甜柿2n花粉形成的细胞学机理研究

 研究了甜柿品种‘禅寺丸’2n花粉形成的细胞学机理 ,检测到导致 2n花粉形成的异常减数分裂现象 :(1)中期Ⅱ和后期Ⅱ的小孢子母细胞中发生异常的纺锤体定位 ,表现为平行 (ps)、融合 (fs)和三极纺锤体 (tps) ;(2 )末期Ⅱ4个子核呈两极分布 ,每极 2核 ,或呈三极分布 ,其中一极 2核 ,另两极单核 ;(3)四分体时期观察到二分体和三分体。二分体最终发育成 2个 2n配子 ,三分体则形成 1个 2n配子和 2个n配子。经二分体和三分体的发生频率估算出的2n花粉频率与当年以花粉直径为指标测得的 2n花粉的实际发生频率基本一致。因纺锤体定位异常而产生的 2n配子遗传上等同于FDR(第 1次分裂重组 )型 ,因而在有性多倍化中具有重要的利用价值。     

胡杨小孢子母细胞减数分裂与花粉变异研究

利用醋酸洋红染色法研究了胡杨小孢子母细胞减数分裂过程中花芽外部形态、花药颜色变化及其与减数分裂进程的关系,染色体行为和花粉变异。结果表明,小孢子母细胞减数分裂进程与花芽外部形态以及花药颜色密切相关;减数分裂偶线期和中期Ⅰ可以看见单价体,后期Ⅰ、末期Ⅰ以及后期Ⅱ均可见落后染色体;减数分裂末期Ⅰ和末期Ⅱ核仁数目存在着动态变化,这种现象可能与杨属植物古多倍性起源有关;不同基因型间花粉粒直径的差异显著;除基因型HY17和HY31之外,其他基因型均可产生天然2n花粉,其频率在0.49%~4.37%之间变化,天然2n花粉的发生可能与后期Ⅱ纺锤体定位异常有关;低频率的连体花粉广泛存在于不同基因型的胡杨花粉中,这预示着胡杨小孢子发生过程中的胞质分裂存在异常。     

甘蓝型油菜与黑芥双倍体减数分裂的原位杂交分析

【目的】探明植物杂种后代减数分裂异常与花粉败育之间的关系。【方法】通过甘蓝型油菜与黑芥种间杂交和基因组加倍,获得芸薹属三基因组双倍体,采用基因组原位杂交方法,观察三基因组双倍体花粉母细胞的减数分裂规律。【结果】与单倍体相比,双倍体花粉育性得到一定恢复,但可育花粉的比例较低,只有10%~20%。基因组原位杂交结果显示,双倍体花粉母细胞减数分裂终变期染色体以形成同源二价体为主,但也有部分染色体形成四价体或六价体。四价体有3种形式:B基因组染色体形成的四价体、AC基因组染色体形成的四价体及B与AC基因组之间形成的异配四价体。减数分裂后期Ⅰ染色体均等分离的细胞占总数的70%左右,在第2次减数分裂期也观察到非正常分裂如非四分孢子、微核等现象。【结论】减数分裂过程中的染色体异常行为可能是导致花粉育性不高的重要原因;虽然不正常的减数分裂导致花粉育性下降,但双亲染色体的异源联会可为双亲遗传物质的交换提供条件。     

普通小麦-大麦杂交后代花粉母细胞减数分裂染色体行为的检测与分析

通过对普通小麦与大麦杂交后代的花粉母细胞减数分裂染色体行为进行检测及分析,表明小麦-大麦远缘杂交后代减数分裂行为存在一些异常现象.花粉母细胞减数分裂中期I(PMC MI)均具有一定数量的单价体,普遍存在多个棒状二价体和多价体;后期Ⅰ、后期Ⅱ和末期出现落后染色体、染色体桥、微核、四分孢子分裂异常等.这些异常现象可能是由远缘杂交的2个亲本间染色体组存在差异造成,导致了杂种后代中的大麦染色体的遗传不稳定性.     

