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水稻亚种间杂种具有强大的生物学优势和明显的增产潜力。但是绝大多数的水稻亚种间杂种花粉育性偏低，难以在生产上直接利用。所以，研究杂种花粉育性偏低的细胞学机理对于克服其低育性具有重要的作用。为此，本文以二倍体水稻品种Jackson-2x和品系E24-2x，以及由这2个材料通过染色体加倍而成的同源四倍体水稻Jackson-4x和E24-4x为亲本，分别组配二倍体水稻亚种间杂种(以下简称“二倍体水稻杂种”)Jackson-2x×E24-2x和相应的同源四倍体水稻亚种间杂种(以下简称“四倍体水稻杂种”)Jackson-4x×E24-4x(低育性)，利用这2个杂种及其亲本，通过塑料半薄切片和超薄切片技术，在显微和亚显微水平侧重对杂种小孢子母细胞减数分裂过程的细胞学进行研究，目的是希望弄清水稻亚种间杂种母细胞减数分裂期间的细胞学变化及其对育性的影响。获得以下主要结果：
1.水稻亚种间杂种减数分裂过程小孢子母细胞的细胞学变化。
二倍体水稻杂种和四倍体水稻杂种小孢子母细胞减数分裂过程经历的时期和细胞学变化基本一致。二倍体水稻杂种和四倍体水稻杂种在减数分裂前和期间均出现各种异常，情况如下：(1)减数分裂前(造孢细胞和小孢子母细胞时期)出现不同程度液泡化或退化等，频率分别为71％和85.9％。(2)减数分裂期前期Ⅰ的异常变化主要有小孢子母细胞液泡化、降解和退化等三种。其中，液泡化的主要特征是核基本正常，细胞内存在大小不一的液泡，细胞质和细胞器分布不均匀，但状态正常。降解的主要特征是胞质糜散稀薄，细胞器零散分布，核萎缩，染色深，核仁与核质难以分辨。退化的主要特征是胞质凝缩，染色较深，除了存在大量的白色小管泡没有其他可辨认的细胞器。(3)到了二分体和四分体时期，异常主要表现为子细胞退化和子细胞液泡化两种类型。其中退化的子细胞，胞质凝缩，染色深，除白色小管泡没有可辨认的细胞器；液泡化子细胞含有一到两个大液泡，但胞质和细胞器没有明显异常，继续发育形成异常小孢子或败育花粉粒。(4)运用半薄切片对四分体时期的异常子细胞进行统计发现，二倍体水稻杂种和四倍体水稻杂种小孢子母细胞减数分裂的四分体时期异常频率明显比同源四倍体水稻亲本高。其中，二倍体水稻杂种和四倍体水稻杂种异常频率分别为46.8％和65.6％，而两个同源四倍体水稻亲本Jackson-4x和E24-4x的异常频率分别为18.3％和12.3％，部分异常四分体子细胞会进一步发育形成各种败育花粉粒。
2.水稻亚种间杂种小孢子母细胞减数分裂过程绒毡层的细胞学变化
水稻亚种间杂种小孢子母细胞减数分裂过程中正常发育的绒毡层细胞与亲本基本相同，细胞器表现出规律性变化。但四倍体水稻杂种小孢子母细胞减数分裂过程大量绒毡层发育异常，包括增生、提前解体等，各种细胞器发育过程严重偏离正常的规律性变化；增生的绒毡层细胞一般长期处于减数分裂前状态，胞质均匀，细胞器多为线粒体和质体，内质网和高尔基体极少；提前解体的绒毡层细胞主要表现为胞质糜散，严重液泡化，细胞器零散分布。塑料半薄切片统计发现，四倍体水稻杂种小孢子母细胞减数分裂期间绒毡层异常频率很高，达到24.3％，同时绒毡层增生是绒毡层异常发育的主要表现；同源四倍体水稻亲本E24-4x绒毡层异常频率比较低，为8.1％；二倍水稻杂种小孢子母细胞减数分裂过程绒毡层异常频率更低，仅为4.8％。
综合认为，水稻亚种间杂种小孢子母细胞在减数分裂之前的造孢细胞时期和小孢子母细胞时期已经表现出异常。减数分裂过程中，小孢子母细胞出现异常更加复杂多样。此外，四倍体水稻杂种减数分裂期间绒毡层也出现相当频率的异常，这些异常都可能使杂种的花粉育性降低；二倍体水稻杂种绒毡层发育基本正常，因此绒毡层发育对其花粉育性降低影响不大。