‘新高’梨花粉败育与内源多胺含量变化的关系

 以花粉败育的‘新高’梨和花粉可育的‘丰水’梨为试材, 对不同发育阶段的花蕾或花药内不同形态的腐胺( Put) 、亚精胺( Spd) 和精胺( Spm) 含量进行了分析, 以探讨多胺种类和形态与新高花粉败育的关系。结果表明: 新高花蕾发育过程中游离态的Put和Spd含量变化幅度不大, 丰水则在单核花粉到二核花粉时期出现高峰, 在单核花粉期到单核花粉晚期含量是新高的3～5倍。新高中游离态的Spm也显著低于丰水; 丰水中高氯酸可溶共价结合态Put、Spd和Spm含量逐渐增加, 新高在花粉败育前期或败育期出现不同于丰水的高峰; 除丰水成熟的花药外, 两个品种中高氯酸不溶结合态多胺含量的变化基本一致; 两个品种的不同形态Put、Spd和Spm总量在败育前期差异不显著, 此后新高显著低于丰水; 丰水中的多胺均以游离态为主, 新高以高氯酸可溶结合态为主。     

葡萄雌能花新种质(‘2004-6-12’)花蕾发育过程中植物内源激素的变化

‘2004-6-12’是南京农业大学从欧亚种‘魏可’自交实生后代中选育出来的雄性不育优良单株。以葡萄雄性不育新种质‘2004-6-12’及其雄性可育亲本‘魏可’为试材,采用酶联免疫(ELISA)检测技术对花药发育不同时期(1.造孢期、2.花粉母细胞期、3.减数分裂期、4.四分体期、5.单核期、6.二核期、7.成熟花粉期)的花蕾组织中的吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GAS)、细胞分裂素(CTK)、脱落酸(ABA)含量进行测定。结果表明,‘2004-6-12’与‘魏可’花蕾中的IAA,GAS的含量在减数分裂期之前差异不显著,在四分体期及单核期‘2004-6-12’显著低于‘魏可’。‘2004-6-12’中的CTK含量在减数分裂期之前显著低于‘魏可’。‘魏可’在单核期ABA含量开始降低,而‘2004-6-12’在二核期才开始降低。‘2004-6-12’的IAA/ABA和GAS/ABA在二核期之前明显高于‘魏可’且比‘魏可’比值变化较大,因此认为IAA,GAS,CTK的亏缺,ABA的延后降低及IAA/ABA,GAS/ABA比例失调与葡萄雄性不育有一定的关系。     

新高及爱宕梨雄性不育特性及其败育的细胞学研究

为研究梨雄性不育表现和细胞学特征,观察分析了新高、爱宕和丰水(对照)梨花器官特征、花粉数量和育性,比较了花药和小孢子发育过程的细胞学特征。结果表明,新高、爱宕花药较小,花药内花粉粒数量很少、且活力低,表现出雄性不育的空囊花药。新高小孢子败育主要发生在单核晚期,但在小孢子母细胞减数分裂期就表现出部分异常;爱宕小孢子败育也主要发生在单核晚期,而此前发育正常。认为新高、爱宕小孢子败育可能与绒毡层提前解体有关。     

新高系梨雄性不育的鉴定

在砂梨( Pyrus pyrifolia Nakai) 中首次发现新高系梨绝大多数品种为雄性不育品种(品系) ,运用5种方法对其进行了鉴定: 形态学观测花药、花粉情况; 花粉离体培养法; 整体染色透明法对花药显微观测; 石蜡切片解剖法对大蕾期花药、花粉囊、花粉显微观测; 田间授粉试验。结果表明: 新高系梨9个品种中除‘早生黄金’梨为雄性可育品种外, 其它8个品种即‘新高’、‘黄金’、‘水晶’、‘荣山’、‘天皇’、‘金秋’、‘晚大新高’、‘农家新高’均无正常花粉或正常花粉极少, 为花粉败育, 属孢子发生性雄性不育类型, 且其雄性不育程度存在一定差异。     

