F型小麦雄性不育系小孢子发育的细胞学观察

为明确F型小麦雄性不育系雄性败育的细胞学机理,以西农979为对照,采用醋酸洋红染色制片等方法观察花粉母细胞减数分裂、小孢子发育过程及成熟花粉粒育性表现,并套袋自交,于成熟期统计结实率。结果发现,F型小麦雄性不育系仅有2.15%的花粉母细胞减数分裂Ⅱ异常,其余绝大多数花粉母细胞减数分裂正常,但小孢子由单核期进入二核期后,生殖核和营养核先后降解,导致无核小孢子的出现,其比率为77.04%。成熟花粉粒经1% I₂-KI染色后显示异常的花粉粒比率高达94.8%,其中包括圆败、典败和染败类型,但以染败型为主。F型小麦雄性不育系套袋自交结实率为2.5%。上述三方面的研究结果彼此相符,据此认为,小孢子由单核期进入二核期后,生殖核和营养核先后降解导致无核小孢子的产生是F型小麦雄性不育系雄性败育的主要细胞学原因。     

温敏雄性不育小麦BNS366花粉败育的细胞学观察

为了明确温敏雄性不育小麦BNS366雄性败育的细胞学机理,采用醋酸洋红染色法观察减数分裂和小孢子发育过程,用1%I2-KI溶液染色进行花粉育性统计;以温敏不育系BNS和常规品种扬麦13作为对照。结果表明,BNS366的减数分裂和小孢子发育过程与BNS完全一致,即:在减数分裂过程中,中期Ⅰ染色体出现滞后现象,在形成二分体和四分体时细胞质分裂不均匀,出现三孢现象;小孢子发育过程中,只观察到单核靠边期,最后核物质解体出现空孢现象。而扬麦13在减数分裂过程中染色体表现正常,小孢子发育过程中,观察到单核期→双核期→三核期。开花期,BNS366和BNS花粉均表现典败和圆败,扬麦13可育。减数分裂表现出的异常行为是导致BNS366花粉败育的原因之一,单核靠边期是其败育的关键时期。     

同源四倍体水稻花粉的发育特征

利用激光扫描共聚焦显微技术观察了同源四倍体水稻紫粳 4x花粉的发育过程及其败育时期和方式。在成熟花粉中正常花粉只占45.5％,还有54.5％的花粉在发育过程中发生败育。在小孢子母细胞减数分裂过程中出现了一些异常现象,如染色体不能正常配对、形成异常二分体及二分体分裂不同步等现象。绝大部分花粉败育发生在单核小孢子期和二胞花粉晚期。在败育花粉中典败花粉粒占21.4％,圆败花粉粒占5.0％,染败花粉粒占28.1％。导致紫粳 4x花粉败育的原因可能是由于其染色体数目加倍,在减数分裂过程中有些染色体不能正常配对,从而进行异常分裂造成的。     

大豆雄性不育突变体NJ89-1的遗传学与细胞学鉴定

花粉发芽实验ＮＪ８９—１雄性不育度高达９９．２５％以上且稳定,人工授粉试验ＮＪ８９—１的雌性育性正常,说明ＮＪ８９—１是一个雄性不育雌性可育突变体。不育株自然授粉后代中育性分离结果表明ＮＪ８９—１雄性不育性受单隐性核基因控制。等位性测验表明ＮＪ８９—１不育基因与ｍｓ１～ｍｓ５均不等位。ＮＪ８９—１在败育时期、减数分裂、四分体形成、小孢子壁发生、花药壁发育、花粉粒形态等诸多方面与ｍｓ１～ｍｓ６突变体均存在差异,而与ｓｔ２～ｓｔ５突变体却有相似的减数分裂变异如联会异常等,但是ＮＪ８９—１的雌性育性正常,ｓｔ２～ｓｔ５突变体的雌性均高度不育。因而ＮＪ８９—１是一个既不同于ｍｓ类型又不同于ｓｔ类型的新雄性不育突变体。建议将ＮＪ８９—１雄性不育基因符号定为ｍｓ７。     

