湖北光周期敏感核不育水稻农垦58s花药中的某些生化代谢特点

湖北光周期敏感核不育水稻农垦58s单核早期的不育花药的线粒体呼吸速率和LOX活性分别较可育株低11.9％和5％,而单核晚期相应较可育株低18.4％和17.3％。花药发育从单核期至三核期,可育花药的AsA和GSH含量增高,而不育花药仅分别相当于可育株的35—55％和22—32％,并有脂质氢氧化物积累。随着花药发育,可育花药的AsA-POD,GR和6-GPDH活性逐有增高,至三核期达到最高。而不育花药,随花粉败育,在单核早期至三核期,AsA-POD,GR和6-GPDH活性逐渐降低,至三核期,其活性分别为可育株的26％,22％和19％,不育花药的ME和MDH活性亦较可育株低。IDH活性在单核晚期为可育株的47—80％。细胞还原势低是不育花药特征之一。低的还原势可能导致活性氧代谢失调和花药不育。

光敏核不育水稻花培变异性及其选育技术路线

本研究以培矮 64S/ 890 2 S F2 代中选出的 11个典型的光敏核不育单株进行花培 ,获得了 2 2个花培单个愈伤分化苗 (指由单个愈伤组织分化的一丛苗 ,以下简称愈伤苗系 )为本研究的试验材料。通过远安 ,海南不同生态条件考察来源于同一愈伤苗系的育性变化。结果表明 ,同一 F2 单株来源的不同愈伤苗系之间、以及同一愈伤苗系的不同单株间 ,结实率变异范围和变异系数较大。同一愈伤苗系不同单株结实均值均以海南高于远安 ,说明多数光敏核不育单株 ,具有长日条件下育性稳定和短日条件下育性易转换特性。分子标记分析未能检测到不同于双亲的结构变异位点 ,并证实来源于同一愈伤苗系的不同单株变异 ,是由于花培过程中多个花粉粒同时诱导、分化而来的结果。

光敏细胞质不育小麦花药发育过程中ABA免疫电镜定位

运用胶体金免疫电镜定位方法研究了不同光周期条件下光敏细胞质不育小麦花药发育过程中 ABA的分布 .短日照条件下 ,花粉母细胞细胞质基质及小液泡内有金颗粒分布 ;单核至二核花粉时期花粉内金颗粒逐渐增多 ,二核至成熟花粉时期花粉内金颗粒逐渐减少 ,不同发育时期的花粉内金颗粒的分布位置有变化 .绒毡层或降解中的绒毡层细胞内有较多金颗粒分布 .长日照条件下花粉败育 ,不同发育时期的花粉内金颗粒分布数量均比同时期的可育花粉内明显增多 .单核期以前败育的花粉 ,解体的花粉细胞质及细胞核内有较多金颗粒分布 ;后期败育的花粉 ,花粉母细胞至二核花粉时期花粉 (母细胞 )内金颗粒有不断增加的趋势 ,二核期以后 ,花粉逐渐液泡化 ,解体的花粉细胞质及逐渐增大的中央液泡内有大量的金颗粒分布 .绒毡层细胞内金颗粒有逐渐减少的趋势 .文中对 ABA在雄蕊、花粉发育过程中的作用、由光周期诱导的 ABA含量增加在雄性不育中的作用进行了讨论 .

光周期敏感核不育水稻农垦58S不育花药的显微结构变化

本文观察了光敏感核不育水稻农垦58S 在小孢子发生和发育过程中不育和可育花药的显微结构差异。结果表明,不育花药在小孢子母细胞时期和减数分裂期,药隔维管束无导管和筛管,在单核晚期,有分化较差的导管和筛管,其薄壁细胞发育不良或退化,鞘细胞皱缩,由绒毡层的细胞质构成的原生质团不解体。药隔维管束发育异常和绒毡层延迟解体使小孢子正常发育需要的营养物质供应受阻,这可能是造成小孢子败育的重要原因之一。