不同授粉品种对‘鸭梨’鸭突及幼果基部内源激素含量的影响

【目的】研究不同品种花粉授粉对鸭梨幼果基部内源激素水平的影响,探究影响鸭突形成与发育的关键因子。【方法】以30 a(年)生‘鸭梨’(Pyrus bretschneideri‘Yali’)为试材,用‘脆梨‘’库尔勒香梨’和‘雪花梨’花粉进行人工授粉,在果实成熟期调查了果实鸭突率和鸭突类型组成,在授粉后10 d、20 d和35 d测定了幼果基部组织内源激素含量。【结果】采用不同梨品种花粉授粉显著影响‘鸭梨’鸭突发生率及鸭突类型组成。以‘脆梨’和‘库尔勒香梨’花粉授粉结实果实的鸭突率分别为100%和84.9%(2016)、99.8%和100%(2017),显著高于以‘雪花梨’花粉授粉结实果实的鸭突率66.7%(2016)和60.7%(2017);以‘脆梨’花粉授粉结实果实鸭突类型中典型鸭突占比较高,达95.4%(2016)和92.2%(2017),显著高于以‘库尔勒香梨’(54.2%(2016)和63.5%(2017))‘、雪花梨’(46.7%(2016)和50.0%(2017))花粉授粉结实果实典型鸭突率。在幼果发育早期,以‘脆梨’和‘库尔勒香梨’花粉授粉结实的鸭梨幼果基部组织含有相对较高的GA_3、ZR含量,较低的ABA含量,而IAA含量基本无差异‘;脆梨’花粉授粉在提高幼果基部促生长类激素含量和降低ABA含量的效应最强,其次为‘库尔勒香梨’和‘雪花梨’花粉授粉。【结论】不同梨品种花粉授粉影响‘鸭梨’鸭突发生率和鸭突类型组成,鸭突的形成和发育受内源激素调控,幼果基部高水平GA_3和ZR,低水平ABA促进鸭突形成与发育。     

‘金煌’杧果胚正常与胚败育果实内源激素的变化

 研究了‘金煌’杧果果实发育前期内源激素变化与胚胎败育的关系。结果表明：胚胎败育在坐果后30 d完成,20 ~ 30 d为胚发育的关键时期,胚败育果实与胚正常果实大小差异主要缘于果肉的差异。在果实发育初期,败育胚的IAA、ABA含量高于正常胚,GA₃和ZT含量低于正常胚。胚败育果实的果肉中GA₃含量低,而ZT含量高于胚正常果实果肉,IAA和ABA的含量在后期也高。胚中高含量的GA₃、ZT和低含量的ABA有利于胚正常发育。胚中ZT的下降和ABA的持续增加以及（GA₃ + IAA + ZT）/ABA的比值小于其果肉中的比值,是导致胚胎败育的重要因素;在果实发育中,胚胎的败育和胚胎与果肉中（GA₃ + IAA + ZT）/ABA均低是导致胚败育果实小的重要原因。     

枇杷种子败育与内源激素含量的动态变化关系研究

采用酶联免疫法测定大五星枇杷果实发育早期果肉(花托)及不同败育程度种子内源激素IAA、GA3、ABA、ZR和i PA含量,分析其对枇杷种子退化的影响。结果表明:枇杷开花当天至花后20天,正常种子IAA、ZR、i PA与GA3含量均较高,并分别出现1次高峰值;花后35~80天,果肉IAA、ZR与GA3含量及其与ABA比值均高于种子,高度败育种子中ABA含量及其与其他内源激素的比值均明显高于果肉、正常种子与中度败育种子;花后70~80天,高度败育种子IAA/GA3值和IAA/(ZR+i PA)值均明显上升,花后80天时,这2个比值均高于正常种子和中度败育种子。上述研究结果表明,高含量与高比例的生长类激素对枇杷幼果与胚的正常发育有重要作用,在种子败育中起主导作用的是高含量与高比例的ABA。     

