洋蔥細胞質雄性不育發(fā)生機制的初步研究.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，單花結籽率低，因此利用雄性不育系成為雜交種子生產的有效途徑，研究洋蔥細胞質雄性不育的發(fā)生機制對于F1雜種的生產和應用具有重要意義。本研究選取2套洋蔥細胞質雄性不育系材料，對其花粉敗育過程觀察分析，檢測相關酶活性，并通過PCR技術對其線粒體DNA上的5個基因進行對比檢測分析，

2、以期從形態(tài)學、細胞學、生理生化及分子生物學角度探討洋蔥細胞質雄性不育的發(fā)生機制。
　　本試驗的主要研究結果如下:
　　(1)從洋蔥幼苗到開花前這一時期，洋蔥可育株與不育株長勢無明顯差異，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及其相應保持系JB、DB的花藥發(fā)育過程的顯微結構，結果表明:
　　花粉母細胞時期，兩套不育系和保持系材料的花粉母細胞均正常發(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，花粉母細胞周圍被絨氈層細胞緊緊包圍;四分體時期，保持系中層細胞清晰可見，絨氈層細胞核大染色深，不育系絨氈層胞質有明顯的濃縮現(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，不育系小孢子細胞質濃縮，絨氈層完全退化;成熟花粉粒時期，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，內壁幾乎貼在一起，花粉囊不能相通。
　　(3)不育系JA、DA及其相應保持系JB、DB的花藥發(fā)育過程的超微結構，結果表明:
　　四分體時期，不育系絨氈層嚴重膨大、線粒體膨脹、出現(xiàn)泡狀結構，小孢子形狀不均勻、細胞質出現(xiàn)濃縮并有少量泡狀結構;游離小孢子時期，不育

5、系絨氈層退化嚴重，雖然有類似小孢子壁結構但小孢子緊密聚集在一起，細胞器無法辨別，出現(xiàn)大量泡狀結構，不能正常發(fā)育;成熟花粉粒時期，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及其相應保持系JB、DB花藥發(fā)育各時期酶活的檢測，結果表明:
　　2套材料不育系在各時期過氧化物酶(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具有一致性。
　　(5)不育系JA、DA及其相應保持系JB、DB線粒體相關基因測序分析，結果表明:
　　不同材料atp6基因間存在一個C/A多態(tài)性位點，該多態(tài)性位點在不育系和保持系間隨機出現(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;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