒小麦-簇毛麦双二倍体与普通小麦杂种F1的花粉母细胞减数分裂行为的研究

用普通小麦与硬粒小麦 -簇毛麦双二倍体杂交 ,对其杂种F1的花粉母细胞中期Ⅰ的染色体配对进行了洋红染色和Giemsa -C带染色观察。结果表明虽然簇毛麦染色体在中期Ⅰ主要以单价体存在 ,但也有少量的小麦 -簇毛染色体配对 (平均每细胞为 1 1%左右 ) ,可以通过遗传重组转移簇毛麦的有利基因。这些小麦 -簇毛麦染色体配对 ,既分布在超过理论配对数的细胞中 ,也存在于少于理论配对数的细胞中 ;相反 ,超过理论配对数的染色体对不一定就是小麦 -簇毛麦染色体之间的配对 ,在少于理论配对数的细胞中 ,也不一定仅是小麦同源染色体的配对 ,同样包含有少量的小麦 -簇毛麦染色体配对。因而 ,用传统的染色法对外源物种与小麦染色体之间的配对数的估计 ,既有夸大一部分信息 ,又有掩盖一些有益信息的弊端。说明我们在用传统方法来推测远缘杂种后代中部分同源染色体配对时要持审慎的态度 ,需要用较为准确的方法来直接鉴定     

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。     

大白菜-结球甘蓝双单体异附加系的SSR鉴定及其特性

 【目的】筛选大白菜-结球甘蓝异附加系,利用SSR标记鉴定附加的外源染色体,并对异附加系特性进行研究。【方法】以大白菜-结球甘蓝异源三倍体（AAC）与二倍体大白菜（AA）回交一代的自交后代为试材,利用根尖染色体计数、甘蓝连锁群特异SSR标记等方法,筛选、鉴定大白菜-结球甘蓝异附加系。【结果】在BC1F2中筛选到2n=22的植株;该植株对位于甘蓝01连锁群的3对SSR引物和08连锁群的2对SSR引物的扩增结果与异源三倍体杂交种是一致的,而对位于其它7个连锁群的20对特异引物的扩增结果与大白菜一致,表明该植株附加的外源染色体与甘蓝的01、08连锁群相对应,为双单体异附加系;该双单体异附加系绝大多数花粉母细胞减数分裂终变期染色体构型为10Ⅱ+2Ⅰ,后期Ⅰ以11-11、10-12分离方式为主,后期Ⅱ产生了n=11配子。【结论】利用甘蓝连锁群相对于大白菜特异的SSR标记可以准确鉴定大白菜-结球甘蓝异附加系;获得了附加甘蓝01、08连锁群的大白菜双单体异附加系,为进一步合成附加甘蓝01或08连锁群大白菜-结球甘蓝单体和双体异附加系奠定基础。     

用中国春双端二体分析“云南小麦”染色体构成

 用中国春双端二体（Double ditelosomic）系列作母本分别和“云南小麦”杂交，并对所得21个组合F#-1代进行端体配对分析。其中在13个组合中观察到中国春的两个端体同时和“云南小麦”相应染色体配对形成异型三价体（ttl'）的PMC频率达77.7-93.7%，说明“云南小麦”的这13条染色体和中国春的相应染色体间的差异很小。在另外8个组合（包括2A、7A、2B、4B、5B、6B、1D、5D）中，出现ttl'、tl'+t'和t'+t'构型的PMC频率分别为35.0-73.7%、21.5-55.0%和1.0-10.0%，表明“云南小麦”这8条染色体和中国春相应染色体之间在某个臂上存在一定程度的分化。在绝大多数组合中都观察到不包含端体的三价体、四价体，这表明在“云南小麦”的某些染色体可能发生了易位变异。