YS型小麦温敏不育系A731雄性败育的细胞学研究

为了明确YS型小麦温敏不育系雄性败育发生的具体时期和败育的细胞学机理,以温敏不育系A731和其同型保持系731B为供试材料,采用花粉粒制片和石蜡切片法,对其花药形态特征及小孢子形成和发育过程进行细胞学观察。结果表明,不育系和保持系均能进行正常的减数分裂形成小孢子;保持系731B的花药和小孢子发育正常,只有极少数后期发育不正常;不育系A731花粉不育类型为典败和圆败;单核期小孢子可正常形成核,二核期正常形成营养核和精核,但有些营养核不清晰,三核期花粉粒染色后精核呈圆形,不能形成梭形精子;二核期花药中绒毡层提前解离侵入药室,造成小孢子败育。表明该温敏不育系的败育主要发生在二核期到三核期,推测二核期是其雄性败育发生的关键时期,败育的原因可能与绒毡层结构的异常有关。     

“萍乡显性核不育水稻”细胞形态学研究初报

萍乡雄性核不育水稻,是一种自然变异株,由于在小孢子形成过程中出现各种异赏现象,进入单核期很快以各种形式败育致死,能进入双核期败育的是极少数,未见到三核期败育的花粉粒。该材料属于典败型显性雄性不育水稻。     

K型小麦雄性不育系绒毡层结构变化及相关基因的表达分析

为揭示K型小麦雄性不育系的败育时期和败育机制,以K型小麦雄性不育系K519A及其保持系519B为材料,采用半薄和超薄树脂切片法对花药绒毡层进行显微和亚显微结构观察,并对孢粉素转运相关基因RAFTIN1和绒毡层细胞降解相关基因APs在不同生育时期的表达模式进行分析。结果表明,与保持系相比,不育系花药绒毡层在四分体时期提前降解,部分绒毡层细胞脱离中层侵入药室内,发育至二核和三核期绒毡层细胞只剩下细胞轮廓和少量附着的乌氏体。不育系小孢子细胞壁在单核期开始增厚,是同时期保持系小孢子细胞壁厚度的2.35倍,发育至二核期小孢子细胞壁继续增厚,但三核期不育系小孢子细胞壁比保持系小孢子细胞壁薄,仅是保持系花粉粒细胞壁厚度的89%,并且三核期不育系花粉粒出现畸形和质壁分离的异常现象。自小孢子母细胞时期至单核期,不育系中RAFTIN1和APs基因的相对表达量都显著高于保持系,但在二核期不育系中的相对表达量显著低于保持系。推测K型小麦雄性不育系K519A的败育可能发生在四分体期和二核期。RAFTIN1和APs基因的表达模式与细胞学观察结果相契合,故推测这两个基因很可能参与了K型不育系K519A的不育过程。     

质核互作型红麻雄性不育系细胞学形态观察

为了掌握红麻质核互作型雄性不育系败育发生的时期、发生方式以及花粉发育过程,采用石蜡切片法观察其小孢子发育过程进行花粉发育时期的准确划分,为红麻杂种优势利用提供理论依据。花粉发育分为6个时期,发育天数在25-28天,不育系发生败育的主要时期为单核期。不育系和保持系均能形成四分体,但在单核期时,不育系的绒毡层退化严重,明显早于保持系,小孢子出现畸形,不能形成正常的花粉粒,导致最后败育。     

玉米雄性不育突变体ms1153的遗传分析与基因定位

以玉米雄性不育突变体ms1153为材料,通过减数分裂期花粉母细胞染色体观察和不同发育时期花药石蜡切片分析突变体不育表型产生的原因,利用F₁和F₂群体确定突变体MS1153的遗传方式和基因ms1153物理位置。结果表明,与野生型相比,突变体植株在营养生长期无明显差异,在生殖生长阶段花药不能从颖壳外露,成熟花粉粒内无淀粉积累。细胞学分析发现,突变体减数分裂过程正常,但减数分裂后绒毡层降解推迟。遗传分析表明,突变体ms1153的不育性状受1对隐性核基因控制。利用图位克隆的策略将MS1153基因定位于玉米第4染色体分子标记8243与8275之间,物理区间为221.4~226.2 Mb,此区间内没有已克隆雄性育性基因,说明MS1153是一个新的玉米雄性育性基因。     

