杉木雄性不育株和可育株雄球花与其叶的呼吸强度的相关性研究及嫁接对其呼吸强度的影响

杉木雄性不育株和可育株雄球花与其叶的呼吸强度的相关性研究及嫁接对其呼吸强度的影响吕洪飞（浙江师范大学生物系,金华３２１００４）李平（美国蒙大拿州立大学）余象煜（杭州大学生物系,杭州３１００２８）何福基（浙江林学院,临安３１３０００）ＳＴＵＤＹＯＮＴ...     

杉木雄性不育株与可育株的过氧化物酶同工酶和呼吸强度的比较研究

本文对杉木（Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｌａｍｂ．）Ｈｏｏｋ．）雄性不育株与可育株在小孢子发生和发育过程中的雄球花和叶进行过氧化物酶同工酶和呼吸强度的研究。结果表明：可育株雄球花在其小孢子发生和发育过程中有三个呼吸高峰,可划分为７个时期－－花芽分化期、小孢子囊分化和造孢细胞形成期、造孢细胞＂休眠＂期、小孢子母细胞形成和减数分裂期、四分体时期、雄配子体形成期、撒粉期。而不育株只出现前二个呼吸峰和前５个时期,在小孢子母细胞形成后,呼吸强度降至低谷,导致能量供应短缺和减数分裂异常,引起败育。不育株叶在其造抱细胞＂休眠＂期无呼吸峰出现可能与其败育有关。不耷株雄球花过氧化物酶同工酶酶谱明显不同于可育株。作者认为：杉木雄性不育是由核不育基因和细胞质不育基因共同调控的结果,调控过氧化物酶同工酶表达可能有三种不同的遗传功能。过氧化物酶对呼吸作用有一定影响,但各种过氧化物酶同工酶并非等效。     

杉木雄性不育株与可育株小孢子囊发育的电镜研究

杉木雄性不育属“无花粉型”,败育从无也原细胞押分体时期、中层细胞增生,压迫小孢子母细胞,使之养分更加缺乏并引起减烽分裂异常。其表皮层和药室内壁细胞中具大量蛋白体,影响了绒毡层对小孢子发育的外源蛋白的供应;表皮层具膜状溶酶体,引起淀粉粒缺乏和酶系统代谢异常;绒毡层发育后期,缺少包被小泡,乌氏体及绒毡层膜,内质网少,短而光滑,严重影响了绒毡层对小孢子母细胞或小孢子养分和合成细胞壁物质的供给;     

杉木雄性不育株与可育株小孢子囊发育的电镜研究

杉木雄性不育属“无花粉型”,败育从无孢原细胞到四分体时期,中层细胞增生,压迫小孢子母细胞,使之养分更加缺乏并引起减数分裂异常。其表皮层和药室内壁细胞中具大量蛋白体,影响了绒毡层对小孢子发育的外源蛋白的供应;表皮层具膜状溶酶体,引起淀粉粒缺乏和酶系统代谢异常;绒毡层发育后期,缺少包被小泡、乌氏体及绒毡层膜,内质同少、短而光滑,严重影响了绒毡层对小孢子母细胞或小孢子养分和合成细胞壁物质的供给;线粒体发育异常,能量代谢减弱,导致小孢子母细胞或小孢子一系列生理活动紊乱及其原生质体解体。     

高粱雄性不育系及可育系的呼吸酶和游离全蛋白质的电泳分析

为了探讨植物雄性不育的机理,我们在对 高粱雄性不育系及可育系（保持系和恢复系）的 细胞学研究^[2]和细胞化学的比较研究中^[3]发现 小抱子发育过程中,两者在细胞形态、酶、蛋白 质及核酸方面都存在着差异。Alam和Sandal[" 研究了苏丹草花药呼吸酶和蛋白质,发现不育 系细胞色素氧化酶、过氧化物酶和蛋白质的电 泳区带都少于可育系。蛋白质和酶的差异是由 它们的基因直接决定的,所以研究这个问题,有 助于对雄性不育本质的认识。1977和1978年 我们采用了聚丙烯酞胺凝胶电泳法,对高粱雄 性不育系和相应的保持系以及恢复系,在不同 发育时期的幼苗和不同发育时期的花药中的细 胞色素氧化酶、过氧化物酶同工酶和全蛋白质, 进行了电泳分析。所得结果报道于后。     