梨雄性不育系‘新梨7号’花器官内氨基酸含量和过氧化氢酶活性分析

以梨雄性可育系‘香梨’为对照,研究了不育系‘新梨7号’在小孢子发育期间花蕾花药中游离氨基酸总量、游离脯氨酸含量和过氧化氢酶活性的变化。结果表明,伴随着花芽萌动和花粉母细胞减数分裂,花芽花药中氨基酸总量呈上升趋势,并且‘香梨’略高于‘新梨7号’。‘新梨7号’与‘香梨’脯氨酸含量均在萌芽期表现出上升态势,进入4月后‘香梨’增幅明显高于‘新梨7号’,以至在4月中旬开花时‘香梨’脯氨酸含量比同期‘新梨7号’高出数倍。在整个花芽萌动期,‘香梨’过氧化氢酶活性持续升高,‘新梨7号’在花芽萌芽前期与‘香梨’同步提高,但在4月1日达到峰值后呈快速下降趋势,以至在开花时‘香梨’花药中过氧化氢酶活性已高出‘新梨7号’数倍。为此,我们初步认为‘新梨7号’不育系花药内氨基酸代谢失调是其小孢子败育的重要特征,其中脯氨酸缺乏是其花粉败育的主要结果。同时,包括过氧化氢酶在内的保护性酶代谢失调与小孢子败育关系密切。     

西瓜雄性不育系‘Se18’抗氧化酶活性和内源激素含量变化分析

以西瓜雄性不育系‘Se18’为试材,研究开花期间花蕾和叶片中抗氧化酶活性和内源激素含量的变化。结果表明:不育株雄花花蕾在整个发育时期,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性升高,过氧化氢酶(CAT)活性降低;可育株中CAT活性升高,SOD和POD活性降低。不育株和可育株雄花花蕾中的生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA_3)、玉米素核苷(ZR)、茉莉酸(JA)和油菜素内酯(BR)及异戊烯基腺嘌呤核苷(IPA)等7种内源激素含量变化趋势不同,且含量差异明显。其中,不育株中IAA、GA_3、BR和IPA含量降低,JA含量升高;可育株中JA、BR、GA_3和IPA含量降低,IAA和ZR含量升高。不育株叶片中的IAA、ZR和BR含量显著下降,ABA和JA含量显著上升;IAA/ABA、IAA/GA_3、IAA/JA、IAA/ZR、IAA/BR、IAA/IPA及ABA/GA_3、ABA/ZR在不育株和可育株间的变化趋势不一致,且差异较大。因此推测上述抗氧化酶活性变化和内源激素含量异常可能与西瓜雄性不育的发生密切相关。     

两个梨品种果实发育过程中果肉及种子内源激素的变化

为探索梨种子对果实生长发育的影响,通过高效液相色谱(HPLC)技术对"鸭梨"和"新高"果实发育期间果肉和种子中内源生长素吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)和玉米素(ZT)含量变化进行了测定。试验结果显示:两个品种种子中ABA和ZT含量变化基本相似,但新高ABA、ZT含量高于鸭梨;鸭梨IAA含量随着果实的发育处于下降趋势,而新高先升高后降低;鸭梨GA3含量随着果实发育先下降后上升,而新高出现两次高峰一次低谷且整体下降的趋势。两个品种果肉中IAA、GA3、ABA和ZT含量变化趋势基本相似,新高IAA、ABA含量高于鸭梨,70d之前新高GA3含量高于鸭梨,然而随着果实发育,鸭梨GA3含量又高于新高,并且鸭梨出现两次高峰,果实发育到80d后,新高ZT含量高于鸭梨。     

梨成熟花药中生长调节物质及矿质元素含量的分析

以丰水和新高梨为试材,分析了花药内花粉量和花粉的萌发特性,并在即将开花的花蕾期,对其花药中不同种类和形态的多胺、生长素、脱落酸以及矿质元素进行分析,以探讨蕾期花粉生活力高的原因。结果表明:丰水梨每个花药中有大量花粉,并且花粉的萌发率高,达到84.8%,而新高中花粉非常少,并且生活力非常低;丰水梨花药中腐胺、亚精胺和精胺的总量均极显著地高于新高;而且丰水中不同形态(游离态、高氯酸可溶共价结合态高氯酸不溶共价结合态)的3种多胺也都显著或极显著地高于新高;生长素、脱落酸与多胺表现出同样的规律;丰水矿质营养中的钾、钙、镁、铁、铜和锌含量也高于新高,在这些元素中以钾含量为最高,微量元素中以锌含量为最高。     

