湖北光周期敏感核不育水稻雄性器官发育中长日抑制作用的研究

本文研究了HPGMR农垦58S及农垦58品种与雄性器官发育有关的基本光周期反应特性。探索了与光周期反应过程有关的叶片特异蛋白变化，对HPGMR的研究及这一材料在光周期现象研究中的意义提出了一些看法。 实验得到以下三点主要结果： 1、58S及58生长发育过程在不同阶段均可受到光周期的影响，共同的表现是长日起抑制效应而短日起促进效应。这种效应的基本特征是累积性。对于生殖器官发生而言，存在有一定的短日需求阈值，当所给短日少于需求阈值时，器官的发生过程受阻乃至中断，在幼穗分化上表现为不抽穗;在雄性器官发育上，对予58S这一特殊材料而言，可表现出发育的中止，即mst。在58上不能引起类似的反应，这是由两个材料不同的遗传背景决定的。 2、对于58S及58，10天14h的长日光周期可以在键壮的功能叶片中诱导出一个35KDPI5.1的蛋白质。在本实验所用的电泳系统中，尚未检测到其他受光周期调节的蛋白质。 3、不同品种（系）的叶片蛋白电泳结果表明，在58S及由其转育的晚粳类型的PGMR材料中，均存在一个60KDPI5.5的蛋白。在只对光周期有反应但不出现不育的材料（58）和只表现不育但无光周期反应的材料（野败型不育系珍汕97A等）中，均不存在该蛋白。 根据以上结果，本文提出以下三点看法： 1、HPGMR中光周期控制的雄性不育，是水稻这种短日植物在幼穗分化过程中，短日需求未得到满足而在特殊遗传背景中表现出的雄性器官正常发育的中止。这一概念包括两个方面，一是幼穗发育过程有短日需求，二是雄性器官对经叶片转换的日长信号有特殊的反应。根据这种看法，建议在育种上应以幼穗发育有短日需求的材料为不育性状的转育对象;在机理研究上应更加注意雄性器官发生过程的研究。 2、60KD蛋白可能是判断一个水稻材料是否具有稳定光敏不育特性的有效指标。这一看法若经进一步实验确认，则不仅可在MPGMR的应用上起积极的作用，而且还可为光敏不育性状的遗传控制及操作的研究提供一个很好的入手点。 3、长日诱导35KD蛋白在不同叶位的叶片中出现、结合长日对不同生育阶段的抑制，暗示光周期反应中叶片和顶端关系上存在这样一种可能：即叶片是信号转换器，把环境的日长信号转换为顶端可以接受的生物信号，这种转换只要有环境信号存在即可进行，但顶端是否对此做出相应的反应则取决于顶端自身的状态。这样一种对光周期反应的假设可能将有助于对光周期现象的认识。但若要对它进行实验研究，必须用同样的光周期可以在顶端引起不同反应的实验系统。HPGMR即是这样一种合适的实验系统。从这个意义上，HPGMR及其叶片中的35KD蛋白有可能对光周期反应这一重要的植物发育现象的研究做出有意义的贡献。

马铃薯in vitro 块茎发育的研究及其遗传转化受体系统的建立

研究了BAP在SLM→TIM、MA→TIM和切段诱导系统中与in vitro块茎发育的关系。在SLM→TIM系统中BAP没有促进块茎发育的作用;在MA→TIM系统中BAP具有促进块茎发育的作用;切段培养在20 ℃、8小时光照条件下则其块茎发育对BAP有依赖。系统地研究了光周期、蔗糖浓度和外源细胞分裂素在促进切段块茎发育方面的作用及其交互影响。确定了由切段诱导块茎的最佳培养条件以及用于BAP吸收代谢研究的实验条件。讨论了切段诱导系统在理论研究上的价值和生产上应用的前景。研究了无菌苗、长切段及切段BAP吸收运转代谢特点及其与块茎发育关系。马铃薯植物系统对BAP的吸收运转是需能代谢过程。BAP在植物系统运转性差与其在组织的代谢特点有关。在块茎诱导早期有标物质在小块茎或匍匐茎末端积累，这可能促使细胞分裂从而诱发块茎发育;但在成熟块茎中放射性物质浓度很低。外源细胞分裂素在切段或匍匐茎局部积累不是块茎发育的充分条件。在有利于块茎发育的条件下代谢早期BAP活性代谢产物含量明显地高于对照，代谢一定阶段后二种处理的切段BAP代谢谱趋于接近，这一代谢特点与BAP促进块茎发育的生理效应有关。运用同位素示踪技术研究了切段蔗糖吸收特点，外源细胞分裂素促进蔗糖在切段系统积累从而诱导体细胞储藏组织生化分化。短日照（黑暗）、较高浓度蔗糖、合适浓度BAP都有促进离体切段块茎发育作用，这几个因子在提高切段诱导水平方面具有协同效应。诱导早期切段中有块茎专一性糖蛋白Patatin痕量的存在。当切段发育了较大块茎后（诱导约15天）切段中Patatin含量明显增加。诱导3天切段系统中即有Patatin mRNA高水平地转录。诱导7天阶段Patatin mRNA含量迅速下降。块茎发育很可能是通过几种激素（包括块茎诱导因子）协同地对植物系统同化物尤其是蔗糖源库关系的调节而实现的。 建立了向马铃薯植物引入外源基因的受体系统。叶园盘与农杆菌（pGV2260:: pGV941）共培养。转化植株在选择培养基上培养大约3周即可从愈伤组织或直接从叶片边缘产生。在含有高浓度卡那霉素的培养基上转化植株大多表型正常，切段能够发育块茎，叶片能够形成愈伤组织。转化再生植株均含有NPT－II活性而未转化Desiree无菌苗没有NPT－II活性。Southern分析表明NPT－II基因已整合入转化植物基因组中。这一实验系统的建立为向马铃薯植物引进具有重要经济价值的外源基因创造了条件。

