洋蔥細(xì)胞質(zhì)雄性不育發(fā)生機(jī)制的初步研究.pdf

1、洋蔥(Allium cepaL.)為百合科蔥屬植物，2年生異花授粉作物，它的雜種優(yōu)勢(shì)明顯，選育并利用雄性不育系配制雜交種一直廣受研究者重視。但洋蔥花器小，花期不集中，單花結(jié)籽率低，因此利用雄性不育系成為雜交種子生產(chǎn)的有效途徑，研究洋蔥細(xì)胞質(zhì)雄性不育的發(fā)生機(jī)制對(duì)于F1雜種的生產(chǎn)和應(yīng)用具有重要意義。本研究選取2套洋蔥細(xì)胞質(zhì)雄性不育系材料，對(duì)其花粉敗育過程觀察分析，檢測(cè)相關(guān)酶活性，并通過PCR技術(shù)對(duì)其線粒體DNA上的5個(gè)基因進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)分析，

2、以期從形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生理生化及分子生物學(xué)角度探討洋蔥細(xì)胞質(zhì)雄性不育的發(fā)生機(jī)制。
　　本試驗(yàn)的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)從洋蔥幼苗到開花前這一時(shí)期，洋蔥可育株與不育株長(zhǎng)勢(shì)無(wú)明顯差異，株型比較一致，但開花后從表型上容易區(qū)分:不育系小花雖然開放，但花絲逐漸縮小干枯，花藥干癟無(wú)花粉，多呈墨綠色或淡黃色后變褐色;保持系小花外形飽滿，花絲發(fā)育正常，花藥飽滿，呈黃色。DA花球整體比其他三個(gè)材料略小，不育性狀的表現(xiàn)比JA更加明顯。

3、r>　　(2)觀察不育系JA、DA及其相應(yīng)保持系JB、DB的花藥發(fā)育過程的顯微結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明:
　　花粉母細(xì)胞時(shí)期，兩套不育系和保持系材料的花粉母細(xì)胞均正常發(fā)育，但兩套不育系材料的花粉囊形狀均沒有兩套保持系材料的規(guī)則，藥室壁有凹凸現(xiàn)象，花粉母細(xì)胞周圍被絨氈層細(xì)胞緊緊包圍;四分體時(shí)期，保持系中層細(xì)胞清晰可見，絨氈層細(xì)胞核大染色深，不育系絨氈層胞質(zhì)有明顯的濃縮現(xiàn)象并空泡化，DA絨氈層退化程度高于JA;游離小孢子時(shí)期，保持系小孢子發(fā)育良

4、好，絨氈層降解，但其核染色仍較深，不育系小孢子細(xì)胞質(zhì)濃縮，絨氈層完全退化;成熟花粉粒時(shí)期，保持系花粉粒染色較深，形狀飽滿，相鄰花粉囊相通，不育系空癟的花粉粒收縮擠在一起，內(nèi)壁幾乎貼在一起，花粉囊不能相通。
　　(3)不育系JA、DA及其相應(yīng)保持系JB、DB的花藥發(fā)育過程的超微結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明:
　　四分體時(shí)期，不育系絨氈層嚴(yán)重膨大、線粒體膨脹、出現(xiàn)泡狀結(jié)構(gòu)，小孢子形狀不均勻、細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)濃縮并有少量泡狀結(jié)構(gòu);游離小孢子時(shí)期，不育

5、系絨氈層退化嚴(yán)重，雖然有類似小孢子壁結(jié)構(gòu)但小孢子緊密聚集在一起，細(xì)胞器無(wú)法辨別，出現(xiàn)大量泡狀結(jié)構(gòu)，不能正常發(fā)育;成熟花粉粒時(shí)期，保持系絨氈層降解呈線狀，但仍有殘留，成熟的花粉粒電子密度濃厚，染色很深，不育系絨氈層無(wú)法辨別，花粉壁形成但小孢子空癟、變形、完全敗育。
　　(4)不育系JA、DA及其相應(yīng)保持系JB、DB花藥發(fā)育各時(shí)期酶活的檢測(cè)，結(jié)果表明:
　　2套材料不育系在各時(shí)期過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、超氧化

6、物歧化酶(SOD)活性均低于其同期保持系。兩套材洋蔥材料間酶活變化趨勢(shì)具有一致性。
　　(5)不育系JA、DA及其相應(yīng)保持系JB、DB線粒體相關(guān)基因測(cè)序分析，結(jié)果表明:
　　不同材料atp6基因間存在一個(gè)C/A多態(tài)性位點(diǎn)，該多態(tài)性位點(diǎn)在不育系和保持系間隨機(jī)出現(xiàn)，而不是不育系與保持系的特征差異;cob1基因在不育系DA中出現(xiàn)堿基缺失現(xiàn)象，可能與不育相關(guān);atpA基因、nad4基因以及cob2在這2套不育系與保持系材料間都沒有堿