[目的]明晰牡丹种间远缘杂交不亲和的细胞学及生理机制，为牡丹远缘杂交提供理论及试验基础。[方法]以牡丹‘凤丹’为母本，保康牡丹为父本，进行远缘杂交授粉亲和性研究，探讨授粉后雌蕊保护酶活性、可溶性物质含量及内源激素含量变化与花粉萌发、花粉管生长之间的联系。[结果]保康牡丹与‘凤丹’远缘杂交亲和性差的细胞学原因是花粉萌发慢，花粉管多有胼胝质沉积、扭曲缠绕严重，生长多无序并伴有分枝现象，只部分能穿过花柱到达子房。生理机制研究结果表明：授粉后，SOD活性快速升高有利于花粉柱头识别及花粉管生长；MDA含量快速增加不利于远缘杂交授粉花粉管的伸长生长；远缘杂交雌蕊较自交雌蕊可溶性蛋白及可溶性糖含量高，表现为柱头识别作用及雌蕊排异作用加强；自交雌蕊IAA含量显著高于杂交，高水平IAA、GA3、IPA有助于花粉萌发及花粉管生长；远缘杂交雌蕊ABA含量显著高于自交雌蕊，高水平ABA、JA对花粉管生长显示抑制作用，诱发胼胝质沉积，花粉管扭曲缠绕生长无序。[结论]‘凤丹’与保康牡丹远缘杂交存在受精前障碍，其与雌蕊内部酶活性变化、内源激素含量的动态变化及可溶性物质含量密切相关。

[目的]探究PsMTERF2基因在牡丹远缘杂交种子发育过程中的分子及生理机制,为克服牡丹远缘杂交种子败育的研究提供理论依据。[方法]采用RT-PCR技术克隆得到牡丹MTERF2基因,并对其进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术检测并比较PsMTERF2基因在牡丹种子不同发育时期(‘凤丹白’自交与‘凤丹白’ב粉玉奴’授粉后14,18和28 d的正常与败育种子)的表达与牡丹不同组织(根、茎、叶、花瓣、花药、鳞芽、柱头、种子)中的差异性表达;测定不同发育时期正常种子与败育种子中可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉和可溶性蛋白的含量,并分析其与PsMTERF2基因表达量的相关性。[结果]牡丹MTERF2基因CDS全长972 bp,编码323个氨基酸,相对分子质量为3.77×10~4 D,理论等电点为8.87,具有3个跨膜螺旋区,不具有信号肽切割位点;进化树及三级结构分析显示,牡丹MTERF2基因具有7个MTERF结构域,蛋白结构较为复杂,其碱基序列与AtMTERF2同源性较高,故命名为PsMTERF2,GenBank登录号为MZ505000。PsMTERF2基因在牡丹自交种子各发育时期的表达量均高于同一发育时期的杂交种子,且在种子发育后期二者差异更显著;PsMTERF2基因在牡丹不同组织中均有表达,但在种子、柱头和花药中的表达水平相对较高。授粉后14和28 d,可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉和可溶性蛋白在自交正常种子中的含量均高于杂交败育种子,其中淀粉和可溶性蛋白含量与PsMTERF2基因相对表达量显著正相关,其余指标与PsMTERF2基因相对表达量正相关但相关性不显著(P>0.05)。[结论]PsMTERF2基因可能通过影响代谢产物的合成参与调控种子发育的后期进程。

为了探讨铁皮石斛Dendrobium officinale自交和杂交亲和性的生物学机制,利用荧光显微镜观察铁皮石斛自交、种内杂交后柱头性状和花粉管的生长情况。结果发现:自花授粉1 h后,花粉粒萌发,花粉管到达花柱基部接近子房处,4 h后花粉管进入子房,8 h后停止生长,72 h后子房萎缩,花粉管消失,不同的亲本间略有差别。种内杂交后的花粉管能够顺利进入子房,发育良好。由于铁皮石斛自交花粉管进入子房后停止生长,导致子房萎缩,可以认为铁皮石斛属于配子体自交不亲和。研究结果为铁皮石斛的自交不结实机理研究提供了细胞学基础,也为铁皮石斛种质资源保育、杂交育种等研究提供理论依据。

