茼蒿同源四倍体的诱发与细胞学研究

本文通过对茼蒿(Chrysanthemun CoronariumL)的不同品种和杂种一代进行同源四倍体的诱发、鉴定、细胞遗传学研究.探讨蔬菜多倍体的人工诱导方法与效果,以及多倍体的形态特征和遗传特性.为蔬菜的多倍体育种提供理论依据,并选育出茼蒿四倍体新品种.试验材料以目前生产上推广的细叶茼蒿、大叶茼蒿与其前两者的杂种一代,分别用不同浓度的秋水仙素(C_(22)H_(25)O_6N+1(1/2)H_2O)和不同处理方法诱发染色体加倍,并从形态和细胞学上进行鉴定,筛选出同源四倍体,对其诱发四倍体的第一代作染色体行为分析和稳定性分析,从中选择优良单株套袋自交留种,期望选育出具有优良性状的四倍体新品种.     

异源四倍体鲫鲤群体的形成及四倍体化在脊椎动物进化中的作用

对雌雄两性能育并形成群体的异源四倍体鲫鲤的染色体数目和组型,DNA含量,红细胞大小,生殖腺和配子,胚胎发育,形成机理,外形等方面进行了较全面描述。四倍体鲫鲤经过九代（F3-F11）的四倍体性的繁殖,已形成了一个数目庞大的遗传性状稳定的群体。该四倍体群体在染色体数目、生殖、外形特征等方面都与它们的原始父母本-二倍体湘江野鲤和红鲫有本质的差别。在遗传特性、稳定传代、生育隔离等方面,异源四倍体鲫鲤群体为形成一个新的四倍体新种奠定了基础。新的四倍体鱼群体的形成对脊椎动物的进化理论和它们在生产上的应用都具有重要的意义。     

异源四倍体鲫鲤Sox9a基因保守区序列的克隆及内含子剪接位点分析

用特异于HMG-box保守区的兼并引物扩增了异源四倍体鲫鲤及其原始亲本(红鲫和鲤鱼)的Sox基因. 异源四倍体鲫鲤的扩增产物共有4条带,大小分别约为200,600,900和 1900?bp,而其原始亲本的扩增产物只有3条带,且在雌雄个体中未发现性别特异扩增带. 回收雄性四倍体鱼600?bp扩增带,经亚克隆及测序分析得到一个新的编码71个氨基酸残基的基因. 该基因与虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)、蟾蜍(Xenopus laevis)、鲤鱼(Cyprinus carpio)等的Sox9基因相似性达97%,据此命名为Atsox9a. 通过计算机分析和RT-PCR方法确定该基因含有内含子,并获得其内含子的序列和剪切位点,此内含子剪切位点在进化上是保守的. Atsox9a对于研究异源四倍体鲫鲤性别决定和分化机制及脊椎动物性别进化具有重要的理论意义.     

同源四倍体水稻雌配子体变异及反足胚形成研究

运用秋水仙素处理普通栽培水稻品种,成功获得一系列同源四倍体水稻品系.同源四倍体水稻雌配子体的发生遵循蓼型胚囊发育模式,但是在雌配子和雌配子体形成过程中观察到大量变异,这导致其有性生殖能力显著下降.在开花期及花期之前,同源四倍体水稻反足细胞生长旺盛,能够可以形成体积显著增大的细胞团.所有三个反足细胞都参与反足胚发生,位于中央的细胞经两次或多次分裂形成多细胞组织,该组织类似茎尖分生组织的“原体”;同时位于两侧的两个细胞经多次分裂,形成围绕中央细胞分裂组织的多细胞组织,该组织类似茎尖分生组织的“原套”.三种类型的胚囊影响同源四倍体水稻结实率,包括同源四倍体水稻正常胚囊(贡献率估计值为62%),正常八核七细胞结构小胚囊(贡献率估计值为26%)和正常且具有反足细胞增殖胚囊(贡献率估计值为12%).     

同源四倍体水稻双受精过程的细胞学观察

同源四倍体水稻的双受精比较特殊.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.     

复合四倍体彭泽鲫胚胎发育的研究

分别用复合四倍体彭泽鲫的母本种彭泽鲫和父本种尖鳍鲤的精子与复合四倍体彭泽鲫的卵子授精,在Nikon体视显微镜下对它们的胚胎发育过程进行连续观察.描述了23个发育时期的主要形态特征,观察了不同水温条件对胚胎发育速率的影响,比较了复合四倍体彭泽鲫与异育彭泽鲫胚胎发育过程的异同.发现二者在受精卵的大小、受精后皮质颗粒、肌节对数、眼晶体形成时间、积温等方面都存在差异,复合四倍体彭泽鲫比异育彭泽鲫的胚胎发育历时要少.在上述研究的基础上,发现来自母本种和父本种的两种不同精子与复合四倍体彭泽鲫的卵子授精,得到的胚胎在发育过程中未表现出明显差异,暗示复合四倍体彭泽鲫的卵子在应答母本种和父本种精子时表现出相同的生殖方式,即雌核发育生殖方式.本研究的结果和结论与在人工复合四倍体异育银鲫中观察到的现象存在显著差异.     

