林木育种中植物单倍体育种的应用研究

在我国林业经济发展过程中,通过分析植物遗传,能进一步优化育种工作,确保植物的产量和质量。在当前林木育种工作中,单倍体育种技术非常有效,其优点是能精确控制杂交后代的性状分离,缩短整体培育周期的基础上改善林业的整体结构,促进林业的可持续健康发展。通过分析单倍体植物的产生途径,以单倍体育种的最常见方法——花药离体培养为依托,探讨林木育种中应用的有效策略,并阐述花药离体培养获取单倍体的方式方法,最终促进我国林业经济的进一步健康发展。     

水稻花药悬浮培养中愈伤组织增殖方式的分析

Wernjcke等人(1976)将烟草花药放在液体培养基中进行悬浮培养，成功地获得了比琼脂培养基中更高的再生植株。其后很多人相继用水稻、油菜、大麦和小麦等的花药进行了悬浮培养试验，从而确认这种悬浮培养比琼脂培养能诱导更多的愈伤组织。然而，水稻、小麦和大麦等作物的花药进行悬浮培养时虽然能获得大量的愈伤组织，但是从愈伤     

外源Ca2+ 和ABA 对高温下黄瓜花药中Ca2 + 、ABA及蛋白质合成的影响

 外源Ca^{2 +}能降低高温下黄瓜单核期花药的胞内Ca^{2 +}水平并提高花粉萌发率, 而ABA的作用与此相反。外源Ca^{2 +}和ABA处理能显著提高高温下黄瓜花药内源ABA的水平, 并产生新的蛋白质。以上结果表明, 高温下外源Ca^{2 +}可影响黄瓜花药内ABA信号系统, 继而可能改变基因表达, 并获得耐热性;外源ABA亦能影响黄瓜花药内Ca^{2 +}信号系统。     

黄花苜蓿花药培养再生体系的建立与单倍体鉴定

花药组织培养再生体系的构建是单倍体育种的重要途径之一。本研究对呼伦贝尔黄花苜蓿(Medicago falcate‘Hulunbeier’)进行了花药组织培养研究并建立了花药组培再生体系。结果显示,液体悬浮培养基比固体培养基更适合呼伦贝尔黄花苜蓿花药愈伤组织的培养,其愈伤形成的培养条件为B5培养基+0.5 mg·L~(-1) 2,4-D+0.25 mg·L~(-1) 6-BA+0.4mg·L~(-1) NAA+3.0mg·L~(-1) KT;分化培养基为MS+1.0mg·L~(-1) 2,4-D+0.5mg·L~(-1) 6-BA+2%蔗糖+0.7%琼脂;生根培养基为1/2MS+0.1mg·L~(-1) NAA+2%蔗糖+0.7%琼脂;获得的再生植株经流式细胞仪鉴定,其单倍体比例高达27%。     

花期高温胁迫对水稻花药生理特性及花粉性状的影响

为探明花期高温胁迫对水稻花器官的影响机制,以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628为材料,在人工气候室进行高温(8:00~17:00,37℃;17:00~次日8:00,30℃)和适温处理(8:00~17:00, 30℃;17:00~次日8:00,25℃), 研究高温胁迫对水稻花药抗氧化酶活性、膜透性、MDA含量及花粉性状等生理特性的影响。结果表明,高温胁迫下,水稻花药中SOD、POD、CAT、AsA-POD活性在高温胁迫初期均明显增加,尔后快速下降,耐热品系996这四种酶活性增幅大于热敏感品系4628;热敏感品系4628花药中MDA含量和膜透性在高温胁迫下增幅大于耐热性品系996;高温胁迫导致花药开裂、花粉萌发率和柱头上花粉粒数的显著下降,花粉粒直径增大。但耐热品系996的前3项参数显著高于热敏感品系4628。高温胁迫下水稻花药中保持较高抗氧化酶活性、较好的花粉散落特性和花粉萌发特性及较低的膜透性和MDA含量,是品种耐高温的生理基础。     

大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A及其保持系的花药蛋白质组比较研究

大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A是以栽培大豆组合（N8855 ´ N1628）F₂不育株为母本,以N1628为父本,通过连续回交选育而成的,N1628（或NJCMS2B）为其同型保持系。对NJCMS2A和NJCMS2B的二胞花粉期花药进行蛋白质组比较分析,获得重复性好的双向电泳图谱,在分子量18.4~116.0 kD、等电点4~7线性范围内,检测到约217个蛋白点,其中差异表达蛋白点25个,包括在NJCMS2A 中出现而在NJCMS2B中缺失的蛋白点13个,在NJCMS2A中缺失而在NJCMS2B中出现的蛋白点10个,另有2个蛋白点的表达量在NJCMS2B中比在NJCMS2A中明显增强。利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）技术对差异表达蛋白进行分析,获得肽质量指纹图谱,用Mascot软件搜索NCBInr数据库,鉴定出14个差异表达蛋白,其中10个在NJCMS2A中出现而在NJCMS2B中缺失和4个在NJCMS2A中缺失而在NJCMS2B中出现。对热激蛋白22 kD、半胱氨酸蛋白酶、V型H+-ATP酶A亚基、MADS盒蛋白和淀粉分枝酶等主要差异蛋白进行功能分析,推测不育系NJCMS2A雄性不育性可能与能量代谢紊乱、细胞程序化死亡（PCD）、淀粉合成受抑制和花器官发育调节基因作用失控等有关。     

基因型和供体条件对油菜小孢子培养成胚率影响

利用正交设计对影响油菜小孢子培养的基因型、低温预处理时间、取材时期及小孢子发育时期（用花蕾花瓣花药比表示）等供体材料条件进行系统研究。结果显示,对小孢子培养成胚率影响最大的为基因型,其次依次为小孢子发育时期,取材时期和低温预处理时间。最佳处理以51039为材料,开花前5天取样并于4℃低温预处理2d,取花瓣花药比为0.5至1的花蕾培养成胚率最高,达10.33枚/蕾。     

利用DAD1反义片段转化创建菜薹可调控雄性不育材料

 菜薹因为没有好的雄性不育材料或自交不亲和系,至今尚无一代杂种用于生产,根据拟南芥及白菜型油菜的花药不开裂基因DAD1的保守序列设计引物,扩增菜薹的DAD1基因片段（DAD1F）,构建反义DAD1F植物表达载体,用农杆菌介导法转化菜薹,对转基因植株进行分子检测,鉴定其雄性不育性并进行育性恢复试验.克隆得到的菜薹的DAD1基因片段大小为678 bp,命名为BrcpDAD1F,其序列与拟南芥和白菜型油菜的DAD1高度同源,同源率分别为88％和99％;共得到了12株转基因植株,有6株在转录水平上得到表达,表现为雄性不育,花器官畸形,花粉活力低,萌发率不到10％,且开花后不能结角果或结空角果,或者得到极少种子但种子不萌发;用对照的花粉给转基因植株授粉可使其正常结实.以500 μmol·L^-1茉莉酸甲酯处理可使其雄性不育得到恢复,花粉可以在柱头和培养基上萌发,具有受精能力。T₁代可育株与不育株的比例都呈1:3分离, T₂代不同株系的育性分离比例不同,有些株系继续呈1:3的分离,有些株系全是可育株或全是不育株,说明反义抑制呈单基因稳定遗传。