高粱雄性不育系及可育系的呼吸酶和游离全蛋白质的电泳分析

为了探讨植物雄性不育的机理,我们在对高粱雄性不育系及可育系(保持系和恢复系)的细胞学研究和细胞化学的比较研究中,发现小孢子发育过程中,两者在细胞形态、酶、蛋白质及核酸方面都存在着差异。Alam和Sandal研究了苏丹草花药呼吸酶和蛋白质,发现不育系细胞色素氧化酶、过氧化物酶和蛋白质的电泳区带都少于可育系。蛋白质和酶的差异是由它们的基因直接决定的,所以研究这个问题,有     

杉木雄性不育株外部形态及输导组织和小孢子囊异常的细胞学研究

对杉木雄性不育株外部形态和细胞学研究结果表明：不育株叶色较绿;小孢子叶球簇苞片和小孢子叶异常张开,使其小孢子囊发育过程中的温湿条件不恒定;其小孢子叶球发育推迟;导致其小孢子发生和发育异常;小孢子囊外常有一包被结构和中层细胞增生以及小孢子叶球发育后期苞片和小孢子叶张开度小,使囊内细胞受挤压而引起囊内各种细胞生理代谢的异常和解体;曲枝和小枝输导组织、小孢子叶球轴维管束及小孢子叶球和小孢子叶的树脂道的不发达,以及小孢子叶球中各种细胞内淀粉粒的缺少或畸形、中层和绒毡层细胞内线粒体和内质网的异常等,都是引起雄性败育的原因之一。     

高粱雄性不育与可育花药同工酶及游离组蛋白的比较研究

本文研究了高粱细胞质雄性不育花药、可育花药不同发育时期的COD、PPO、MDH及游离组蛋白变化特征,结果表明,在花粉母细胞减数分裂期,COD、PPO未呈现差异,但到了小孢子单核期,不育花药与可育花药间COD、PPO出现明显差异,并且这种差异一直保持至花粉粒双核—三核期。COD、PPO的变化时期与花粉败育的关键时期(小孢子单核期)相一致。不育花药与可育花药的MDH两者相同,但游离组蛋白在花药发育的不同时期均呈现明显差异。本文作者将不育花药、可育花药的COD、PPO及游离组蛋白中出现的差异归因于不育花药中的细胞质不育基因对核基因表达的调控作用。     

细胞质雄性不育高粱及可育相似体的细胞化学初步研究

遵照毛主席关于“我们必须打破常规,尽量采用先进技术,在一个不太长的历史时期内,把我国建设成为一个社会主义的现代化的强国”的教导,我们于1958年起,开展杂交高梁的培育和推广工作得到了迅速发展,特别是通过无产阶级文化大革命,批判了修正主义科研路线,杂交高梁种植面积从1965年的17,000亩,到1975年已扩大到四千多万亩,产量从亩产二、三百斤增加到千斤,甚至两千斤。但从生产的需要来看,如何将雄性不育理论和方法应用到各种作物的生产中去,对提高我国的粮食生产必将起到一定促进作     

杉木小孢子叶球发育过程中形态结构变化

以扬州地区生长的成年杉木为实验材料,通过采用数码相机拍摄、体视镜、扫描电镜以及半薄切片等方法,对杉木小孢子叶球发育、小孢子囊发育及其散粉规律进行详细观察。结果发现,10月中旬,杉木小孢子叶球形成并着生于新枝顶端。翌年3月中下旬,小孢子叶球成熟,进入散粉期,散粉首先从小孢子叶球基部开始依次向上部扩散。小孢子叶在孢子叶球主轴上螺旋排列,单个小孢子叶通常由3个小孢子囊组成,构成三角形。小孢子囊壁由1层表皮细胞、1~2层中间层细胞和1层绒毡层细胞组成,表皮细胞首先形成,并向内分化出2~3层细胞,分别分化形成中层和绒毡层,最后中层和绒毡层消失。杉木的小孢子囊通过开裂口控制其开裂,20℃室温下整个小孢子叶球散粉时间持续约18 h,单个小孢子叶的散粉时间为8~10 h。以上结果显示,杉木小孢子叶球的发育过程经历了体积增大、鳞片开张及散粉等阶段,这些形态和结构上的变化利于提高散粉效率,这说明杉木在长期的演化过程中,形成了许多有利于风媒传粉的结构特征。     