小麦核不育×中国春3C二体附加系后代(F1)的细胞学分析

以小麦核不育×中国春3C二体附加系杂种F1和小麦核不育×普通小麦4E单体附加系杂种F1代为材料,利用细胞学方法研究了花粉母细胞减数分裂期(中期和后期)的染色体及二分体、四分体时期的小核。结果表明,小麦核不育×中国春3C二体附加系杂种F1代在花粉母细胞减数分裂中期出现了3个单价体的染色体构型,后期出现了2个或2个以上的落后染色体,二分体、四分体时期出现了2个或2个以上的小核,在不同的核不育背景中出现的频率各不相同,说明3C染色体在小麦核不育背景中具有诱导染色体断裂的作用,但在不同的小麦核不育背景中诱导染色体断裂的作用各不相同;在小麦核不育×普通小麦4E单体附加系杂种F1代花粉母细胞减数分裂中期、后期、二分体和四分体时期也观察到了同样的结果,说明4E染色体同样具有诱导染色体断裂的作用;3C或4E染色体诱导染色体断裂可能是在花粉母细胞减数分裂的多个时期。     

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.     

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。     

柿不同种质中的天然2n花粉得率的评价及诱导时期的判定

对38份柿种质资源进行连续2年的天然2n花粉得率评价,发现不同资源的2n花粉得率存在明显差异,且相同资源在不同年份也存在差异,筛选出产生2n花粉相对稳定且得率较高的种质2份,涩柿无性系‘716号’和‘中柿4号’,其2n花粉得率分别可达7.17%和6.80%。在34号资源的雄花发育及小孢子母细胞减数分裂过程中,除个别异常现象如中期Ⅰ落后染色体、三分体、二分体等之外,小孢子母细胞减数分裂过程较为规范,且小孢子母细胞减数分裂过程与雄花表型存在相关性,即当花芽开始膨大,花芽的花冠和萼片在顶部持平时(4月8—12日),小孢子母细胞处于减数分裂时期,此时为理化诱导2n花粉得率的最佳时期。     

‘正午’牡丹核型分析及减数分裂的染色体行为观察

目的芍药属牡丹组革质花盘亚组与肉质花盘亚组间的远缘杂交是现代牡丹育种的重要方向之一。然而,亚组间杂种普遍高度不育,很难继续用于杂交育种。‘正午’牡丹是一个观赏性好、适应性强的亚组间杂交品种,虽然其通常高度不育,但仍被用作亲本培育出一些优异的杂交后代,表现出一定的育性。研究其减数分裂的染色体行为,可为揭示其极低育性的形成机制提供重要的信息。方法本研究以‘正午’幼嫩花蕾中的雌蕊为材料,进行体细胞染色体核型分析;以花药为材料进行花粉母细胞减数分裂观察。结果‘正午’牡丹为二倍体,核型公式为2n = 2x = 10 = 7m + 1sm + 2st（1SAT）。其花粉母细胞可通过正常的减数分裂形成四分体及小孢子,减数第一次分裂中约有70%的花粉母细胞发生染色体行为异常,包括单价体及多价体、染色体桥、断片、落后染色体、不等分裂等,其中染色体桥出现频率最高;减数第二次分裂中,染色体行为异常率同样高达70%,常见的异常类型包括纺锤体定位异常、不同步分裂、染色体桥、断片、落后染色体等,最后形成二分体、三分体、微核或特小的额外小孢子。结论‘正午’减数分裂存在大量异常可能与其高度杂合的核型有关。普遍存在的单价体及多价体引起的不等分裂和染色体桥及断片造成的染色体片段缺失等染色体行为异常可能是导致‘正午’牡丹高度不育的重要原因。同时,仍有一小部分花粉母细胞能够顺利完成减数分裂,形成小孢子。其中一部分通过二分体或三分体形成未减数小孢子,表明其具有用于培育多倍体牡丹的潜力。      

Cytology of 2n Pollen Formation in Nonastringent Persimmon

Cytological mechanisms of 2n pollen formation in ‘Zenjimaru‘ nonastringent persimmon (Diospyros kaki L.f. ) were studied. The following abnormalities in meiosis were found to be responsible for the production of 2n pollens: (1) disoriented spindles, including parallel, fused and tripolar spindles, were formed at metaphase Ⅱ and anaphase Ⅱ; (2) the nuclei at telophase Ⅱ were arranged to two poles, each of which contained two nuclei, or to three poles, one of which contained two nuclei, the other two contained one nucleus respectively; (3) dyads and triads were produced at the tetrad stage. The dyad would develop into two 2n pollens, and the triad would develop into one 2n and two n pollens. The 2n pollens produced by this mechanism were genetically equivalent to FDR (first division restitution) gametes, thus providing a potential value for sexual polyploidization.     

