同源四倍体水稻与非洲栽培稻杂交的胚胎学观察

以同源四倍体水稻(Oryza sativa,2n=4x=48)和二倍体水稻(Oryza Sativa,2n=2x=24)为母本,以非洲栽培稻(Dryza glarri,2n=2x=24)为父本进行远缘杂交配组,对其杂交结实的胚胎学机理进行了研究。结果表明,非洲栽培稻的花粉粒能在二倍体水稻的柱头上萌发,但萌发频率仅为0．18％～0．56％,花粉管在花柱内的伸长速度比较慢,发生受精的频率比较低,因而二倍体水稻与非洲栽培稻杂交的结实率比较低。然而,非洲栽培稻的花粉粒在同源四倍体水稻的柱头上萌发频率高达12．81％～14．65％,花粉管在花柱内的伸长速度比较快,发生受精的频率比较高,因而同源四倍体水稻与非洲栽培稻杂交的结实率比较高。在同源四倍体水稻与非洲栽培稻的杂交中发现,其受精作用比较特殊,其中包括精细胞与卵细胞的单受精作用,精细胞与次生极核的单受精作用和正常的双受精作用,总受精率和总成胚率分别为7．49％～9．28％和6．61％～8．64％。     

同源四倍体水稻与狼尾草杂交的效果

利用A P IV (4)、IR36(4)、紫血稻(4)、测64(4)、明恢63(4)、IR28(4)、测90(4) 和桂99(4) 等8 个同源四倍体水稻(Oryza sativa, 2n= 4x= 48) 为杂交母本, 以狼尾草(P ennisetum alopecuroides, 2n= 2x= 18) 为杂交父本进行杂交, 获得了实粒种子。但是, 在以A P IV (2)、测90(2) 和紫血稻(2) 这3 个二倍体水稻(Oryza sativa, 2n= 2x= 24) 为杂交母本, 以狼尾草为杂交父本的杂交组合中却没有获得实粒种子。在授粉后狼尾草的花粉粒能诱导杂交母本的子房发生明显膨大。在同源四倍体水稻中的子房膨大效应比二倍体水稻中的子房膨大效应更加明显。在以同源四倍体水稻为杂交母本的杂交组合中, 可以获得一些实粒种子, 但是, 如果在授粉前利用DH 溶液对同源四倍体水稻的去雄颖花进行处理后再授狼尾草的花粉粒则能获得更多的实粒种子。结果暗示由于同源四倍体水稻具有比较弱的有性生殖能力, 在远缘杂交中它们是比较好的杂交母本。     

同源四倍体水稻与非洲栽培稻杂交的后效性研究

利用亚洲栽培稻中的4份同源四倍体水稻(O.sativa,2n=4x=48)和相应的4份二倍体水稻(O.sativa,2n=2x=24)为母本,以4份非洲栽培稻(O.glaberrima,2n=2x=24)为花粉供体进行远缘杂交后,对其杂种后代的分离动态进行了研究.结果表明,不同倍性的普通栽培稻与非洲栽培稻之间杂交后代的结实率以二倍体普通栽培稻的较高.在配制的32个杂交组合中,其杂种第1代群体均表现出明显的营养生长优势.从群体的生长势来看,杂种第2代群体比杂种第1代群体要弱一些;在杂种第2代群体中,以同源四倍体水稻为母本的杂交组合的分离现象比以二倍体水稻为母本的杂交组合的分离现象更明显.在各杂交组合的第3代群体中,从植株的株叶形态和生育期来看,株系间的差异和株系内的变异依然很明显,变异频率更宽,变异种类更多.在普通栽培稻与非洲栽培稻的杂交组合中,育性变异、生长势变异、株叶形态变异、染色体变异和结实性变异等是较易发现的变异现象.     

同源四倍体水稻与非洲栽培稻杂交的效果

以4份同源四倍体水稻(Oryza sativa,2n=4x=48)和4份二倍体水稻(Oryza sativa,2n=2x=24)为母本,以4份非洲栽培稻(Oryza glaberrima,2n=2x=24)为父本进行远缘杂交配组,共配制32个杂交组合。研究结果表明,非洲栽培稻分别与亚洲栽培稻中的两种倍性水平的水稻品系进行杂交均表现出一定的可交配性,生殖隔离并不很严格。然而,不同倍性的亚洲栽培稻与非洲栽培稻杂交,其结实率表现出明显的差异。二倍体水稻与非洲栽培稻不容易杂交,其结实率比较低(0．32％—1．93％),而同源四倍体水稻与非洲栽培稻较容易杂交,其结实率比较高(1．22％—8．86％,)。由此认为,利用同源四倍体水稻为母本与非洲栽培稻杂交更容易将后者的遗传物质引入亚洲栽培稻。     