雄性不育水稻小孢子败育与花药的有机自由基水平

以电子自旋共振(ESR)检测细胞质雄性不育(CMSR)和湖北光敏核不育水稻(HPGMR)花药的有机自由基水平。在小孢子单核期到三核期的花药中有机自由基为无超精细分裂的单峰信号,其特征 g 因子在2.0024—2.0031之间。细胞质雄性不育系 V_(20)A 和珍汕97A 三核期小孢子的花药干样品中有机自由基是二核期的3.2—3.8倍,相应的保持系则只增加15—43%。光敏核不育水稻农垦58s 和 W6154s 在6月份花药转向全不育的自然条件下,花药的有机自由基也随小孢子发育及采样期推延而增加。表明雄性不育过程发生了自由基代谢异常。

应用花药培养技术选育籼稻光敏不育系Hs-3

Ｈｓ－３ 是采用系谱育种和花药培养相结合育成的两用不育系．其光敏特性明显，育性转换的临界光长较短（＜ １２．５ ｈ），不育起点温度低（＜ ２３ ℃），不育性稳定，不育期长（≥６５ ｄ），可繁性好．籼粳分类表明Ｈｓ－３ 为籼型．Ｈｓ－３ 生育期具有一定感光性，在福州３～６ 月份播种期（ｘ）与抽穗日期（ｙ）的回归关系为ｙ ＝ １０８ －０．４ｘ（ｒ＝ ０．９８）．Ｈｓ－３ 异交率高，配合力强，已选配的两系杂交稻新组合金两优３６，产量优势明显．１９９８ 年参加福建省中、晚稻区试，产量分别列参试组合的第１、第２位．

籼稻光敏不育系Hs－1的选育报告

本文报道采用花培技术育成籼型光敏不育系Ｈｓ－１的选育研究，包括短光敏和低温敏相结合的育种目标的提出依据、育种技术路线和选育经过．人工气候箱和自然光温条件鉴定结果表明，Ｈｓ－１的育性具有明显的光敏特性，临界光长较短（１２．５－１２．０ｈ）、临界温度较低（＜２３．１℃）．根据形态分类结果，Ｈｓ－１归属籼型（６分）．Ｈｓ－１基本营养生长性较强，播始天数８８－１０９ｄ；经济性状。

安农S-1水稻光温敏核不育系的育性研究 Ⅰ.不同育性时期花药和花粉扫描电镜观察

本文对安农S-1水稻光温敏不育系不同育性时期花药、花粉进行了电镜观察。结果表明,可育季节花药充实粗壮,开裂正常。可育花粉率达70%以上。高温长日照的不育季节花药干瘪瘦小,花药不开裂,花粉发育停止在单核期,为典败花粉,不育率达100%。由可育转变为不育过程中,花药由充实粗壮转变为干瘪瘦小,由黄色转变为白色,由正常开裂转变为不开裂。绒毡层内表面乌氏体由结构清晰转变为乌氏体上沉积着很多物质。花粉由可育转变为典败,花粉萌发孔由正常转变为异常。当由不育转变为可育时,花药和花粉的变化与前述变化方向相反。

光敏胞质不育小麦花药发育过程中GA_(1+4)分布的免疫电镜研究

运用胶体金免疫电镜定位方法对不同光照条件下光敏胞质不育小麦 (TriticumaestivumL .)花药发育过程中GA1+ 4 的分布进行了详细观察。短日照条件下花药可育 ,花粉母细胞、单核花粉和二核花粉内GA1+ 4 的分布数量逐渐增多 ,以细胞核最为明显 ;成熟花粉的精细胞内也有一定数量的GA1+ 4 分布。绒毡层细胞质和细胞核内GA1+ 4 的分布数量逐渐减少。长日照条件下 ,花药不育 ,花粉母细胞和败育的花粉内有GA1+ 4 的分布 ,但其分布数量比同时期可育花粉内少。绒毡层细胞解体紊乱 ,细胞内有GA1+ 4 分布。观察结果表明 :GA1+ 4 参与花粉的发育 。