高温诱导杜仲2n花粉最佳处理条件研究

在掌握杜仲小孢子母细胞减数分裂规律的基础上,采用“树木非离体枝芽加热处理装置”处理发育到一定程度的杜仲雄花芽,研究了小孢子母细胞减数分裂时期、处理温度以及持续时间等因素对杜仲2n花粉诱导比率的影响,探讨高温诱导杜仲2n花粉的适宜条件。结果表明:杜仲雄花芽的长度、直径以及花药伸出鳞片的长度与小孢子母细胞减数分裂进程有显著相关性,可以作为初步判别减数分裂进程的参照;引入“加权减数分裂时期”的概念更有利于解决各同步性较差的处理材料发育时期的确定问题,且有利于不同处理的数量化对比分析;施加高温处理诱导杜仲2n花粉时,花粉母细胞减数分裂时期、处理温度和持续处理时间对2n花粉诱导率有显著影响,高温诱导杜仲花粉染色体加倍的最佳处理时期是一个比较宽泛的时间过程,在小孢子母细胞减数分裂的双线期、终变期、中期Ⅰ、后期Ⅰ、中期Ⅱ施加高温处理,均可获得超过40%的2n花粉诱导率;杜仲雄花芽对高温处理相对不敏感,需要更高的处理温度和较长的持续处理时间。      

萝卜雄性不育花粉母细胞减数分裂过程的研究

以萝卜雄性不育株与可育株为试材,比较研究了不育与可育花粉母细胞的减数分裂过程。结果发现:不育花粉母细胞在第二次减数分裂后期,染色体行为出现异常,即在分向两极时,出现了不均等分裂现象。这是导致后期小孢子败育的一个潜在原因。     

高粱A_3类型CMS A_3JW败育过程的细胞学研究

以A3JW/B3JW为材料,对A3类型雄性不育系的减数分裂过程中染色体行为和花药发育过程中绒毡层的变化进行了细胞学观察研究。结果表明:A3JW与B3JW减数分裂过程中染色体行为无差异,均表现正常;从造孢细胞期到幼龄花粉粒期内,二者无明显差异;只是在花粉粒发育的后期,B3JW所有花粉粒都能被碘染色,而A3JW所有花粉粒均不被碘染色,花药中观察到变形的花粉粒。这说明,在这个时期,缺乏淀粉粒的沉积,A3JW花粉粒发育受阻。     

石蒜小孢子发生与雄配子体形成

报道了石蒜(Lycoris radiataHerb.)小孢子和雄配子体的发生发育。花药由4个花粉囊组成,花粉囊壁包括表皮、药室内壁、中层与绒毡层。小孢子母细胞减数分裂后胞质分裂为连续型。小孢子母细胞减数分裂过程存在滞后染色体、染色体桥、染色体片段和微核等现象。成熟花粉粒具有二核、三核和营养细胞中存在二核等异常现象。减数分裂异常和绒毡层细胞延迟退化是导致花粉败育的主要因素。     

半枝莲花粉母细胞减数分裂观察及核型分析

应用压片法对药用植物半枝莲的花粉母细胞减数分裂过程和核型进行了研究,结果表明:半枝莲绝大多数花粉母细胞减数分裂过程中染色体的行为正常,终变期可形成13个二价体,其减数分裂为同时型;花粉粒育性为98.4%;半支莲的染色体数目为2n=2x=26,核型公式为K(2n)=2x=26=20m+4sm+2st,染色体长度范围为1.49～4.24 μm,染色体相对长度组成为2n=8S+8M1+4M2+6L,其核型为"2B"型,从染色体水平证明半枝莲在系统演化上属于较进化的种类.     