Isolation of Viable Male and Female Gametes in Cunninghamia lanceolata

Viable male and female gametes were isolated from pollinated ovules of Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook. Prior to their penetration into the female gametophyte, the pollen tubes were drawn out from the nucetlus. The isolated pollen tubes were branched and one of them became swollen. An enlarged spermatogenous cell and subsquently a pair of sperm cells were formed as the pollen tube reached the regions over and against the archegonia. The sperm cells were released from the pollen tubes manually with the use of a stereomicroscope. The positive FDA reaction gave evidence of the sperm cells viability, and the Fluorescent Brightener 28 positive demonstrated the presence of cell wall. The egg cells were enzymatically isolated from the female gametophytes. The isolated egg cells were spherical, contained 1 to 2 large and many small vacuoles. FDA test showed the egg cells were viable, and the viability sustained for 8 days in 2 to 4 ℃ without any protectants. Fusion between single pair of male and female gametic protoplasts was attempted with PEG method, but only adhesion of the two was obtained.     

不同间伐强度的杉木林生长比较试验

对11年生同一坡面杉木林分设立不间伐（CK）和间伐强度30%、45%、60%四个处理,调查不同间伐强度的林木树高、胸径、材积生长状况。试验表明,间伐6年后实施间伐的林分单株树高、胸径、材积的增长量分别比对照高出5.7%～37.1%、12.5%～112.5%和15.0%～129.8%;其中,间伐强度60%林分树高、胸径的增长最为显著,其次为45%间伐强度。但林分总蓄积量增加最多的是对照小区。间伐强度对培育不同径阶的杉木材有重要影响。     

显性核不育亚麻可育、不育花蕾mRNA差异表达研究及差异片段分析

利用mRNA差异显示技术,以显性雄性核不育亚麻不育系分离出的可育株和不育株为材料,对可育、不育花蕾中基因差异性表达进行了研究.对回收的差异片段进行反向Northern杂交验证,获得了7个阳性差异表达基因片段,并对它们进行测序和BLAST分析,最后确定了3个候选基因片段G-E07-100、G-E07-830和G-E07-330.序列分析结果表明:G-E07-100与蓖麻(Ricinus communis)的GTP-结合蛋白基因部分序列高度(90%)同源;G-E07-830与梨(Pyrus pyrifolia)的β-木糖苷酶基因高度同源(80%),并且还包含1个糖基水解酶家族C-末端的保守结构域;G-E07-330与亚麻(Linum usitatissimum)LuP12025D10 cDNA高度(89%)同源.进一步的Northern杂交结果表明3个候选基因均在不育花蕾中表达.     

白菜核雄性不育系可育和不育花药中Ca2+的分布

研究了白菜(Brassica campestris L. ssp.chinensis Makino)细胞核雄性不育系花药中Ca2 的分布特征.在可育花药发育过程中,减数分裂后花药壁细胞中钙颗粒明显增加.早期小孢子开始积累钙颗粒并特异性地附在小液泡膜上.小孢子分裂后,大液泡消失过程中又伴随着许多钙颗粒附在小液泡膜上,显示出Ca2 与花粉中液泡的形成和分解有关.在不育花药中,最早出现的钙颗粒异常分布是在小孢子母细胞的胼胝质壁中积累了较多的钙颗粒.然而,在小孢子细胞质中钙颗粒一直很少,也不形成大液泡,最后通过细胞质收缩的方式败育.这是首次发现Ca2 参与调控花药发育过程,其异常分布与花粉败育密切相关.     

苜蓿雄性不育植株与可育植株现蕾初期花蕾蛋白质组比较

采用双向凝胶电泳对现蕾初期苜蓿雄性不育植株(Ms-4)及其可育植株(MF)花蕾蛋白质进行了分离,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱。通过ImageMaster 2D软件对Ms-4和MF银染图谱分析发现,两者在等电点5~7、分子量20~60 kD范围内蛋白质斑点分布最多,可识别的总蛋白质点数均在6 000个左右,其中差异表达的蛋白质点数为98个;进一步通过质谱分析成功鉴定了22个差异蛋白点。利用Blast2GO程序对 22个蛋白点进行功能注释和代谢途径分析发现,核酮糖羧化酶小亚基、尿苷三磷酸-葡萄糖-1-磷酸尿苷酰基转移酶等蛋白在光合作用、碳水化合物代谢、多细胞生物有机体的发育等过程中起着重要的作用,同时参与了细胞质、细胞壁等组成,并具有绑定、催化、结合和水解等功能。研究结果初步推断,在苜蓿花药发育过程中,蛋白的缺失及表达量的变化可能会使与花粉发育有关的能量缺失,物质合成发生改变,导致雄性不育。     