光敏核不育水稻花药ATPase定位研究

光敏核不育水稻可育花粉单核中位期外壁覆盖层和外壁内层界限明显 ,ATPase定位显示覆盖层外侧和花粉核有活跃的ATPase活性。单核边位期ATPase定位于覆盖层外侧、柱状层、内壁、线粒体以及核仁上 ;二核期ATPase定位于覆盖层外侧、柱状层、内壁和核。不育花粉单核中位期外壁发育不良 ,花粉核形状不规则 ,有明显核仁 ,核仁ATPase活性较核其余部分强 ;单核边位期不育花粉仍不能形成良好的外壁 ,ATPase主要定位于核、内壁和线粒体 ,覆盖层外侧和不规则的柱状层也具有ATPase活性。二核期不育花粉ATPase定位于内壁和变形的柱状层。可育花药单核中位期绒毡层ATPase定位于核和线粒体 ,同期不育花药绒毡层ATPase定位于核和核仁上。部分不育花药药隔维管束也表现异常。基于以上结果 ,认为不育花药绒毡层、单核中位期花粉核异常可能与败育有较密切的关系。

用DH群体研究光敏核不育水稻雄性不育性的遗传

以平均自然结实率为指标，对Ｎ５０４７Ｓ／Ｔ８３４０和Ｎ５０４７Ｓ／０２４２８两个ＤＨ群体在１９９２和１９９３年长短日下的育性表现进行了分析。结果表明，在长日下两个ＤＨ群体的育性均表现为明显分离，呈连续的双峰曲线分布。Ｋｏｌｍｏｇｒｏｖ－Ｓｍｉｒｎｏｖ检验表明，同一群体两年的育性分布一致。Ｘ２检验，不育花培系比可育花培系符合１：３的分离比，说明光敏核不育水稻雄性不育性受两对独立的隐性主效基因控制。且这两对基因在育性表达的强度上存在差异。在短日下，各个花培系都为可育，花培不育系育性能稳定地转换。通过对同—ＤＨ群体一年多次多点种植或数年种植，理论上每个光敏核不育花培系的不育基因都能得到很好的表达，并可避免Ｆ２群体杂合体的显性及与显性有关的基因互作影响，所以用ＤＨ群体研究光敏核不育水稻雄性不育性的遗传有其独特的优点。

利用花培与辐照诱变培育粳型两系不育系江79S

为创制新的两系不育系,并将其应用于强优势杂交水稻品种培育,综合利用花培和诱变技术培育了粳稻两系不育系江79S。取培矮64S/粳稻H179的F_(1)幼穗,利用花药培养技术培育获得一个粳型光温敏不育系S79;后采用高能碳离子束处理S79干种子,在其后代中选育了一个熟期突变体GS79(江79S),其在长日照和短日照条件下始穗表现不同,分别较S79早7 d左右和迟5 d左右。观察江79S的育性转换特性,发现其在嘉兴种植时,每年9月8日左右开始出现可育花粉并开始结实;在陵水种植时,植株正常结实且结实率达80%以上。人工气候箱光温敏特性鉴定结果表明,江79S在长日照条件下育性转换温度低于23.5℃。稻米品质和抗性鉴定结果为江79S米质达农业部(现农业农村部)部颁三级优质米标准,苗叶期抗稻瘟病。对江79S进行全基因组测序,分析发现其携带源自农垦58S的光敏不育基因pms1和pms3,且含携带抗稻瘟病基因pi21、Pia、Pid3和Pita,与其高抗苗瘟的特性相一致。以江79S配制的亚种间杂交水稻品种江两优7901通过了国家主要农作物品种审定。本研究结果为综合运用花培和辐照诱变技术培育新两系不育系材料提供了研究方法。

水稻籼型光敏核不育系HN5S的花培改良

为克服HN5S繁殖困难、自交繁殖种子难脱粒及杂种早衰等缺陷,以幼穗分化单核期的HN5S花药为材料进行花药培养,获得改良不育系15S。人工光温生态鉴定表明,在14.5h、23.5℃,12.5h、23.5℃,12.5h、27.5℃,12.5h、自然温度等条件下,15S的花粉败育度分别为99.55%、98.15%、100%、100%,自交结实率均为0。比较分析表明,短日照条件下,15S花粉不育度比HN5S低;海南冬季繁殖,15S可育花粉率显著高于HN5S,且15S更容易脱粒,可繁殖性得到明显改善。同时,15S更容易配组优质米杂交组合。

