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辣椒细胞质雄性不育的细胞学及生理机理研究

何长征  
【摘要】:辣椒(Capsicum annum L)是一种非常重要的蔬菜作物,营养价值和经济价值都很高。辣椒具有显著的杂种优势,以细胞质雄性不育系为母本生产杂交种子是辣椒杂种优势利用的重要途径。辣椒细胞质雄性不育的基础研究十分薄弱,远远落后于棉花、水稻和玉米。辣椒细胞质雄性不育系9704A和8214A是国家辣椒新品种技术研究推广中心从田间发现的一株雄性不育天然突变植株选育而来,其细胞学和生理生化方面的研究基本上还是空白。为了探讨该材料雄性不育发生的机理,加快其利用进程,本研究以不育系9704A和8214A及其保持系9704B和8214B为试验材料,分别从形态学、细胞学、光合作用、呼吸作用、膜脂过氧化、多胺和内源激素水平等方面进行了较为系统的研究。研究结果如下: 1.辣椒雄性不育系9704A和8214A的成熟花药短缩、瘦小。在花萼稍裂开,微露花冠时不育系的花药纵径和横径明显小于相应的保持系,而花蕾、花柱的发育与保持系没有差异。不育系的药隔维管组织也发育正常。 2.该不育系属于孢子体败育型;不育系花药的绒毡层在花粉母细胞的细线期进行核裂解,提前解体,解体后的绒毡层类似于变形型绒毡层的周原质团进入花粉囊,渗入花粉母细胞周围,并与花粉母细胞粘连在一起,使花粉母细胞不能继续进行减数分裂形成四分体。而保持系辣椒的绒毡层属于腺质型。绒毡层的提前解体导致不育系花药的中层细胞不退化,为证明中层为绒毡层供给营养的假说提供了证据。 3.不育系叶片的叶绿素含量和光合能力正常,与保持系没有差别。 4.不育系早期花蕾的呼吸强度和保持系没有差异,但中后期花蕾的呼吸强度则低于保持系。不育系叶片和各个时期花蕾的抗氰呼吸强度以及抗氰呼吸强度占总呼吸的比例都明显低于保持系,显示了雄性育性与抗氰呼吸强度有密切的关系。 5.不育系花蕾中的(?)产生效率、MDA含量、POD和SOB活性都高于保持系,而花蕾发育中后期的CAT活性则低于保持系;不育系叶片中的(?)产生效率、POD和SOD活性也都高于保持系,但MDA含量和CAT活性则不存在育性之间的差异。该细胞质雄性不育系的不育性与保护酶的活性没有直接关系,花蕾中(?)的水平的升高以及由 此产生的膜脂过氧化是导致辣椒细胞质雄性不育的重要原因。 6.不育系花蕾中的乙烯释放速率高于保持系,是造成辣椒雄性不育的原因之 一。叶片中的乙烯释放速率较低,并且与保持系差异不明显。 7.辣椒花蕾和叶片中的多胺以腐胺为主。不育系花蕾中的腐胺含量高于保持 系,精胺、亚精胺的含量则不存在这种差异;而叶片中的腐胺、精胺和亚精胺的含 量都高于保持系。不育系中腐胺含量的升高可能是不育系对其体内氧自由基升高导 致膜脂过氧化的一种保护反应。 8.不育系花蕾在造抱细胞期时的GA:,含量明显低于保持系,可能是造成绒毡层 发育异常,提前解体的原因:不育系各个时期花蕾中的CTKs含量低于保持系;POD 活性的升高并不导致IAA含量的降低,不育系花蕾中工AA含量和ABA含量则都高于 保持系。不育系叶片中的ABA、IAA含量低于保持系,GA=;、CTKs含量则高于或者接 近于保持系。


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