可育与雄性不育万寿菊雌雄配子体发育的比较研究

对可育系和雄性不育系万寿菊的大、小孢子发生及雌、雄配子体发育过程进行了系统地比较观察。结果表明：可育系和不育系万寿菊雌蕊的发育基本相同,二者的雌蕊为二心皮一室,每室1胚珠,单珠被,薄珠心,倒生型胚珠。大孢子母细胞经减数分裂形成线形排列的4个大孢子,合点端为功能大孢子。胚囊发育类型为蓼型。可育系小孢子母细胞经过减数分裂形成四面体形的四分体,成熟花粉是二细胞型,表面有刺。其花药为四室,药壁发育属双子叶型,腺质绒毡层。雄性不育系万寿菊特化小花在花芽分化时即没有产生雄蕊原基,因而不具雄蕊结构,为结构型雄性不育。     

小麦Ven型胞质雄性不育植株与可育植株花药蛋白质组差异研究

普通小麦具有偏凸山羊草（Ae. ventricosa）细胞质的不育系为Ven型胞质雄性不育系（Ven cytoplasmic male sterility, Ven CMS）,是粘类小麦CMS的一种类型。该研究对小麦Ven型雄性不育系冀5418A及其同型保持系冀5419B的单核期和二核期的花药进行差异蛋白质组学分析,探讨小麦质核互作雄性不育的分子机制。通过双向电泳分离花药蛋白,基质辅助激光解析飞行时间串联质谱（MALDI TOF TOF）对差异表达蛋白进行质谱鉴定,利用生物信息学进行差异表达蛋白鉴定和功能注释分析。结果表明,在分子量19.0～100.0 kD、等电点4～7线性范围内,共检测到约2 000个蛋白点。2个时期共检测到差异蛋白98个,其中两个时期差异表达变化一致的蛋白点56个;数据库搜索获得鉴定的蛋白点41个,其中18个蛋白的表达量在冀5418A 中显著下调,23个在冀5418B 中明显下调。在不育系和可育系中均有参与能量代谢、活性氧代谢、核糖体合成、花粉物质合成的差异蛋白。GO分析预测差异蛋白生物学过程多涉及电子传递和能量代谢、核糖体代谢、活性氧代谢等,细胞组成主要是在膜区域和线粒体,分子功能主要是DNA和RNA结合功能和水解酶等。KEGG分析表明,较多蛋白分布于碳水化合物代谢、活性氧代谢和蛋白组装和折叠途径。推测不育系冀5418A 的雄性不育性除了涉及能量代谢、活性氧清除过程,核糖体蛋白、伴侣蛋白等也有重要作用,雄性不育性可能还与蛋白质加工、物质合成过程的紊乱有关。     

杉木种子涩籽地理分布的空间插值法研究

应用距离反比插值法进行杉木种子涩籽率的空间插值,并提出一种改进的距离反比插值法(MID),其包含了距离反比法(ID)和距离平方反比法(IDS)。根据福建省25个杉木种子产地的涩籽率观察值,建立了杉木种子涩籽率的改进距离反比插值模型。改进距离反比插值法经交叉验证,其平均误差及平均误差平方的平方根均较距离反比法和距离平方反比法更小,具有较高的精度,平均精度达88．91％,可应用于杉木种子涩籽的空间内插。这不仅为杉木种子涩籽的空间插值提供了一种新方法,而且为地理信息系统(Geographic information system,GIS)辅助的杉木种子涩籽区域分布与流行趋势研究提供了理论依据,为福建省杉木种子园的合理布局与优化奠定基础。     

A Comparison of Anther Tissue Development in Male Sterile Aloe vera and Male Fertile Aloe ciliaris

Cytological differences between the anther development of amale sterile and a male fertile Aloe species are used to explaininteractions between anther tissues. Some deviations in thelayers of the locule wall and the microspores of the male sterileanther are related to each other and their biological functionsare discussed. The cytological development of the male sterility,which can be observed shortly after meiosis, seems to be restrictedto the locular cavity. The tapetal development and breakdownare normal, apart from the size of some orbicules. However,the pollenkitt is not transported to the pollengrains, whichstrongly supports our theory that this process is mechanicallypollen-controlled. The development of the epidermal and endothecialcells is normal, except in a part of the anthers where thesecells do not expand, after which dehiscence is incomplete. Thelatter process is discussed in relation to the deviations insidethe locular cavity. Aloe vera (L.) Burm. fil., Aloe ciliaris Haw., Liliaceae, male sterility, tapetum, pollenkitt, endothecium, anther dehiscence