长日照处理对短日植物紫花牵牛开花的仰制

本文以日本紫花牵牛花为材料，观察分析了其对不同光周期的反应应特性以及不同光周期处理条件下子叶蛋白质和mRNA的变状况。实验结果归纳如下：1、经不同天数短日照处理的幼苗导致植株开花特性明显不同。2、实验结果表明，12小时暗期长度可能是诱导光周期的临界暗期长度。3、经双向电泳分析观察到，长日照处理的牵牛子叶内存在着分子量分别为16.5KD(PI4.1), 16.5KD(PI4.2), 21.6KD(PI8.8)及21.7KD(PI8.3)四种蛋白质，它们在短日诱导条件下消失，表明这些蛋白质的存在可能与抑制花芽分化有关。4、提取经短日照诱导和连续光照子叶内的PolY(A~+)RNA, 进行体外翻译，观察表明光周期诱导过程是在转录水平上的调节。短日照处理不仅有促进芽分化的作用，同时还有消除长日照的抑制效应。

西洋参体细胞胚胎发生的研究

以西洋参(Panax quinquefolium L.)为材料，从胚、胚乳、多年生主根等外植体诱导筛选得到多种胚性及非胚性愈伤组织，胚来源的胚性愈伤组织经用附加1.0ppm 2,4-D的MS培养基继代保持三年后仍具旺盛的体细胞胚胎发生能力，以胚性愈伤组织建立的液体培养系统可得到大量游离的胚状体，将胚状体包埋制成的人工种子能在附加0.1ppm NAA和1.0ppm GA_3的B_s培养基上萌发形成根、茎、叶健全的再生植株，并且移栽成活。松软型根愈伤组织以过长期继代培养后，也得到了胚状体发生。比较了多种培养因素对体细胞胚胎发生和愈伤组织的影响，其中外植体来源、基本培养基的无机盐组成以及生长素是决定愈伤组织形态结构类型和体细胞胚胎发生能力的主要因素。胚乳愈伤组织、质密型根愈伤组织以及来源于胚的松软型非胚性愈伤组织在多种诱导条件下均未能发生胚状体。 从松软型的胚或根愈伤组织均容易游离大量原生质体，用悬浮培养物游离原生质体的得率更高，从早期胚状体也可酶解得到可用于培养量的原生质体。原生质体体积均很小，培养中的行为也相似，有些形成细胞壁，细胞变形，个别进行细胞分裂，形成少数细胞团，但未形成愈伤组织;有些原生质体仍保持球形，体积剧裂膨大几十倍，小液泡汇聚成大液泡，有些液泡中积累紫红色素。 用石蜡切片、半薄切片、透射电镜和扫描电镜等方法对各种愈伤组织的内部结构及外部形态进行了详细观察，发现胚状体起源于愈伤组织的表皮或表皮下层细胞，有单个发生和成丛发生两种发生方式，不同愈伤组织细胞的显微及超微结构各具特色。胚乳愈伤组织、松软型根愈作组织以及胚状体的细胞虽然都具有某些胚性细胞结构特征，例如细胞体积小、细胞核大、细胞质浓厚、细胞器丰富等，但它们并不具有现实的体细胞胚胎发生能力。发生胚状体的细胞含大量多核糖体和内质网片段，小液泡数量少且形成多泡复合体，细胞壁也由于在组织中所外的位置不同而有厚薄两种类型之分，细胞常形成胚性细胞复合体，位于愈伤组织的外围，边缘可分化为许多小细胞团。胚性细胞复合体的表面质密平整，有许多丝状物和颗粒，细胞轮廓不清，但有显著突出的小细胞，细胞表面具沟脊;而其它各型愈伤组织的表面均为球形或半球形的大型细胞，表面仅具细小的纹理、凸起或颗粒。 胚来源的胚性愈伤组织的总蛋白组成与来源相同，但形态结构截然不同的非胚性愈作组织的总蛋白组成差异显著，后者与形态结构特征相似的根本源公软型愈伤组织具有相似的蛋白质电泳带型，但多一条33KD的蛋白带;培养基中去掉2,4-D后，松软型根愈伤组织的蛋白质组成发生轻微变化。等电聚焦和SDS聚丙烯酰胺凝胶双向电泳揭示出在单向电泳扫描上呈现最高峰的17KD蛋白质在胚性愈伤组织中随等电点的不同而分离，在其它三种构软型愈伤组织中则仅集中在等电点为5.9处，为一个大而染色深的点。 同样培养基上培养的形态结构不同的愈伤组织所含元素的量不同，说明细胞对无机盐的吸收是有选择性的，不同类型的愈伤组织可积累不同的元素。培养基中的元素组成情况在愈伤组织中也有一定反映，在含钠、钾元素较多的B_5培养基上生长的愈伤组织中这两种元素的含量也较高，培养基的离子胁迫作用和细胞对离子一定程度的被动吸收会影响细胞的代谢方式，从而导致细胞类型的分化，基本培养基对愈伤组织类型的转变及体细胞胚胎发生能力的影响可能正是通过影响细胞的离子吸收、代谢平衡而实现。