应用花药培养选育适应上海生态环境的粳稻光敏核不育系

１９９０年以粳型光敏核不育系７００１Ｓ、５０４７Ｓ、５０８８Ｓ、农垦５８Ｓ为母本，常规粳稻品种或高代品系为父本配制杂种Ｆ１，翌年进行花药培养，获得二倍体花粉植株群体。各组合（ＰＧＭＳＲ／粳稻）Ｆ１的花粉植株在海南岛短日条件下育性正常。在上海自然长日条件下育性表现明显的分离，不育与可育花粉植株之比符合１：３。（ＰＧＭＳＲ／粳稻）各组合杂种Ｆ１的自交Ｆ２群体在上海自然长日条件下不育株与可育株分离比符合１：１５。表明粳型光敏核不育水稻雄性不育性受控于２对隐性主效基因。从这些杂种Ｆ１花药培养后代群体中选育出１５个农艺性状较好，具有明显的育性转换期的光敏核不育花粉株系。分期播种后，大多数于８月上中旬始穗，９月２～９日从不育转为可育，不育期长，不育期内不育性彻底。在上海可以安全制种和繁殖，并具有矮秆、株型较佳、抗稻瘟病和白叶枯病等优点，为利用亚种间杂种优势提供了优良种质。这也表明花药培养是研究光敏核不育水稻雄性不育性遗传及转育光敏核不育基因，快速选育适应上海生态环境的粳型光敏核不育系的有效方法。

水稻光温敏核不育系花药培养的初步研究

利用光温敏核不育系材料蜀光 6 37S、蜀光 5 70S、蜀光 5 82S ,研究了花粉发育的不同时期、头季稻和再生稻、低温预处理时间、诱导培养基和分化培养基等 5个方面对花粉愈伤组织的形成与绿苗再生的影响。结果表明 :小孢子发育单核中 ,晚期的花药诱导效果优于其他时期 ;头季稻的愈伤及绿苗诱导率明显高于再生稻 ;低温预处理时间的延长有利于花粉诱导率的提高 ,处理 8d左右达到最高诱导率 ;培养基SK3、NB对大多数材料的诱导效果优于其他培养基 ;增加IAA和少量的 6

光敏核不育水稻不育性遗传及其亚种间杂种优势利用

在上海自然条件下，１９９１年鉴定了５个粳型ＰＧＭＳＲ和６个籼型ＰＧＭＳＲ的育性转换期。结果表明粳型ＰＧＭＳＲ育性转换期明显，不育性稳定；籼型ＰＧＭＳＲ无明显的育性转换期。１９９０～１９９２年鉴定了农垦５８５及其转育于不同遗传背景中的模型ＰＧＭＳＲ７００１ｓ、５０８８ｓ、５０４７ｓ与粳稻品种杂交Ｆ１、Ｆ２和Ｆ１花培获得的二代（Ｈ２）群体、粳型ＰＧＭＳＲ／／ＰＧＭＳＲ／粳稻、ＰＧＭＳＲ／粳稻／／ＰＧＭＳＲ／粳稻群体的育性表现。粳型ＰＧＭＳＲ与农垦５８配制的杂种Ｆ２群体表现为一对主效基因差异，与其它粳稻配制的杂种Ｆ２群体育性分离表现为２对主效基因差异。由（ＰＧＭＳＲ／粳稻）Ｆ１花培获得的花培二代（Ｈ２）群体不育株和可育株分离比符合１∶３。表明农垦５８８产生于农垦５８单基因隐性突变，粳型ＰＧＭＳＲ不育性受控于２对隐性主效基因。（粳型ＰＧＭＳＲ／粳稻／／粳型ＰＧＭＳＲ／粳稻）Ｆ１和（粳型ＰＧＭＳＲ／／粳型ＰＧＭＳＲ／粳稻）Ｆ１群体中不育株和可育株分离比分别适合１∶３和１∶１，也证实上述结论。ＰＧＭＳＲ与常规粳稻：广亲和系配组，主要农艺性状表现出较强的杂种优势。（粳型ＰＧＭＳＲ／籼型ＷＣＶ）Ｆ１和（粳型ＰＧＭＳＲ／粳型?