毛车前的花粉母细胞减数分裂及核型分析

采用压片法,对武汉地区野生毛车前的花粉母细胞减数分裂及体细胞核型进行了研究。结果表明,毛车前的绝大多数花粉母细胞减数分裂中染色体行为正常,终变期同源染色体配对后可形成12个二价体;仅在2.93%的花粉母细胞减数分裂中观察到染色体落后、染色体桥等异常行为,其减数分裂为同时型;花粉粒育性为96.88%。核型分析结果表明,毛车前的染色体数目为2n=24,核型公式为K(2n)=24=22m+2sm,其核型为"1B"型。     

毛白杨杂种三倍体的2n雌配子形成途径鉴定

由于受杨树大孢子母细胞减数分裂不同步性影响,通过施加理化处理诱导杨树大孢子染色体加倍授粉杂交获得的三倍体,可能既包括来源于第一次减数分裂核复原形成的2n雌配子(FDR),也有来源于第二次减数分裂核复原形成的2n雌配子(SDR),难以进行表型鉴别,而通过分子标记分析可以实现不同类型2n雌配子的区分。本研究以通过高温诱导毛白杨大孢子染色体加倍所获得的87株三倍体及其亲本为材料,从母本杂合且与父本有差异的SSR多态性引物中,筛选出5对适宜于2n配子诱导途径来源鉴定的重组率较低的SSR分子标记。在此基础上,利用这5对低重组率SSR分子标记,开展毛白杨杂种三倍体的2n雌配子诱导途径来源分析。结果表明,不同毛白杨杂种三倍体的2n雌配子相应简单重复序列区域的等位基因配置不同,利用筛选出的5对低重组率SSR标记可以实现毛白杨杂种三倍体的2n雌配子诱导途径鉴定,其中35株三倍体来源于FDR型2n配子,另52株来源于SDR型2n配子。此外,选用5个位于高重组率位点的SSR引物进行检测分析,结果验证了随机挑选的SSR引物用于鉴别结果是不完全可靠的,只有挑选低重组率的SSR位点才可能准确鉴定2n配子来源。开展毛白杨杂种三倍体的2n配子诱导途径鉴定研究,对于FDR、SDR不同形成途径的2n配子传递亲本杂合性分析,以及毛白杨三倍体育种策略制定等具有重要意义。      

秋水仙碱处理诱导银灰杨2n花粉与杂种三倍体创制

目的为创制银灰杨杂种三倍体新种质,研究完善银灰杨三倍体育种技术体系,筛选生长迅速、抗逆性强的银灰杨新品种。方法本研究以银灰杨、河北杨以及银腺杨为试验材料,在优化秋水仙碱诱导银灰杨花粉染色体加倍技术条件的基础上,开展了秋水仙碱注射处理对2n花粉粒表面结构的影响以及杂交创制杂种三倍体的研究。结果减数分裂时期、注射次数、减数分裂时期与注射次数的交互效应均对2n花粉诱导率具有极显著影响。利用0.5%的秋水仙碱溶液对发育至粗线期的花粉母细胞进行11次注射处理是秋水仙碱诱导银灰杨花粉染色体加倍的最佳处理组合,2n花粉平均诱导率最高可达（30.27 ± 8.69）%。与天然2n花粉粒相比,秋水仙碱诱导型2n花粉粒表面结构出现了明显的裂沟,说明秋水仙碱注射处理对2n花粉花粉壁形成具有一定的影响。选取含有一定2n花粉比例的花粉,分别与河北杨、银腺杨雌配子进行授粉杂交,共收获杂种苗木4 955株,检测出三倍体5株,其中,2株三倍体来源于河北杨 × 银灰杨的杂交组合;另3株三倍体来源于银腺杨 × 银灰杨的杂交组合。结论秋水仙碱能高效诱导银灰杨花粉染色体加倍并获得2n花粉,但是注射会影响2n花粉花粉壁的形成,使得2n花粉粒表面结构产生裂沟。秋水仙碱诱导的2n花粉可以用于授粉杂交,成功获得杂种多倍体植株。      

百合三倍体种间杂种花粉母细胞减数分裂行为观察

对细叶百合(2x)×布鲁拉诺(4x)的三倍体种间杂种花粉母细胞减数分裂过程进行了观察,发现三倍体种间杂种减数分裂过程中出现较多异常现象,在双线期出现不等二价体;在后期I和末期工出现染色体桥;在后期Ⅰ、末期Ⅰ、中期Ⅱ和末期Ⅱ出现滞后染色体;在末期Ⅰ和二分体时期出现微核;在末期Ⅰ和后期Ⅱ出现不均等分离等.花粉母细胞减数分裂异常可能是导致花粉败育的主要原因.