白皮松的颈卵器发育、受精作用和愿胚游离核时期发育过程中的超微结构研究

本文主要探讨白皮松颈卵器发育、受精作用及原胚游离核时期发育中的超微结构变化。主要研究结果如下： 一、颈卵器发育 颈细胞 中央细胞早期的颈细胞细胞基质较为电子透明，但其中悬浮有非常丰富的细胞器，表现出活跃的代谢状态。随着发育，颈细胞细胞质变浓稠，细胞器比以前分布密集。当雄性物质进入颈卵器时，颈细胞解体。 套层细胞 中央细胞时期的套层细胞细胞质非常浓厚，其中含有丰富的细胞器，表现出活跃的状态，并且通过丰富的胞间连丝与中央细胞相通。受精前，套层细胞与中央细胞间的胞间连丝关闭。随之，套层细胞细胞质变稀薄，细胞器减少．在2游离核原胚后，套层细胞的质体中开始出现并积累淀粉． 中央细胞 中央细胞顶端育1个大核。随着发育，中央细胞中的液泡迅速减少，细胞质变浓，与此同时，核糖体群、高尔基体等大量出现并增多，小内含物增多。质体全部退化并形成越来越复杂的大内含物，大内含物即蛋白泡。中央细胞的线粒体也随着发育而进一步退化。成熟的中央细胞分裂形成小的腹沟细胞和大的卵细胞． 腹沟细胞 腹沟细胞的细胞核大，细胞质和细胞壁结构比较简单．随着雄性物质进入颈卵器，腹沟细胞解体。 卵细胞 成熟的卵细胞细胞质浓稠，中央有1个大核．与中央细胞相比，卵细胞中的高尔基体大大减少，线粒体更为退化，大内含物结构更为复杂，小内含物由于细胞质结增大而呈现为双层膜包围的细胞质小岛，有的由于内质网包被而成为多层膜小内含物． 二、受精作用 受精时，花粉管将其内含物释放入卵细胞顶端。不久，雄性物质周围出现大量平行于雄性物质向下移动方向的内质网，为下移的功能精子等提供轨道。功能精子从卵细胞顶端移动到中上部与卵核结合是1个迅速的过程，是否有内质网或微管参与还不清楚．到少有雄性质体伴随功能精子一起下移．当精子靠近卵核时，卵核向精子的一侧形成1个凹陷，精子进入此凹陷中．随后，两性核开始融合。雌雄核在融合的同时，同步进行有丝分裂．在有丝分裂中期，两性核融合完成．融合核周围虽有少量父本质体，但无明显新细胞质形成．随着受精，细胞质中的大内含物开始减少，小内含物（尤其是多层膜小内含物）表现增多，有的小内含物中出现电子致密的核心．线粒体为退化不规则状态． 三、原胚游离核时期的发育 合子核完成有丝分裂的结果是形成2个原胚游离核。2个原胚游离核悬浮于合子核分裂时释放的核质——新细胞质中。此时的新细胞质结构简单，含有丰富的核糖体和核膜碎片．当4个原胚游离核向下移动时，大量父本线粒体和少量父本质体向原胚游离核周围聚集并参与到新细胞质中．当4个原胚游离核完全移到颈卵器底部时，新细胞质形成结束．此时的新细胞质中含有少量父本质体和大量退化不规则状态的线粒体等．白皮松的质体为父本遗传，但线粒体为父本遗传还是双亲遗传还有待进一步研究， 随着原胚游离核时期的发育，受精卵细胞质中的大内含物迅速减少，小内含物迅速增多的同时，越来越多的解体．以后，除了周边的薄层细胞质外，其它部位的受精卵细胞质都逐渐解体．与受精颈卵器并存于同一雌配子体的未受精颈卵器的卵细胞质能较长时间保持浓稠的状态而不发生解体．

普通烟草与毛曼陀罗族间体细胞杂交的研究

采用PEG／DMSO融合法，从普通烟草(Nicotiana tabacum L.cv.Xanthi nc)叶肉和毛曼陀罗(Datura innoxia Mill.)茎或叶愈伤组织原生质体融合获得I5株花盆中健康生长的族间体细胞杂种植株;其中11株是在没有选择压力的条件下获得，4株则是在有IOA和R6G选择系统存在下获得。同时获得一株试管开花且形态异常的植株和一株花盆中生长的嵌合植株。lOmM IOA和I5μ g／ml R6G均能分别有效地抑制烟草叶肉和毛曼陀罗愈伤组织原生质体的分裂;10% DMSO能显著提高原生质体融合率;PEG种类并不重要，但浓度则很重要;BAP较ZT，KT对植株分化有更好的诱导效果。杂种的形态、细胞、同工酶、Southern杂交，花粉育性分析结果如下：1、l5株杂种较双亲普遍株型矮小，生长缓慢，形态接近烟草但不很正常，根据形态特征可分为两种类型：(1)共有8株，其叶片大小、形状、颜色、开花习惯、花类型（单花）等均与毛曼陀罗接近，但子房败育;(2)共有7株，其株型、叶片形状、颜色、光滑度、花形状、类型（圆锥状花序）、颜色更接近烟草，但少数杂种开单花或先单花后圆锥状花序或先单花后两种花并存，且开花时间不一，部分子房败育。2、杂种染色体数目大都在60～90之间，个别者较少(48条)或较多(125条)，没有一株为双二倍体(2n=96)，并全部为混倍体。3、15株杂种植株均有双亲的细胞色素氧化酶同工酶特征谱带;大部分都有双亲的过氧化物酶同工酶特征谱带，少都仅具烟草的谱带。4、Hae Ⅲ／水稻rDNA的Southern杂交分析表明杂种1较双亲多一条谱带，杂种2较双亲也多一条弱带，其它杂种尚待定。5、花粉活力测定表明毛曼陀罗（种子再生而来）的为99%，烟草（原生质体再生而来）为80～90%，而杂种的为24～61%，育性普遍低于双亲。