【目的】探明阿月浑子与黄连木远缘杂交是否存在授粉障碍。【方法】以阿月浑子和黄连木杂交组合为材料,以阿月浑子自交组合为对照,利用扫描电镜技术观察父本花粉的形态特征,采用离体萌发试验对父本花粉萌发率和活力进行测定,采用压片法对不同授粉组合的花粉管生长动态进行荧光显微观察。【结果】阿月浑子T-491花粉极面观可见4个萌发孔,外壁具稀疏刺状颗粒;黄连木花粉极面观萌发孔仅见2个,外壁有较密刺状颗粒分布;黄连木花粉极轴长和赤轴长分别为53.84μm和44.85μm,均大于阿月浑子T-491雄株花粉。用于授粉的父本黄连木和阿月浑子T-491的花粉萌发率分别为77.3%和84.38%,花粉活力分别为82.4%...

对黑龙江省森林植物园引进的原产于美国密苏里州的3个牡丹组(Section Moutan DC.)内亚组间远缘杂交品种,即Paeonia‘High Noon’,Paeonia‘Renown’和Paeonia‘Souvenir de Maxime Cornu’进行了以形态特征、物候、生态适应性为主的引种栽培研究。结果表明:3个牡丹组内亚组间远缘杂交种在引种地均呈现良好的生态适应性。植株生长势强,枝条粗壮,越冬芽红润饱满,株型优美,花色艳丽,各具特色。花期较园中其他中原牡丹Paeonia Sec-tion Moutan DC.和芍药Paeonia Section Paeonia DC.晚,延长了引种...

【目的】远缘杂交育种是目前牡丹、芍药品种改良和育种的主要方法,而远缘杂交不亲和一直是制约其快速发展的主要因素。本研究从牡丹、芍药远缘杂交授粉后不亲和应答相关的柱头差异蛋白与转录组方面深入研究,揭示牡丹、芍药远缘杂交不亲和的分子机理,为杂交育种提供理论依据。【方法】以芍药‘粉玉奴’自交、芍药‘粉玉奴’与牡丹‘凤丹白’杂交为供试材料,在授粉后24 h采取柱头,分别进行同位素标记相对定量(iTRAQ)和转录组技术分析。对所获得的蛋白和转录组数据进行生物信息学分析,并对其中可能与远缘杂交不亲和相关的基因进行定量PCR验证。【结果】利用iTRAQ技术分析牡丹、芍药远缘杂交后柱头中蛋白质的表达差异,共鉴定到685个差异蛋白,富集到了188条通路,其中显著富集的Pathway有18条。与不亲和授粉相关代谢通路有RNA降解、钙信号途径、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase signaling pathway,MAPK)信号途径、磷脂酰肌醇信号系统。在RNA降解代谢通路中,烯醇酶(Enolase)、热休克蛋白DnaK(HSP70)及病菌抗原(GroEL)均表达下调。在钙信号途径中,钙调蛋白(CALM)表达下调,腺苷酸转运酶(adenine nucleotide translocase,ANT)表达量增加,表达上调。MAPK信号途径中,乙二醛酶Ⅰ(GloI)表达下调。磷脂酰肌醇信号系统中的钙调蛋白(CALM)表达下调。随机选取与差异蛋白相关的6个基因进行qRT-PCR验证,结果显示,6个基因的表达与蛋白质水平趋势相一致,均表达下调。通过转录组测序,共获得了52 998个有注释信息的Unigene,占所有Unigene的40.37%。基于6组样品的RPKM(Reads Per Kilobase per Million)值,共筛选到16 224个差异基因。其中上调基因13 361,下调基因2 863个。对差异基因进行Pathway显著富集分析,杂交与自交相比,不亲和差异表达的基因主要富集在氧化磷酸化代谢、ABC转运蛋白、次级代谢产物等通路。与远缘杂交不亲和相关且发生显著变化的基因有CalS-5、CalS-12(胼胝质酶)和SPL(squamosa promoter binding protein-like)表达上调,ABCF(ABC transporter family protein)表达下调。【结论】在转录组和蛋白数据共注释到6个蛋白、4个基因与植物不亲和性密切相关,这些蛋白与基因可能在远缘杂交不亲和方面发挥着重要作用。