同源四倍体水稻光合特性初步研究

利用2份同源四倍体水稻和相应的二倍体水稻为试验材料,在大田试验和盆栽试验条件下对其光合生理特性进行了研究。结果表明,同源四倍体水稻生育后期(乳熟期)的光合速率高于相应的二倍体水稻;在土壤干旱条件下,与相应的二倍体水稻相比,同源四倍体水稻的光合速率表现出一定的优势,其剑叶的叶绿素含量、Fv/Fm和ФPSⅡ保持较高的水平。     

同源四倍体水稻雌雄配子体多态性的研究

同源四倍体水稻（２ｎ＝４ｘ＝４８）由于其细胞内染色体数的倍增而导致其生殖性状发生了明显的变化。在其雄配子体中存在着比较少的正常花粉粒（１３．３５％￣１７．４９％）和比较多的败育花粉粒（８２．５１％￣８６．６５％）。在败育花粉粒中包括典败,园败和染败花粉粒。在同源四倍体水稻ＡＰＩＶ的成熟胚囊内存在着正常蓼型胚囊（４３．０％）,退化型胚囊（３６．０％）和变异型胚囊（２１．０％）,在变异型胚囊中包括双卵     

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。     

同源四倍体水稻成熟胚囊的结构及异常现象

应用整体染色透明激光扫描共聚焦显微术（WCLSM）,对包括籼稻、粳稻及爪哇稻在内的13份同源四倍体水稻的成熟胚囊结构进行了观察。同源四倍体水稻多数子房（平均6290%）胚囊结构正常,与二倍体的正常蓼型的相似,一些子房（平均3710%）胚囊结构出现异常,异常包括雌性生殖单位退化、极核异常、胚囊退化、卵器退化、异常小胚囊和“双套结构”胚囊等6类。这些异常胚囊都可能影响受精,从而导致结实率降低。不同类型的同源四倍体水稻间异常结构胚囊的频率差异极显著。籼稻与粳稻比较,总的趋势是粳稻异常胚囊的频率高于籼稻,其中粳稻平均为2566%,籼稻平均为1934%。同一品种内异常类型的频率也存在明显的差异,显示异常结构胚囊的形成可能与品种的基因型有密切关系。     

同源四倍体水稻的诱导研究

植物界中进化重要途径之一就是植物多倍化。实验利用0.04%秋水仙素溶液处理粳稻高世代品系YB16(2)种芽,获得染色体组疑似加倍的水稻同源四倍体植株YB16(4),通过对YB16(2)和YB16(4)的主要农艺性状进行比较分析,发现YB16(4)的分蘖增多,剑叶长度、宽度显著增加,剑叶上举,谷粒长度显著增加,有短芒等性状,上述性状出现对提高水稻产量构成因素有一定的积极意义,也印证了水稻多倍化有可能是突破水稻育种瓶颈的观点。同时, YB16(4)还表现出株高变高、实粒数显著降低、空粒数显著升高、结实率显著降低、熟期延长等不利于育种目标的特性,这些不利因素为多倍体水稻未来育种工作的进一步深入开展提出了新的问题。     

同源四倍体水稻双受精过程的细胞学观察

通过镜检对二倍体水稻APIV（2）和同源四倍体水稻APIV（4）的双受精过程进行了对比观察，结果表明，与二倍体水稻相比，同源四倍体水稻的双受精过程比较特殊，花粉粒在其柱头上萌发比较慢，花粉管在花柱内的伸长比较迟缓，双受精延迟，退化型胚囊的频率比较高（36.0%)，极核和反足细胞的形态异常，存在着一定频率的胚自发现象。由此认为，同源四倍体水稻的有性生殖能力已经明显变弱。     

水稻称重结实率与计数结实率的关系

分别用自选恢复系986和JH1为材料,以5%为组距,在0~100%范围内人工构造具有不同计数结实率(CSR)的样本;称出各样本实粒质量M1和空秕粒质量M2,算出实粒质量占样本总质量的百分率,即称重结实率(WSR);根据单粒实粒质量m1、单粒空秕粒质量m2与M1、M2,单粒实粒质量m1、单粒空秕粒质量m2与出糙率P的关系,推导出WSR与CSR的数学关系:CSR1=11 mm21W1SR-1×100%和CSR2=(11--PP)××WWSSRR×100%;RSR1、RSR2分别代替两式中的CSR1、CSR2,称为回归结实率。统计和作图分析表明:WSR与实际的CSR差异极显著,但具有极显著正相关关系;回归结实率RSR1与CSR无显著差异,而RSR2与CSR有极显著差异。用称重法获得计数结实率具有可行性,可减轻结实率考查的工作量。     