中国原产秋海棠属植物的形态和解剖结构

作者回顾了秋海棠属植物的发现、命名和引种栽培历史，概述了对该属的分类、形态、解剖、染色体研究取得的进展．结合查阅文献、标本和野外考察、栽培、实验观察，论述了秋海棠科的形态特征、秋海棠属中国种的分组、分布和生态习性、生物学特性、栽培繁殖技术和组织培养技术．强调了保护秋海棠属濒危物种的紧迫性，本论文描述了作者亲自采集或引种栽培的33种2亚种、57号中国原产秋海棠属植物的形态和解剖学特征，分析了结构与功能的关系和不同特征对分类与鉴定的价值，提出了中国产秋海棠属6个组和秋海棠科3个属的演化趋势及相应的形态与解剖学证据，就秋海棠科在分类系统中的位置进行了讨论．本文的主要观察结果和论点如下： 1．首次报道本属成熟根的结构：四原型或五原型，木质部由厚壁细胞和放射状排列的导管组成． 2．茎中维管束环状排列，维管束之间有较宽的束间区．直立茎和花序梗的束间形成层向内产生硬化和木化的薄壁组织，将维管束连成封闭的环，但在直立茎和花序梗的节附近以及根状茎中维管束和束间区硬化程度弱，不形成硬化的封闭环．硬化封闭环是和茎的机械支持功能相联系的，节附近硬化程度弱则为离层的形成做准备，有的种除了轴维管束之外还有髓维管束． 3．茎、叶柄和中脉维管束的数目和分布在不同部位可有或大或小的变化，但对种的鉴定仍有一定价值，重要的是要注意选取具有可比性的相同部位．木质部和韧皮部的比例有时也表现出明显的种间差异． 4．叶片气孔只见于下表面，首次发现内环为4个副卫细胞的螺旋型气孔（已有报道的有不等细胞型和内环为3个副卫细胞的螺旋型）．在茎、叶柄和托叶背面气孔生于看上去类似皮孔而实际上由初生组织构成的特殊通气结构上．在本属植物叶片上表面的突出体和子房翅有排水器存在． 5．对各器官特别是叶片表面的毛状体、突出体进行了肉眼、放大镜和显微镜观察，描述了它们的形态和组织学特征，比较了一些种间毛状体组型的区别及鉴定价值． 6．植物体内含有草酸和草酸钙晶体，晶体以棱晶、沙晶和晶簇的形式存在于秋海棠属植物的大部分器官和组织中，在几个细胞相邻处聚集的球形晶簇只见于Sect.Coelocentrum和Sect.Diploclinium，可能表明二者有较密切的关系． 7．根据对子房的解剖研究并结合营养器官特征，认为原来划归Sect.Reichenheimia的B．wangii实际属于Sect. Diploclinium，确认原来没有子房形态描述的B. peltatifolia属于Sect.Diploclinium，B.villifolia属于Sect. Platycentrum。 8．首次较详细描述了花柱和子房中引导组织的分布和形状变化情况。 9．通过对子房结构和其中维管束数目与分布的观察，认为Sect. Platycentrum的2室子房由3个心皮组成，它可能是由3室子房进化而来的． 10.推测中国原产的本属各组的演化趋势如下： (Sect. Mezierea ) →Scct. Sphenanthera → Sect. Begonia → Sect. Reichenheimia ↘Sect. Coelocentrum →Sect. Diploclinium↘ Sect. Platycentrum 11.推测秋海棠科内的演化趋势可能是：Hillebrandia→Begonia→Symbegonia． 12.秋海棠科叶片具单生气孔的种多数只有单表皮，叶片具气孔组的种多数有复表皮．单生气孔和单表皮是较原始的性状，气孔组和复表皮是衍生性状．在10．所列的各组和11.所列的Hillebrandia中，这些性状的发生是和主要依据子房特征而提出的演化趋势基本一致的． 13.中国种的花粉和种子形态变化幅度较小，组间差异不明显．花粉和种子形态表明中国种总的进化程度在秋海棠属中偏低，但没有非洲种所显示的极端情形． 14.证实文献报道的种子萌发时种盖掀起、颈细胞沿胞间层裂开，这是减少种皮对萌发种胚阻力的高度适应机制． 15.作者赞同秋海棠科比四数木科进化程度高、两个科关系最为接近的看法，认为Melchior (1964)修订的Engler系统和Takhtajan(1987)的分类系统对秋海棠科位置的安排可能更接近于反映秋海棠科和其他科之间的系统关系．