【目的】探寻克服牡丹与芍药远缘杂交受精前障碍的授粉方式,为克服牡丹、芍药远缘杂交不亲和提供理论依据。【方法】以芍药品种粉玉奴(Paeonia lactiflora‘Fenyunu’)为母本,牡丹品种凤丹白(Paeonia ostii‘Fengdanbai’)、洛阳红(Paeonia suffruticos a‘Luoyanghong’)为父本分别进行远缘杂交,采用常规授粉、延迟授粉、重复授粉、切割柱头授粉和蒙导授粉5种不同授粉方法,对授粉后花粉萌发及花粉管伸长过程进行荧光显微观察,研究母本心皮形态学特征,统计杂交组合结实率。【结果】杂交组合粉玉奴×凤丹白、粉玉奴×洛阳红采用重复授粉、蒙导授粉、延迟授粉的效果均优于常规授粉,在花粉萌发量、花粉管伸长及单花结实率方面表现为延迟授粉>重复授粉>蒙导授粉>常规授粉>切割柱头授粉,说明延迟授粉对于克服受精前障碍效果最佳,为最佳授粉方式。切割柱头授粉虽效果不佳,但对克服受精前障碍有一定影响。【结论】在牡丹、芍药远缘杂交育种中,可以采取延迟授粉的方法,减缓甚至克服母本柱头或花柱对异源花粉萌发及花粉管生长的抑制,克服受精前障碍,提高育种效率。

以我国选育出的首例牡丹与芍药远缘杂种‘和谐’为主要材料,对其雌雄蕊形态特征、花粉活力、授粉过程、杂交结实情况等影响其育性的关键因素和环节进行系列研究。结果表明:‘和谐’雄蕊量少,50～100枚,花丝长短不一,0.1～2.5cm;雌蕊4～5枚,花盘肉质,包裹心皮2/3左右。‘和谐’花粉多数败育,花粉活力为4.1%。牡丹和芍药混合花粉在‘和谐’柱头上萌发率很高,多数花粉管成团盘绕在柱头上,少数花粉管能进入柱头,但花粉管在花柱内因顶端膨大、胼胝质积累而停止生长,表明‘和谐’不结实是由受精前障碍造成的。‘和谐’作父本与‘艳紫’和‘粉蝴蝶’2个芍药品种杂交有一定的亲和性,并获得少量的种子和种苗,说明‘和...

【目的】揭示玉米杂交种对缺磷反应的生理机制,为高产高效品种的大面积推广应用提供科学依据。【方法】以蠡玉16、冀单28和宽诚10杂交玉米为供试作物,通过供磷和缺磷营养液培养研究缺磷对不同基因型玉米生长发育,根系形态、活性和生理特性的影响,并比较基因型间差异。【结果】与供磷比,缺磷的3个品种株高、地上部和整株干重及磷增长量均降低,根干重和根冠比均增加;根长依次增加61%、62%和18%,根半径降低19%、29%和4%,根表面积增加31%、18%和13%;总吸收面积和比表面积降低;pH降低1.3、0.8和0.7个单位;吸收H2PO4?和耐低磷能力提高;根组织中酸性磷酸酶活性提高。不同基因型间存在显著...

有髯鸢尾观赏价值高，但中国夏季雨热集中，有髯鸢尾软腐病多发，限制了有髯鸢尾的应用。为提高有髯鸢尾在高温高湿条件下的存活率，利用鸢尾属内不同系间远缘杂交有望为有髯鸢尾引入鸢尾(Iris tectorum)和西伯利亚鸢尾(Iris sibirica)抗软腐病特性。将有髯鸢尾与鸢尾、西伯利亚鸢尾人工授粉远缘杂交，观察花粉在柱头上萌发及花粉管行为，分析合子前障碍，观测杂交后子房发育动态，明确胚拯救时期。结果表明：1)有髯鸢尾系间远缘杂交存在一定的合子前障碍，表现为花粉萌发量少、花粉管生长异常及花粉管生长停滞。除有髯鸢尾×西伯利亚鸢尾合子前障碍严重外，其余组合花粉管均能到达胚珠完成受精，合子前障碍不是有髯鸢尾系间杂交的主要障碍。2)有髯鸢尾与西伯利亚鸢尾杂交后败育速度快于与鸢尾杂交，有髯鸢尾系间杂交与亲缘关系呈正相关。3)有髯鸢尾×鸢尾的最佳胚拯救时期为授粉21 d后，鸢尾×有髯鸢尾为授粉24 d后，西伯利亚鸢尾×有髯鸢尾为授粉12 d后。合子后障碍是有髯鸢尾系间远缘杂交的主要障碍，通过胚拯救可获得鸢尾有髯鸢尾系间远缘杂交后代。本研究通过解析有髯鸢尾系间远缘杂交障碍及胚拯救研究，为培育适应性更高的有髯鸢尾奠定研究基础。