远缘杂交在水稻遗传育种中的应用

水稻种内基因资源的充分利用为我国粮食增产作出了巨大贡献。为进一步挖掘种间、属间及亚远缘物种的有利基因,维持栽培稻遗传多样性,实现水稻超高产、优质和多抗育种,本文综述了远缘杂交所涉及的分子机理及水稻远缘杂交育种的思路,概述了水稻种间和属间远缘基因资源的研究成果、远缘杂交障碍及克服途径、多种技术在水稻远缘杂交方面的发展概况等,为加快远缘物种基因资源在水稻育种上的应用提供参考。     

利用野生稻选育水稻恢复系研究

为了利用野生稻优良基因选育强优势的水稻恢复系,从野生稻资源中筛选出抗性强、具有较好农艺性状且恢复能力强的野生稻,与传统优良恢复系远缘杂交,后代适当复交,采用“大群体、多世代”的系谱法处理杂交后代。经过17 a（1980—1997）的选育,获得了测25、测253、测258、测1012等4个优良恢复系。至2006年,用这些恢复系配组育成的14个杂交稻组合通过了省级以上品种审定,累计推广面积达693.3万hm^2。     

Abnormal Structure of Embryo Sac in Autotetraploid Rice

Autotetraploid rice is a special genetic stock line derived from colchicine-treated diploid rice. Compared with the original diploid, the chromosomes and genome of the autotetraploids are doubled. Therefore, the phenotype or morphology, especially the rep…     

同源四倍体水稻胚囊内反足细胞团的多态性

利用激光扫描共聚焦显微技术对6份同源四倍体水稻在生殖发育过程中胚囊内反足细胞或反足细胞团的多态性进行了研究。结果表明，在同源四倍体水稻的雌配子体发育过程中已经存在着一些不正常的发育现象。在同源四倍体水稻的胚囊内反足细胞或反足细胞团的多态性比在二倍体水稻的胚囊内表现得更明显。反足细胞或反足细胞团的多态性主要表现为胚囊内形态的多样性和位置的多样性，这是其有性生殖能力变弱和雌配子体不正常的部分形态学特征。     

Relationships of Panicle Type Index with Subspecies Characteristics and Yield Traits in Filial Generation of Crosses between Indica and Japonica Rice

Two recombinant inbred line(RIL)populations,one derived from a cross between Zhongyouzao 8(indica)and Toyonishiki(japonica)and the other from a cross between Qishanzhan(indica)and Akihikari(japonica),were grown in Liaoning and Sichuan Provinces,China,to study the panicle type index(PTI,the ratio of a number of node position on panicle axis where the secondary branch with the most numerous secondary branch grains is located to the number of primary branches)and its relationships with subspecies characteristi...     

二倍体西瓜及其同源四倍体叶片sRNA表达谱分析

植物多倍化后的基因表达平衡重建受到sRNA调节,miRNA是植物多倍化中基因表达进行反式调控的主要小分子成员。本研究利用新一代高通量测序对西瓜二倍体(2n)及其同源四倍体(4n)叶片的sRNA进行表达谱测序分析。结果表明:(1)2n中sRNA以21 nt为主,4n中则以24 nt为主。(2)在2n和4n鉴定出已知miRNA分别为110个和172个,新miRNA分别为246和829个,其中差异表达的已知miRNA 205个,新miRNA 815个。(3)GO功能显著性富集分析表明差异表达的miRNA在细胞组成、代谢过程及催化活性上显著富集。(4)KEGG代谢分析表明,差异表达的已知miRNA主要富集在初级代谢和次级代谢途径上,新miRNA则主要富集在植物激素信号转导途径、RNA转运途径和ABC转座子途径上。(5)差异表达的miRNA中与植物抗逆胁迫相关的已知miRNA 25个,新miRNA 62个,且80.46%抗逆miRNA在西瓜二倍体中上调表达,是四倍体中的4倍以上。根据miRNA的负向调控原理推测这些上调表达的miRNA在西瓜二倍体中可能会抑制部分抗逆基因的表达,影响二倍体的抗逆性。本研究在转录后调控调控水平上为西瓜多倍体较二倍体拥有更强抗逆性提供了理论依据,同时对西瓜多倍体及二倍体之间的基因表达谱分析做了补充。