黄金梨胚珠、花粉发育及花粉败育过程的显微观察

观察了黄金梨的胚珠、胚囊、花粉发生发育过程中细胞形态变化特征。结果表明:黄金梨的胚珠、胚囊、花粉发育是在春季萌芽到开花过程中完成的。在开花前28d花芽萌动初期,胚珠原基出现,花药囊内为小孢子母细胞;花前21d胚珠原基分化出内外珠被,四分体开始出现;花前14d四分体出现率最高;开花时胚囊形成,花粉败育并形成空花药囊。造成黄金梨花粉败育的原因是小孢子母细胞减数分裂后形成的四分体及四分体分离后形成的早期花粉细胞无细胞核,早期花粉细胞液化不能形成较厚硬的外壁而解体。     

胡萝卜雄性不育系和保持系生理生化特性的比较分析

采用ELISA和分光光度法,测定了新黑田五寸胡萝卜雄性不育系及其保持系不同发育时期花蕾和叶片中IAA、GA3、ABA、Z+ZR、蛋白质、游离脯氨酸、MDA含量以及POD、CAT的活性,讨论分析了生理生化指标与胡萝卜雄性不育的关系。结果表明:花蕾中蛋白质含量不育系明显亏缺,中花蕾、大花蕾和叶片中游离脯氨酸含量不育系显著低于保持系;花蕾中POD、CAT活性和MDA含量不育系高于保持系;花蕾中IAA和ABA积累,Z+ZR和GA3亏缺是胡萝卜雄性不育的特征。中花蕾、大花蕾中IAA/GA3、IAA/ABA、IAA/(Z+ZR)、GA3/ABA、(Z+ZR)/ABA、(Z+ZR)/GA36个内源激素比值均表现为不育系高于保持系。     

梨每花序花朵数量与植物激素的关系

为探明影响梨每花序花朵数量的因素,调查了230个梨品种每花序花朵数量,简析了每花序平均花朵数量的梨品种数量频度分布。并从中选取每花序花朵数量极端差异的2个品种‘黄金’梨和‘金星’梨,采用液相串联质谱法(LC-MS)测定其花芽ZT、IAA、ABA含量,分析其每花芽分化花朵数量与植物激素的关系。结果表明:在常见梨品种中每花序有5~9朵花,‘黄金’梨的最多,平均为11.5朵,‘金星’梨的最少,平均为3.6朵。在花芽分化中后期,‘黄金’梨花芽的ZT含量极显著高于‘金星’梨;花芽分化过程中,‘金星’梨花芽IAA含量始终极显著高于‘黄金’梨;2个梨品种花芽ABA含量差异不显著。综上,花芽分化中后期花芽内高含量的细胞分裂素有利于促迚花朵的分化。     

雄性不育板栗雄花序败育过程中的形态学特征及内源激素含量的变化

采用石蜡切片法,观察了雄性不育板栗品种浮来无花雄花败育过程中的形态变化特征,同时在雄花序发育的8个不同时期,测定了雄性不育板栗品种雄花序中IAA、GA3、ZT及ABA含量的变化。结果表明：雄性不育品种“浮来无花”比可育品种“大红袍”晚3d进入花簇原基形成期,此期开始出现维管束发育不良;晚3d进入花朵原基形成期,维管束同样发育不良;花被原基形成期,“浮来无花”维管束细胞排列疏松,“大红袍”维管束细胞排列紧密而清晰;两品种相差4d进入雄花原基形成期;花药形成期“浮来无花”开始出现雄蕊退化,且停止发育,不能形成花粉粒,属无花粉囊型不育。雄性不育品种雄花序IAA含量除雄花序刚长出时高于可育品种,其它时期均低于可育品种,在雄花序即将脱落时IAA含量仅为大红袍的8％;雄性不育品种GA3含量各个时期均高于可育品种,前期差异显著;雄性不育品种ZT含量各个时期均显著高于可育品种;雄性不育品种ABA含量各个时期均高于可育品种,后期差异极显著,在雄花序即将脱落时为可育品种的44．1倍。浮来无花雄花序中的IAA／ABA值及GA3／ABA值均极显著或显著低于大红袍,而GA3／IAA值极显著或显著高于大红袍。