通过性激素药物诱导和全人工繁育技术对野生哲罗鲑(Hucho taimen)与细鳞鲑(Brachymystax lenok)进行远缘杂交。结果表明,哲罗鲑(♀)×细鳞鲑(♂)(HB,正交实验组)杂交的受精率、发眼率、孵化率和仔鱼上浮率与其双亲自群繁育效果无显著性差异(P>0.05),而且在胚后的不同发育时期HB杂交子代的死亡率和畸形率均低于哲罗鲑自繁(HH)和细鳞鲑自繁(BB)对照组。在内源性营养时期(卵黄囊吸收早期),HB、HH和BB的仔鱼体质量分别呈负增长、正增长、零增长趋势变化;在混合营养时期(开口-转口时期),HB和BB组鱼体质量呈正增长趋势变化,HH组体质量呈负增长趋势变化;在外源性营...

为研究白菜型、芥菜型和甘蓝型冬油菜之间远缘杂交的亲和性，本试验通过测定５２个冬油菜组合远缘杂交的结角率、亲和指数、花粉活力、花粉－柱头互作情况，分析冬油菜远缘杂交的亲和性。由５２个冬油菜远缘杂交组合的聚类分析结果显示，不同类型的冬油菜做母本时其亲和性表现为，芥菜型冬油菜×白菜型冬油菜＞芥菜型冬油菜×甘蓝型冬油菜＞白菜型冬油菜×芥菜型冬油菜＞甘蓝型冬油菜×芥菜型冬油菜。花粉活力的大小依次为，芥菜型冬油菜×白菜型冬油菜＞芥菜型冬油菜×甘蓝型冬油菜＞白菜型冬油菜×芥菜型冬油菜＞甘蓝型冬油菜×芥菜型冬油菜。花粉－柱头互作分析得到，芥菜型冬油菜×白菜型冬油菜杂交组合和芥菜型冬油菜×甘蓝型冬油菜杂交组合母．．．

以探明牡丹与芍药远缘杂交结实率低的原因为目标，以芍药‘朱砂判’为母本，以牡丹‘凤丹白’、‘岛大臣’、‘正午’、‘姚黄’为父本，并以芍药品种‘Ｋａｎｓａｓ’为对照父本进行人工杂交，采用培养液培养法测定父本花粉萌发率，用苯胺蓝染色法，在荧光显微镜下观察父本花粉在母本柱头上萌发及花粉管生长的过程。结果显示：‘朱砂判’在开花第４天为最佳授粉期；离体状态下花粉萌发率由高到低为‘Ｋａｎｓａｓ’、‘岛大臣’、‘凤丹白’、‘姚黄’、‘正午’；‘岛大臣’及‘Ｋａｎｓａｓ’作父本的组合花粉管能够到达子房，其他组合花粉管都未到达子房，并观察到一些异常的花粉管形态，花粉管生长过程中还伴随着一系列胼胝质反应。表明受精前．．．

以旱稻基因型旱65为母本,稗草长芒稗为父本,通过杂交、回交技术,导入稗草高光效、速生快长基因,效果非常明显。

以东方百合索蚌(Sorbonne)和元帅(Acapulca)为试材,采用石蜡切片法和荧光显微技术研究其胚囊发育,观察花粉管生长和双受精过程,研究适合百合的授粉及进行胚抢救的时期。结果表明:百合大孢子的发育形式为贝母型,其胚囊发育最终形成育性正常的7细胞胚囊,-2级的胚囊已经发育成熟,适宜授粉受精。异花授粉后花粉管3～5d到达胚囊,并释放出2个精核进行双受精。百合胚胎发育经过合子、原胚、球形胚、子叶型最终发育成熟。胚乳发育与胚胎同步,属于核型胚乳,在形成球形胚后胚乳细胞逐渐形成细胞壁。授粉后45d进行胚抢救较好。