秋水仙素诱导越橘四倍体研究

用秋水仙素浸渍法及培养基添加法对南高丛越橘组培苗"3#"进行了四倍体诱导,结果表明:浸渍法诱变效果优于培养基添加法,获得的变异株系多为嵌合体,0.1%的秋水仙素茎尖浸泡24h为最佳诱变组合,存活率为70%,变异率为13.33%,四倍体植株率为6.67%.通过对茎、叶、气孔、保卫细胞、染色体数目以及叶绿素含量等形态生理指标的检测,证明四倍体较二倍体发生了显著变化.     

异源四倍体鲫鲤成熟性腺和红细胞超微结构观察

用透射电子显微镜观察了繁殖季节异源四倍体鲫鲤成熟精巢、卵巢和血液中红细胞超微结构.成熟精巢由许多小叶组成,小叶内可观察到精原细胞、精子细胞和大量成熟二倍体精子.精原细胞的细胞质内可见核糖体、内质网、线粒体和电子致密物质;支持细胞的细胞质中可见内质网和明显的可能与激素合作有关的颗粒状物质.二倍体精子由头部和尾部组成,头部内充满致密染色质,尾部中央轴丝具有典型"9+2"微管结构.成熟卵巢中Ⅳ和Ⅴ时相卵母细胞外包围着两层滤胞细胞;内层滤胞细胞伸出微绒毛深入透明带和卵黄膜内,并一直延伸到卵细胞的细胞质内.推断微绒毛具有物质和信息交流的功能.Ⅳ时相和Ⅴ时相卵母细胞内的卵黄具有两种形式,一种其外有囊泡包围,另一种外面没有.红细胞中32.43%的细胞核具有独特的哑铃状结构,超微结构显示这种哑铃状结构为细胞核的弯曲变形现象;少数红细胞核有一分为二的分裂现象.红细胞核的这些特征可作为区别四倍体鱼和二倍体鱼的重要标志.在亚显微水平证明四倍体鲫鲤具有正常的成熟精巢和卵巢,它们能够产生正常的二倍体精子和卵子,保证四倍体性能代代相传.     

不同倍性鲤科鱼Cyclin B基因内含子克隆与进化分析

运用PCR扩增、克隆、测序等技术,分别获得三倍体鲫鲂、四倍体鲫鲂、五倍体鲫鲂和团头鲂、草鱼、鲢鱼、鳙鱼等鲤科鱼Cyclin B基因部分DNA序列.结合异源四倍体鲫鲤及其原始亲本红鲫和鲤鱼cyclin B基因对应DNA序列,对不同倍性鲤科鱼类cyclin B基因DNA片段序列进行比较分析.结果表明:由相同引物扩增的染色体数为48的鲂、草、鲢、鳙鱼,只扩增出1条DNA片段,片段长度分别为750 bp,950 bp,720 bp和720 bp,而染色体数目加倍的红鲫、鲤鱼、异源四倍体鲫鲤、异源四倍体鲫鲂,扩增出2条DNA片段(1200 bp和900 bp),三倍体和五倍体鲫鲂扩增出3条DNA片段(1200 bp,900 bp和750 bp),每个DNA片段均含Cyclin B基因第2,3内含子和第2,3,4外显子.序列分析表明,四倍体鲫鲤、三倍体鲫鲂、四倍体鲫鲂和五倍体鲫鲂与其母本1200 bp片段同源性分别为99.5%,98.9%,99.5%和88.7%,与母本900 bp片段同源性分别为97.5%,94.6%,94.2%和89.9%,说明四倍体鲫鲤与多倍体鲫鲂1200 bp和900 bpCyclin B基因片段与母本红鲫同源性高,在进化上具有偏母性遗传特性.而三倍体和五倍体鲫鲂的750 bp Cyclin B基因片段与父本同源性分别高达98.6%和98.2%,说明其来自父本团头鲂.在两性可育的异源四倍体鲫鲤和异源四倍体鲫鲂中存在各自父本Cyclin B基因片段序列消除现象.此外,用Cyclin B基因内含子3序列构建不同倍性鲤科鱼的系统进化树,结果表明,由Cyclin B基因内含子序列构建的系统进化树可以正确反映亲缘关系较近的鲤亚科属间鱼类系统进化关系,而不适合亲缘关系较远的亚科间杂交鱼类系统进化分析.     

离子束生物技术改良同源四倍体水稻的设想

利用离子束注入技术对同源四倍体水稻进行遗传改良，有可能为进一步利用水稻强大的杂种优势效应和深入研究水稻无融合生殖现象寻找到新的突破口。对同源四倍体水稻进行遗传改良的技术思路是，瞄准2个总体目标(挖掘水稻的产量潜力和简化水稻杂种优势利用的确定)；采用3种有效技术(离子束生物技术、组织培养技术和多倍体诱导技术)；确定4个研究方向(直接利用同源四倍体水稻的增产潜力、利用同源四倍体水稻的强大杂种优势效应、固定其杂种优势效应和深入研究同源四倍体水稻的生殖发育特性)；达到5个预期目标(探索物种形成的途径、研究生物学特性、寻找遗传变异规律、挖掘潜在利用价值、建立新的育种技术体系)。