太行花某些生殖生物学特性的研究

本文通过原产地生境分析、有性生殖和无性生殖调查以及胚胎学研究等，研究了太行花的生殖生物学特性。 太行花分布在太行山东缘，其分布特点为：1、在海拔600-1500米之间，呈间断、零星、条带状分布。 2、主要生长在阴坡裸露崖壁的缝穴中。它的生境条件十分恶劣，气候季节性变化明显，夏季炎热多雨，冬季干燥寒冷;着生太行花的崖缝中只含极少土壤，保水性极差，有机质贫乏，含钙极高。太行花群落植物种类稀少，在调查的三个样地中仅有15个种，分属于9个科、11个属。 生殖途径调查表明：太行花具完整的两性花和单性雄花，两性花能发育成熟最终形成种子，萌发产生新植株，进行有性生殖;由于原产地恶劣的生境条件，有性生殖能力很弱。太行花还通过分蘖茎来进行无性生殖。分蘖茎产生于茎基部，当它出叶成苗并在顶芽基部上产生根后，与母株断开形成新植株。在原产地太行花种群的扩大和繁衍主要依靠无性生殖途径。 通过细胞学的研究，太行花具如下胚胎学特性：花药具有四个小孢子囊;孢原为单列细胞;花药壁由表皮、药室内壁、中层和绒毡层组成，药壁发育为基本型;减数分裂中胞质分裂为同时型;小孢子四分体是四面体;两细胞成熟花粉。胚珠倒生，单珠被，厚珠心;大孢子四分体线状排列;合点端单孢子发育形成8核蓼型胚囊;珠孔端受精;初生胚乳核先于合子分裂，核型胚乳，紫菀型胚;聚合瘦果，成熟时腹缝半裂。在这些特性中瘦果腹缝半裂是蓇葖果演变为瘦果的过渡类型特征。 太行花生殖生物学特性研究证明，虽然太行花正处于濒危状态中，但有性生殖和无性生殖的功能并未丧失，特别是大小孢子的发生和发育、受精和胚胎发生都具有正常的细胞学过程。因此，原产地太行花濒危的原因被认为是由于生殖过程所必需的条件不能满足的结果，也就是说特殊的生境阻碍了有性生殖和无性生殖的过程，从而导致个体数量减少和群体停止扩展。为了防止太行花灭绝，将它迁移到另一个适合于它繁殖的地方去，可能是合理的。

硬粒小麦（Triticum durum Desf.）单倍体诱导新技术单倍体原生质体植株的再生

硬粒小麦DR147授以超甜玉米(ss7700)的花粉后，83.4%的小麦柱头上的玉米花粉萌发，花粉管经由花柱抵达胚囊，受精率和成胚率分别为44.4%和42.6%。杂种合子核型高度不稳定，在细胞分裂过程中来自父本玉米的染色体逐渐被排除，最后形成硬粒小麦单倍体胚。尽管硬粒小麦×玉米存在较高频率的双受精(32.7%)，同时形成胚和胚乳，但由于胚乳发育异常及败育，最后难以获得有生活力的种子。 硬粒小麦授以玉米的花粉后用100ppm 2，4-D进行处理（浸蘸穗子或向穗茎节间注射），可以延长杂种胚在植株上的存活时间。授粉9-13天后将颖果表面灭菌后在实体显微镜下剥取不同发育时期的幼胚，分别接种于含或不含2.0mg／l2，4-D，3%蔗糖，200mg／l水解酪蛋白，146mgl谷氨酰氨，300mg／l天冬氨酸的MS固体培养基上进行胚拯救或诱导愈伤组织。结果表明，发育程度较高的胚（具盾片的胚，长度大于0.5mm）容易通过胚拯救获得单倍体植株或诱导出愈伤组织，而发育程序较低的胚（琏形胚，梨形胚，鱼雷形胚，长度小于0.3mm）不易获得单倍体植株或诱导愈伤组织而常常变褐，最后死亡。如果将这些胚预先接种子含0.1mg／l BAP，3%蔗糖，200mg/l水解酪蛋白，146mg/l谷氨酰胺，300mg/l天冬氮酸的MS固体培养基上预培养20天，再转移至愈伤组织诱导培养基上则易于产生愈伤组织，通过选择和继代培养可以获得淡黄色，结构致密的胚性愈伤组织。将这种愈伤组织转移至含1.Omg/l BAP和0.1mg/l NAA的MS固体分化培养基上培养20天后即可分化出小植株和绿色芽点，将这些小植株和绿色芽点再在分化培养基上继代培养20天，形成大量根系发达的健壮植株及次生小植株。其中一个胚性愈伤组织系的分化频率高达70. 6%。从获得的100余棵植株中随机取6棵再生植株进行根尖细胞染色体计数发现它们均为单倍体。具发达根系的健壮植株移入实验田后成活率可达80％以上，并生长至成熟。 利用硬粒小麦×玉米建立的单倍性胚性愈伤组织系进行了原生质体培养的研究。胚性愈伤组织经液体悬浮培养4个月后形成了生长迅速的由大小不同(0.5mm至5mm)的愈伤组织块组成的混合悬浮愈伤组织系，酶解试验表明2.0%纤维素酶RS和0.5%离析酶Y-23组合效果最好，而液体悬浮培养物和固体培养的愈伤组织（在酶解时用锋利的解剖刀片切成1mm左右的块）都能释放出大量原生质体，但悬浮培养物释放出的原生质体状态较好，胞质更浓厚，用KM8p培养基以琼脂糖包埋培养方式培养时得到了较高的（5%左右）分裂频率。 原生质体再生的小愈伤组织经增殖、筛选后可获得胚性愈性组织，将其转移至分化培养基Ⅰ（0.2mg/l 2，4-D，1.0mg/l BAP，0.1mg/l NAA，3%蔗糖，200mg/l水解酩蛋白，146mg／l谷氨酸胺，300m8/l天冬氨酸的MS固体培养基）和Ⅱ（不含2，4-D，其它成份同I）上进行分步分化培养可再生出完整植株，分化频率约为20%。从获得的22棵原生质体再生植株中，随机取4株进行根尖细胞染色体计数表明，它们均为单倍体。

