同源四倍體雙胚苗水稻的雙胚頻率及其生殖發(fā)育特性.pdf

1、在水稻遺傳改良的研究領(lǐng)域內(nèi)研究者目前面臨著兩大難題有待探索,即怎樣通過現(xiàn)代生物技術(shù)在現(xiàn)有的產(chǎn)量水平上更有效地利用水稻雜種優(yōu)勢(shì)效應(yīng)挖掘其產(chǎn)量潛力和怎樣通過簡(jiǎn)化育種程序固定水稻的雜種優(yōu)勢(shì)效應(yīng).前人的研究結(jié)果已經(jīng)證實(shí),在染色體組多倍化水平探索同源四倍體水稻的潛在價(jià)值將為水稻遺傳改良找到新的研究方向.利用離子束注入技術(shù)對(duì)同源四倍體水稻品系"IR36-4X"進(jìn)行了輻照處理,在其后代群體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了具有多胚苗特征的突變株"IR36-雙",經(jīng)過多代篩選之

2、后獲得了其特征特性相對(duì)穩(wěn)定的株系.在此基礎(chǔ)上,本項(xiàng)研究對(duì)突變體所表現(xiàn)的特征特性進(jìn)行了比較研究,利用熒光染色技術(shù)、子房整體透明技術(shù)和激光掃描共聚焦顯微技術(shù)對(duì)同源四倍體雙胚苗水稻的雌雄配子(或雌雄配子體)的發(fā)育特征進(jìn)行了系統(tǒng)的觀察研究,旨在為離子束生物技術(shù)在水稻遺傳改良中的應(yīng)用積累一些研究資料.本項(xiàng)研究所獲得的初步結(jié)果主要包括如下3個(gè)方面： 1.以篩選和改良突變體特征特性為研究目標(biāo),建立了同源四倍體雙胚苗水稻的組織培養(yǎng)體系,由此篩選

3、到結(jié)實(shí)率比較高的材料.在實(shí)驗(yàn)中,通過對(duì)供試材料成熟胚組織培養(yǎng)的比較研究后發(fā)現(xiàn),愈傷組織的誘導(dǎo)率和質(zhì)量在很大程度上取決于誘導(dǎo)培養(yǎng)基中激素的含量.在分化培養(yǎng)基中各種激素的相對(duì)比例和微量元素Cu的含量對(duì)于再生植株的誘導(dǎo)起著非常重要的作用.在同源四倍體雙胚苗水稻的再生植株群體內(nèi)篩選出一株高結(jié)實(shí)率的雙胚苗植株,其結(jié)實(shí)率高達(dá)71.8﹪. 2.以鑒定突變體的外觀特征和雙胚苗特性的表達(dá)條件為研究目的,研究了溫度等因素對(duì)其雙胚苗發(fā)生率的影響.研究

4、結(jié)果表明,隨著自交世代的推進(jìn)其雙胚苗特性保持一定的遺傳穩(wěn)定性.在實(shí)驗(yàn)材料的群體內(nèi),多胚苗發(fā)生頻率因材料種類不同或發(fā)芽溫度條件不同以及水稻穎殼的有無而表現(xiàn)出一定的差異性.在發(fā)芽溫度為30℃條件下,ASDOR05-01和ASDOR05-02的雙胚苗頻率均比較高,分別達(dá)到6.8﹪和2.5﹪.種子經(jīng)過去穎殼處理后可以使其雙胚苗頻率提高36.0﹪-44.1﹪.雙胚苗突變株系"IR36-雙"在雙胚苗性狀的表現(xiàn)形態(tài)上有其特異性.在同一純合株系的群體內(nèi)

5、雙胚苗的苗位包括非完全雙胚苗和完全雙胚苗兩種類型.在非完全雙胚苗中可以進(jìn)一步劃分為單胚軸單胚根雙胚苗和單胚根異胚軸雙胚苗這兩種類型.在完全雙胚苗中也可以進(jìn)一步劃分為正常雙胚苗和異常雙胚苗(大小苗)這兩種類型.在多胚苗材料中,單胚根異胚軸雙胚苗所占的比例相對(duì)比較大。 3.為了研究突變體雌雄配子(體)的發(fā)育特性,本研究利用熒光染色技術(shù)、子房整體透明技術(shù)和激光掃描共聚焦顯微技術(shù)對(duì)同源四倍體雙胚苗水稻"IR36-雙"及其原始親本IR36

6、-4X的生殖發(fā)育過程進(jìn)行了詳細(xì)觀察,并對(duì)其多胚胚胎的來源進(jìn)行了鑒定.觀察結(jié)果表明,前者在雄配子體發(fā)育過程中產(chǎn)生了更高頻率的敗育型花粉粒,敗育型花粉粒的頻率高達(dá)47.3﹪(其中典敗型、圓敗型和染敗型花粉粒分別為3.8﹪、5.4﹪和38.1﹪).在"IR36-雙"小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂期間,觀察到多種異常的分裂現(xiàn)象(如染色體不能正常配對(duì)、形成異常二分體和二分體分裂不同步等現(xiàn)象),這很可能是導(dǎo)致小孢子在發(fā)育后期花粉粒趨向敗育狀態(tài)的主要原因. "

7、IR36-雙"植株的敗育花粉粒主要為染敗型,其敗育時(shí)期主要發(fā)生在二胞花粉粒晚期或三胞花粉粒早期.在對(duì)雌配子體的發(fā)育特征進(jìn)行觀察鑒定的過程中發(fā)現(xiàn),所有的試驗(yàn)材料均存在著雌配子體發(fā)生敗育和胚囊發(fā)育異常的現(xiàn)象,但其敗育頻率和胚囊發(fā)育異常的數(shù)目因材料不同而異.在異常胚囊出現(xiàn)的頻率上突變體(34.7﹪)明顯地高于原始親本(24.5﹪).在"IR36-雙"的異常胚囊中發(fā)現(xiàn)了兩種特異性胚囊(即雙套胚囊和多卵卵器胚囊),這很可能是其形成多胚的直接原因之