甘蓝型油菜双显性细胞核雄性不育系Shaan-GMS雄配子发育观察

采用常规压片与冰冻切片两种方法,观察甘蓝型油菜不育系Shaan-GMS的不育株与可育株小孢子母细胞减数分裂和小孢子发育过程,以阐明小孢子败育时期和细胞学特征。植株表型上,花期可育株与不育株花器官差异较大:不育株花丝较短,花药小且干瘪,微粉或无粉,淡黄色;细胞学观察结果显示不育株的花粉母细胞能够进行正常的减数分裂,形成四分体,但在单核期开始发生异常。主要表现为小孢子从四分体中释放后无法形成正常的小孢子外壁,随后小孢子外壁、内容物和绒毡层均提早降解,只剩下空壳与残渣,药室也随之萎缩变形,最终导致花粉败育。上述结果说明Shaan-GMS为单核败育类型,可能是一个细胞核雄性不育新材料。     

丹参三倍体育性的细胞学分析

由丹参四倍体和二倍体杂交获得丹参三倍体,三倍体植株高度不育。为探讨其育性的细胞学机制,我们采用细胞学和解剖学的方法,对其花粉母细胞发育过程中的染色体和细胞学表现进行了观测。结果表明,丹参三倍体植株生长正常,在花粉母细胞减数分裂过程中存在落后染色体、染色体不均等分向两极、染色体桥等异常现象,分裂结果产生三分体、微核等,而且花粉粒形态异常,产生畸变,萌发率极低。这些说明,丹参三倍体在生长发育过程中,由于减数分裂过程中染色体数目不平衡,在减数分裂过程中产生各种畸变、异常的染色体和细胞的行为表现,是造成其不育的主要原因。本研究为丹参三倍体育性研究提供理论依据,也为丹参育种生产实践提供指导。     

西瓜第一染色体显微分离及其特异文库的构建

采用玻璃针分离法,通过显微操作系统成功地分离到西瓜(2n=22)的第一单染色体,将分离到的西瓜染色体放入0.2 mL Eppendorf管中,经去蛋白,Sau3A酶切,并在染色体DNA片段两端加上Sau3A人工接头后,进行两轮PCR扩增,得到0.4～2.0 kb之间的DNA片段.用西瓜的基因组标记成探针,与单染色体扩增产物进行southem杂交,表明这些西瓜单染色体扩增片段与西瓜基因组DNA之间有同源性,从而证明单染色体DNA确实已被成功地扩增.将第2轮PCR产物构建质粒文库,得到约20 000个重组子.这是染色体微分离、微克隆技术首次在瓜类作物中的应用,该方法为直接从西瓜单条染色体DNA文库中筛选分子标记奠定了基础,说明利用染色体显微分离、克隆技术对西瓜等瓜类作物基因组进行研究是可行的.     

水稻灌浆期耐热害的数量性状基因位点分析

 利用由98个家系组成的Nipponbare / Kasalath // Nipponbare回交重组自交系群体及其分子连锁图谱，以粒重感热指数\[（适温粒重-高温粒重）/适温粒重×100\]为评价指标，采用混合线性模型的QTL定位方法，对水稻灌浆期耐热性的主效、上位性数量性状基因位点及其与环境的互作进行分析。共检测到3个灌浆期耐热性主效QTL，分别位于第1、4和7染色体上，LOD值为8.16、11.08和12.86，贡献率8.94%、17.25%和13.50%。其中位于第4染色体标记C1100-R1783之间的QTL，没有显著的上位性和环境互作效应，表明在不同环境和遗传背景中的表达较为稳定，在水稻耐热性育种中可能具有较大的利用价值，其耐热性等位基因来自亲本Kasalath，高温热害时可减少粒重损失3.31%。位于第1染色体标记R1613-C970之间的QTL和第7染色体标记C1226-R1440之间的QTL，耐热性等位基因来自亲本Nipponbare，分别可减少粒重损失2.38%和2.92%。这两个QTL均具有与环境的互作效应，其中第7染色体上的QTL还和其他基因位点有互作。检测到8对加性×加性上位性互作QTL，分布于第1、2、3、5、7、8、10和12染色体上。没有检测到上位性QTL与环境的互作效应。     

