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)勢效應挖掘其產(chǎn)量潛力和怎樣通過簡化育種程序固定水稻的雜種優(yōu)勢效應.前人的研究結(jié)果已經(jīng)證實,在染色體組多倍化水平探索同源四倍體水稻的潛在價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)對同源四倍體水稻品系"IR36-4X"進行了輻照處理,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穩(wěn)定的株系.在此基礎(chǔ)上,本項研究對突變體所表現(xiàn)的特征特性進行了比較研究,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用積累一些研究資料.本項研究所獲得的初步結(jié)果主要包括如下3個方面： 1.以篩選和改良突變體特征特性為研究目標,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)實率比較高的材料.在實驗中,通過對供試材料成熟胚組織培養(yǎng)的比較研究后發(fā)現(xiàn),愈傷組織的誘導率和質(zhì)量在很大程度上取決于誘導培養(yǎng)基中激素的含量.在分化培養(yǎng)基中各種激素的相對比例和微量元素Cu的含量對于再生植株的誘導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)實率的雙胚苗植株,其結(jié)實率高達71.8﹪. 2.以鑒定突變體的外觀特征和雙胚苗特性的表達條件為研究目的,研究了溫度等因素對其雙胚苗發(fā)生率的影響.研究

4、結(jié)果表明,隨著自交世代的推進其雙胚苗特性保持一定的遺傳穩(wěn)定性.在實驗材料的群體內(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)育過程進行了詳細觀察,并對其多胚胚胎的來源進行了鑒定.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、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,其敗育時期主要發(fā)生在二胞花粉粒晚期或三胞花粉粒早期.在對雌配子體的發(fā)育特征進行觀察鑒定的過程中發(fā)現(xiàn),所有的試驗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