玉米、谷子基因转化的研究

本工作用BT基因、PinⅡ基因和bar基因对青饲玉米、谷子进行了基因转化的研究，并且对转基因的受体、转基因的方法、转化后的筛选、检测及植株再生等问题进行了探讨。 玉米胚性细胞系，包括胚性愈伤组织和胚性细胞悬浮系，可作为基因转化的受体，它亦是原生质体培养的关键。玉米的基因型对胚性细胞系的获得有很大的影响。在相同的培养条件下，九个青饲玉米品系都得到了I型愈伤组织，但仅有两个品系(232和235)得到了胚性细胞系(L32和L35)。幼胚的长度及年龄也是影响诱导形成胚性愈伤组织的一个重要因素，最佳胚长是1-1.5mm，最佳胚龄是授粉后10-12天的幼胚。另外，适当提高蔗糖浓度对胚性细胞悬浮系的建立及保持均有好处。 从玉米原生质体培养获得了再生植株．在此基础上用电激法和PEG法将BT基因导入玉米原生体，发现在原生质体培养过程中，同对照相比，第一次细胞分裂及形成愈伤组织的时间往后推移． 诱导玉米I型愈伤组织没有基因型的限制，可以从大多数玉米品系中得到。并且玉米I型愈伤组织具有极强的分化能力．我们将玉米I型愈伤组织作为基因枪法转化的受体，获得了转基因工程植株。目前，尚未见这方面的报道． 基因枪法转化玉米胚性细胞系，得到抗性愈伤组织的效率约为1/40。用直径约3mm的玉米I型愈伤组织块作基因枪法转化受体，转化后经筛选平均每块可得到1-4个抗性愈伤组织系。用PEG和电激法转化玉米原生质体，转化后原生质体再生愈伤组织中，抗性愈伤组织的得率为9.3%和8.9%， 基因枪法适应完整的细胞和组织的转化，可较快得到抗性植株，在玉米基因转化研究中， 为了较快地得到转化植株，用基因枪法较电激法和PEG法更好，在玉米三种基因转化的受体中（原生质体、胚性细胞系和I型愈伤组织），以I型愈伤组织作受体最好，用它作受体可以避免原生质体培养的困难，克服获得胚性细胞系的基因型的限制。 胚性细胞系对抗菌素的耐受性随继代时间增长而增加．I型愈伤组织对抗菌素的耐受性 同愈伤组织块的大小呈正相关。 由于玉米愈伤组织对卡那霉素的本底抗性较高，所以需要用高浓度(800mg/L)的卡那霉 素进行筛选，过高的选择压力对芽的分化有抑制作用．用电激和PEG处理后的原生质体再生的愈伤组织，经卡那霉素筛选出的抗性愈伤组织未能得到再生植株。而对照则得到了再生植株。用PPT和Hyg筛选出的抗性愈伤组织得到了再生植株． 用PCR和Southern杂交对抗性愈伤组织和再生植株进行检测，证明外源基因已整合到 玉米基因组中。得到了携有BT基因、bar基因或PinⅡ基因的愈伤组织或工程植株。 用豫谷一号的幼穗诱导获得了胚性愈伤组织，基因枪转化后，经PPT筛选得到抗性愈伤组织。每个5cm的培养皿内装有谷子胚性愈伤组织约0.5g，经筛选后可得到5-10块抗性愈伤组织，此PPT抗性的愈伤组织用PCR和Southern杂交检测，证明bar基因已整合到了谷子的基因组中。从转化愈伤组织中已分化出了再生植株。

中麻黄(Ephedra intermedia)胚胎发育及双受精作用在进化上的意义

本文对中麻黄(Ephedra intermedia)的双受精作用进行了较为详细的研究。其主要结果如下： 1．中麻黄约5月中旬传粉，5月下旬受精。中央细胞分裂形成卵核及腹沟核。卵核沿合点端方向移至卵细胞质富含细胞器区，被富含细胞器的细胞质所包围。卵核的受精发生在浓厚卵细胞质区内。精子向卵核靠近，穿过浓厚细胞质区，与卵核建立联系，二核逐渐靠拢。卵核核膜出现凹陷，并逐渐包围精子，最后完成受精。刚受精后的精核卵核的核质并不立即融合，各自保持独立。之后不久，二核完成融合，形成合子。 2．腹沟核刚形成后， 并不退化而是继续发育，并象卵核一样沿合点端方向从其顶端位置向卵细胞基部移动至卵细胞质富含细胞器区。第二个精子向腹沟核移动，靠近，并建立联系，最后完成融合，形成第二个合子。 3．双受精是中麻黄的正常生殖特征。中麻黄的双受精及第二次受精产物的命运具有重要的进化上的意义。 4．两个合子连续二次分裂形成八个游离核，或者叫次生合子。八个游离核进一步发育并细胞化形成具胚性功能的单细胞原胚．或者次生合子进一步分裂增殖形成多余游离核后再进一步发育并细胞化形成具胚性功能的单细原胚或在胚的发育中解体退化，以提供营养．一个胚珠可观察到一至七个发育时期不同的胚成熟胚珠中只有一个成熟胚，双子叶。 5．由游离核发育而来的单细胞原胚在进一步的发育中沿合点端方向向配子体内上移并形成单细胞球形胚。单细胞球形胚分裂形成二细胞胚，即胚原始细胞及胚柄细胞。胚原始细胞先进行一次平周分裂而后进行一次垂周分裂形成四细胞胚。之后胚体进一步分裂发育形成多细胞球形胚。发育至一定时期后，胚柄细胞及次生胚柄分裂、膨大、伸长形成胚柄，胚柄细胞逐渐增多、增长、弯曲疏松，成熟的胚中胚柄系统消失。胚体发育至圆柱状后，中央一层弧行排列的细胞形成根冠原始细胞，之后这些根冠原始细胞不断分裂、发育分化形成成熟胚的各种组织包括胚皮层、髓、原形成层及根冠等等。