两种磷水平下玉米苗期根系性状的QTL定位

以耐低磷性状具有明显差异的玉米自交系X178和9782为亲本构建的重组自交系为研究材料,在正常供磷与低磷胁迫下对玉米苗期根系和地上部分干重等性状进行表型鉴定和QTL定位分析。结果表明,低磷胁迫下重组自交系地上部分干重下降最多,显示低磷胁迫下玉米苗期优先确保根系生长发育。两种磷水平下共检测到9个性状的16个QTL,主要位于第1染色体上,其中,正常磷水平下富集了5个QTL的bin1.06区域、低磷胁迫下集中了3个QTL的bin1.03区域可能是含有控制根系或磷利用相关性状基因的重要染色体区域。在定位的16个QTL中,位于第7染色体的根冠比QTLqRRS7_LP可解释表型贡献率高达14.06%,且增效等位基因来源耐低磷亲本X178,表明若对该位点进行分子标记辅助选择,可能会对耐低磷性状改良具有明显的选择效果。     

兰州核不育小麦不育基因的遗传研究

利用石蜡切片显微观察、雄性不育基因遗传分析和缺体定位等方法．对兰州核不育小麦不育基因进行了遗传研究，以明确该不育基因的遗传学特性。显微观察发现，兰州核不育小麦不育系257A的不育花药各壁层组织在不同发育时期没有明显的结构发育异常现象，但不育花药的绒毡层及中层组织有延迟解体的趋势。257A与中国春等小麦品种的杂交F1结实率、F2和F1BC1代育性分离比率调查结果表明，该突变体材料不育性是受一对隐性核基因控制．不育性遗传稳定，不受小麦品种细胞质以及光、温等生态因子变化的影响。缺体分析将不育基因定位在4B染色体上。     

利用小麦660K SNP芯片分析川麦44在其衍生后代中的遗传贡献

为明确小麦骨干亲本川麦44的遗传特性,利用小麦660K SNP芯片对川麦44及其衍生品种进行解析。结果表明,川麦44在6个衍生品种中的遗传贡献率为23.77%～72.63%,平均为48.58%,衍生品种存在遗传偏亲现象。川麦44特异性标记在不同染色体和染色体组中分布不均匀,衍生品种中特异性标记数具有B染色体组A染色体组D染色体组的共同特征。在除1B和6A外的染色体上,共筛选出52个川麦44高遗传率片段,片段长度为0.10～76.20 Mb,其中5B上的片段数量最多,累计长度最大。本研究结果为进一步明确骨干亲本川麦44的重要基因组区段及其功能奠定了基础。     

基于FISH和SNP标记分析百农64对其衍生品种的遗传贡献

百农64因其抗病性好、适应性广，已成为黄淮南片麦区小麦育种的重要亲本之一。本研究将荧光原位杂交（FISH）和小麦55K SNP芯片分析相结合，对百农64及其衍生品种（百农207、百农160、华育198和04中36）和相关亲本共8份小麦材料进行全基因组分析，揭示百农64对其衍生后代的遗传贡献。结果表明，在研究材料中共鉴定出48种染色体多态类型（block），A、B和D基因组分别为18、20和10种，其中1A和6B染色体多态类型最多；在百农64和百农207中鉴定出了臂间倒位perInv6B，在5份小麦材料中鉴定到了小麦-黑麦T 1RS/1BL易位。利用55K SNP芯片在供试材料的A、B和D基因组分别获得8 504、9 726和5 093个多态性SNP标记，多态信息含量（PIC）变异范围在0.110~0.375之间，平均值为0.295；百农64特异性SNP在衍生品种的A、B和D三个基因组上的分布比例分别为54.2%、46.9%和36.5%，6A染色体比例最高（85.4%），在百农207、华育198和04中36各染色体上分布比例的平均值均超过了50.0%。整合48个细胞学和23 323个SNP标记分析显示，除百农160以外，其余3个衍生后代与百农64的遗传相似系数（GS）都超过了0.700；聚类分析结果显示百农64与其4个衍生品种聚为一类，与遗传相似系数结果一致。研究表明百农64对其衍生后代遗传贡献率较高，这为小麦种质资源利用和新品种选育过程中的亲本选配提供了理论支撑。     