光敏感核不育水稻单倍体组织培养及再生植株遗传特性的研究

以湖北光敏感核不育水稻农垦58S为材料,取在长日照和短日照条件下生长的植株的花药进行培养,均有效地获得了花粉单倍体植株。该单倍体植株幼穗离体培养脱分化容易,再分化能力强,对不同培养基的反应规律同原二倍体植株幼穗离体培养基本一致。单倍体愈伤组织细胞倍性很不稳定,易自发加倍成二倍体;结合秋水仙碱处理,已获得了加倍的二倍体再生植株。这些二倍体再生植株的种子后代纯合,群体性状整齐,保持了原农垦58S在长日照下雄性不育、短日照下雄性可育的基本特性。

光周期诱导光敏感核不育水稻花药蛋白变化的研究

采用双向电脉技术对不同光周期条件下，光敏感核不育水稻（农垦５８ｓ）的可育与不育花药蛋白的变化进行分析，发现花粉发育的不同阶段中，不育花药具有四个特异蛋白ｐＩ６．２／ｂＭＷ７０ＫＤ，ｐＩ６．２／ＭＷ６８ＫＤ，ｐＩ６．２／ＭＷ３８ＫＤ和ｐＩ７．４／ＭＷ３７ＫＤ．对游离组蛋白的分析表明．长日照诱导的不育花药中游离组蛋白的相对百分率均明显低于短日照下的可育花药．据此推测长日照诱导不百花药蛋白质组成和代谢变化．不育花药中游离组蛋白含量低，可能受ＤＮＡ合成数量少的影响．

粳型光敏核不育水稻7001s的光温反应特性与花粉育性转换及其过程中花药蛋白质的变化

粳型光敏核不育水稻7001s在控制光长和温度条件下试验结果说明它对光周期反应强,光周期反应日数为107天;在长光照(14.5小时)雄性不育基因表达稳定,植物在稻穗雌雄蕊原基分化前长光照对穗发育有不利作用,但分化后对长光照反应不敏感。温度对7001s稻穗发育和小穗育性亦有一定的影响,在20℃低温抽穗延迟,但每穗总小穗数增加,结实率降低;30℃高温下每穗总小穗数及结实率均降低。播种在上海地区自然条件下的育性转换的抽穗期在9月上旬。在育性转换过程中可育的花药可溶性蛋白质含量高于不育的,蛋白质组分亦有差异,在SDS-PAGE图谱中显示出可育的花药比不育的花药多两条分子量约为43和40KD蛋白质谱带,说明花药蛋白质含量和组分的变化与育性之间有一定的关系。

光敏核不育水稻农垦58S花粉败育过程中Ca^(2+)-ATPase的变化

运用电镜细胞化学技术(铅盐沉淀法),对长日照条件下光敏核不育水稻农垦58S和可育株系58N花药发育的不同时期进行了Ca2+-ATPase定位研究。结果表明,Ca2+-ATPase颗粒在可育与不育水稻的花药壁、花粉及药隔中的出现时间和数量具有明显差异。可育花药在花粉母细胞时期,药壁细胞内出现Ca2+-ATPase颗粒,至单核花粉后期,解体的绒毡层细胞和乌氏体表面分布大量的Ca2+-ATPase颗粒;与可育材料相比,不育花药在花粉发育的同时期,Ca2+-ATPase颗粒在药壁各层细胞内不仅出现的时间滞后,且分布的数量较少,到二核花粉时期(花粉已畸形空瘪),药壁表皮细胞的液泡膜上、绒毡层细胞质中及乌氏体表面才出现明显的Ca2+-ATPase颗粒。可育花粉单核早期,花粉细胞内线粒体膜上有少量的Ca2+-ATPase分布;单核花粉中期,花粉外壁上有少量的Ca2+-ATPase分布;到单核花粉后期,Ca2+-ATPase颗粒大量分布在花粉外壁、内壁及细胞质膜和细胞核中。而不育花粉在单核花粉发育中都未见Ca2+-ATPase的分布,到花粉败育空瘪时才出现明显的Ca2+-ATPase颗粒,但数量较可育花粉同期同部位少。可育花药药隔细胞中Ca2+-ATPase在花粉母细胞减数分裂期就有分布,而不育花药到单核花粉早期药隔中才有少量的Ca2+-ATPase分布。由此推测,水稻不育系在其花粉发育中,由于细胞壁和质膜上Ca2+-ATPase颗粒出现时间滞后和数量减少影响到细胞膜钙泵将Ca2+由胞质向胞外转运的功能,致使胞质内Ca2+过多积累,导致花粉败育。