长日光周期对水稻幼穗发育的影响及其对光敏核不育水稻育性转换的作用研究

光敏核不育水稻晚粳农垦58S具有长日照下不育、短日照下可育的特点，是目前二系法杂交水稻应用的基础。对于其长日光周期引起雄性败育的特性已得到很多实验的支持，但这种光周期反应特性是光敏不育材料所特有，还是在水稻穗发育中普遍存在，目前尚不清楚。对这一问题的认识涉及到对光敏不育性本质的了解及对这一性状的有效利用，本文对此进行了系统的研究分析。 本研究以24种水稻品种包括光敏核不育系及常规水稻品种为材料，在控制光周期下进行。即利用16h长日照处理(LD)和l0h短日照处理(SD)及其不同组合，以抽穗期、叶龄、抽穗叶片总数、花粉育性、结实率、穗长、穗粒密度为指标，结合光敏不育系幼穗发育的形态解剖学特征，探讨了在整个水稻发育中包括叶片生长、幼穗分化以及穗发育等过程中，不同材料的光周期反应特征，尤其是二次枝梗期后的穗发育过程中的光周期反应特征。此外还分析了温度与光周期反应的关系及温度在光敏不育现象中的作用，并研究了代谢抑制剂对光敏不育特征的影响。 研究表明，光周期对水稻的出叶速度基本没有影响，但对水稻的抽穗叶龄有影响，长日照使抽穗叶龄增加而延迟其穗分化及抽穗。光周期还对幼穗分化后的穗发育过程有抑制延迟，作用，影响大小因品种而异，以对早稻、籼稻的影响最弱，对晚稻、粳稻的影响最强，与其穗分化中的感光性有明显的相关性。 除对抽穗期有影响外，穗发育阶段的长日光周期还影响着穗发育的其它性状，如使穗长增加，芒较长、稳粒密度降低，花粉育性降低，结实率下降。此外植株发育的其它性状也可受到影响，如剑叶发育不良表现为叶片缺少仅有叶鞘、倒二叶生长旺盛、植株较高等。同时几组不同组合的光周期处理结果均表明，长日光周期对水稻穗发育的影响主要发生在穗发育的前5-10天即颖花原基分化期、雌雄蕊原基分化期至花粉母细胞形成期。这些结果表明水稻的光周期反应不仅表现在茎端从营养生长向生殖生长的转换上（幼穗分化），而且还表现在幼穗分化完成后的穗发育过程中。长日光周期对晚稻穗发育均有抑制效应，且日长对稳发育的影响时期与光敏核不育水稻的‘育性转换敏感期’完全一致。因此在农垦58S中引起‘光敏不育’的原因很可能不是一种特殊的光周期反应，而是该材料雄性器官发生过程不能对长日光周期做出适当的反应。 对24种不同品种水稻的光周期反应表明，不同材料光周期反应特性不同。光敏不育系农垦58S与农垦58在对长日照的反应上也有较大不同，表现为前者在短日照下穗分化较快，在自然日照下抽穗较早。这表明除了育性不同外，农垦58S与农垦58在光周期反应特征上也有所不同，然而我们认为这种不同不是农垦58S表现光敏不育的主要原因。因为本研究中还发现，光敏不育系农垦58S与其可育回复突变体农垦58S(r)在抽穗期等光周期反应特征上相当一致，但在育性反应上却有较大不同，长日照下农垦58S(r)表现为雄性可育，而农垦58S表现为雄性败育。根据上述几方面的比较，我们认为光敏不育的机制很可能在于农垦58S突变体其雄性器官发育对环境不利信号的反应能力的变弱所致。 在本研究中发现，温度对水稻穗发育的影响表现在两个方面：一方面是通过影响光周期反应强弱而起作用，如高温可加强短日照下的穗分化和发育过程，高温亦可加强长日照对穗分化发育的抑制作用;另一方面是直接对器官发生过程产生影响，如在对短日照下光敏不育系和常规稻不同温度条件下处理时的结实率比较分析发现，常规稻的结实率与其抽穗扬花期的平均温度显著负相关，而光敏核不育水稻的结实率虽与抽穗扬花期的温度有一定相关性，但更与穗发育期的平均温度呈显著负相关，二者在受温度影响的作用时期上有显著差异，因此温度也可直接对雄性器官发育起作用。区分温度对光敏不育的两方面影响，同时考虑到光敏不育机制更有可能在于光敏不育系农垦58S雄性器官发育对环境信号反应能力的变弱的假设。我们就可以较好地理解农垦58S‘光敏不育’性状经杂交转育到对光周期弱感的籼稻中所出现的‘温敏不育性’。 核酸代谢抑制剂5-FU，2-TU对SD下的幼穗分化有较强抑制作用，使幼穗分化被迟滞，而2-BrDU和蛋白质合成抑制剂CHX、CL对其影响较小。抑制剂处理也不能诱导LD下的穗分化。 短日照下，5-FU可对穗发育有强烈抑制作用，可使常规品种农垦58及光敏不育系农垦58S穗畸形，颖花减少并发育不良，穗长缩短，枝梗减少，花粉败育甚至无花粉，结实率显著降低，其有效作用时期为穗发育的二次枝梗分化期至雌雄蕊原基分化期，与长日照诱导农垦58S败育的作用时期也完全吻合，5-FU对SD下穗发育的影响还可被核酸抑制剂的恢复剂乳清酸所部分恢复。其它代谢抑制剂如2-TU、CHX、CL等也可使农垦58S育性明显降饭，而所有这些抑制剂对常规可育的农垦58及农垦58S(r)的育性影响较小，表明它们与光敏不育系对抑制信号的反应能力有显著不同。 长日照下5-FU对LD下的农垦58S的幼穗发育也有很强的抑制作用，使稳长缩短，颖数减少，但它还可使部分LD下处理植株抽穗期较LD对照明显提前，并可使农垦58S育性部分恢复而有结实，说明5-FU还可对LD的抑制作用有抑制，通过对LD抑制作用的抑制使LD下的育性转换有部分恢复。其它代谢抑制剂在穗发育前期处理LD下农垦58S叶片均可看到植株在抽穗期较LD下提前5—8天的同时，其花粉育性有不同程度的提高，在高温长日下甚至有一定程度的结实率，表明各种抑制剂均可对穗发育中的光周期作用产生影响。 总之，本研究结果表明，短日植物水稻的光周期反应不仅存在于幼穗分化上，还存在于幼穗发育和花器官发生等发育过程中。幼穗发育的光周期效应表现为抽穗期、穗长、穗粒密度、结实率等多方面的变化，作用时期以穗发育早期的花器官发生阶段影响最大。作用强弱因品种不同而异，以粳稻和晚稻中作用较强。光敏不育突变的更主要变化可能在于农垦58S的雄性器官分化发育时对环境不利信号的反应能力变弱，导致其正常发育受阻，育性不能正常表达。温度在水稻穗发育上既可通过影响光周期反应而起作用，还可直接对穗器官发育产生影响而对育性表达起作用。此外我们还发现农垦58S与农垦58不仅在雄性育性上有显著不同，而且其光周期反应特性也有较大的差异。抑制剂处理结果也支持光敏不育系农垦58S的雄性器官发生过程较农垦58更易受抑制剂影响而育性降低，而抑制剂对长日光周期抑制作用的部分解除，可以使其育性有一定程度的恢复，也表明光周期对雄性育性的影响最为显著。这些结果可以帮助我们更加全面地认识光敏不育水稻的基本特性，从而为进一步开展光敏不育的转育及应用研究提供可靠的科学依据。