香蕉胚性悬浮细胞分化能力及染色体数目变异研究

以野生阿宽蕉(Musa itinerans Cheesman,AA)、抗枯1号(Kangku 1,AAA)、大蕉(Musa Paradidiaca L.,ABB)3个香蕉品种为试材,研究其胚性悬浮细胞在长期继代培养后的分化能力和染色体数目的变异.结果表明,3个香蕉品种ECS在继代培养过程中,胚性悬浮细胞染色体数目均不稳定,染色体数目从6个到116个不等,各ECS均为整倍体和非整倍体组成的混倍体,随继代次数的增加,染色体数目变异的细胞比例随之增多,体细胞胚胎分化能力逐渐下降.野生阿宽蕉、抗枯1号和大蕉的ECS继代培养1.5 a后,细胞变异率分别为96.3％、93.0％和94.0％,而体胚分化能力分别为0.96×103、0.55×103、0.65×103个/mL PCV.试验为进一步研究香蕉ECS染色体变异机理提供新的线索.     

水稻耐金属离子胁迫的QTL分析

【目的】 本研究旨在筛选与水稻苗期耐不同金属离子连锁的分子遗传标记,为探讨水稻耐不同金属离子胁迫的遗传研究提供参考。【方法】 以典型籼粳交(春江06/台中本地1号)双单倍体(DH)群体为材料,系统考查该群体及其双亲耐4种金属离子(Fe²⁺、Cd²⁺、Al³⁺、Na⁺)胁迫的情况,利用业已构建并完善的该群体加密的分子连锁图谱,对耐这4种金属离子胁迫的QTL进行检测分析。另外,利用实时定量PCR技术检测处理前后相关基因的表达变化情况。【结果】 发现耐各种金属离子胁迫的QTL共8个,分别位于水稻第1、2、4、6、9、10和11染色体上,其中Fe²⁺处理后检测到的QTL贡献率最大,达到24.47%(阈值为7.78),位于第1染色体上RM1297–RM1061,同时对该区间与耐胁迫相关基因的表达分析发现这些基因在处理前和处理后表达水平存在不同程度的差异;Cd²⁺处理后检测到1个QTL,位于第1染色体上;Al³⁺处理后检测到QTL共5个,分别位于第2、4、6、10、11染色体上;Na⁺处理后检测到QTL有1个,位于第9染色体上。【结论】 根据不同金属离子胁迫处理后DH群体的表型差异进行QTL分析,发现耐各种金属离子胁迫的QTL共8个,并初步定位于各染色体的遗传标记区间,这为精细定位并克隆相应QTL,进而探明水稻耐金属离子胁迫QTL的分子调控机制奠定了基础。     

1RS／1BL易位对蓝粒小麦异代换染色体传递的影响

利用一个普通小麦与中间偃麦草形成的 4 E/ 4 D蓝粒二体代换系 ,同时也是一个 1RS/ 1BL 纯合易位系 ,与不同的普通小麦品种 (系 )杂交 ,以籽粒颜色作为标记性状 ,研究了 1RS/ 1BL 易位染色体对 4 E染色体在杂种中的传递行为的影响。结果发现 ,在杂种 F1 中 ,1RS/ 1BL易位极显著地降低了 4 E染色体通过雌雄配子传递的频率。但当1RS/ 1BL 易位染色体在杂种 F1 中以二体存在时 ,其对 4 E染色体传递的影响在雌雄配子中有所不同 ,可能会进一步降低 4 E染色体通过雌配子传递的频率 ,而在雄配子中 4 E染色体的传递频率则有所提高 ,导致 F2 籽粒颜色分离出现极显著变化。这一结果表明 ,4 E染色体在杂种中的传递强烈地受 1RS/ 1BL 易位染色体及其存在状态影响 ,也说明不同外源染色体位于同一小麦遗传背景中可能存在相互作用的制约