罗汉松科胚胎学与系统学研究

本文回顾了罗汉松科的研究历史，对一些属种的叶表皮形态、种子蛋白和同工酶及胚胎发育等进行了实验，结合分类学的文献资料和标本的查阅，对本科各属的形态特征进行了考察，探讨了罗汉松科的演化趋势、系统位置及其范围和属间关系。主要结论如下： 1．形态特征雄球花在本科内形式一致，小孢子叶螺旋状排列于轴上，其背面基部两侧着生两个花粉囊．雌性生殖器官上可育和不育苞片数目缩减，肉质鳞被逐渐缩减直至退化，生殖枝极度缩短． 2．胚胎发育罗汉松科胚胎发育为标准型，即原胚由三层组成：上层为开放层(U-tier)，中层为原胚柄层(PS)，下层为胚层细胞(E-cells)。融合核经四次分裂产生16个核，然后形成原胚，是罗汉松科的一个基本规律。融合核行五次分裂产生32个游离核的现象，只在少数属种中才能见到．原胚胚层细胞经历了一个双核时期，持续较长时间，直至胚柄极度伸长之后，才告结束，这一特征将罗汉松科与其它松杉类植物区别开来．原胚胚层细胞数目减少和所有胚层细胞趋于同层排列是罗汉松科植物胚胎发育的两个进化趋势． 3．叶表皮微形态特征在属间差异较为明显，在每个种中都有稳定的特征． 4．种子蛋白和酶电泳资料支持竹柏属(Nageia)和鸡毛松属(Dacrycarpus)从广义罗汉松属(Podocarpus s.l.)中分出．酶电泳资料的遗传分析显示竹柏属和罗汉松属的亲缘关系较近，与鸡毛松属的关系较远一些．种子蛋白在种内保持着很高的一致度，属间种子蛋白图谱表现出各自的专一性，属间差异明显，属内种间的种子蛋白图谱表现出较显著的相似性． 5．根据形态特征、胚胎学证据和酶电泳资料，认为竹柏属做为罗汉松科的成员更合适一些，并且它与罗汉松属的亲缘关系较近． 6．罗汉松科处于松杉类中较为进化的位置上，同红豆杉科一起组成红豆杉目，与松杉目并列，共置于松杉纲中．