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几个油菜雄性不育系花药败育的比较研究

聂明建  
【摘要】: 我国甘蓝型油菜雄性不育类型较多,既有自然产生的细胞质雄性不育系,两系核不育系;也有人工创造的转基因工程雄性不育系和化学杀雄不育系。对这些不育系在花药败育过程中,雌雄蕊的发育动态、细胞解剖学结构、生物大分子含量及核糖核酸酶活力变化进行研究,有助于揭示油菜的不育机理,具有一定的理论与实践意义。 本试验以细胞质雄性不育系392A、化学杀雄不育系392BS及保持系392B;显性两系核不育系629AB;隐性两系核不育系86AB;转基因雄性不育系湘油15A及对照湘油15为材料,对甘蓝型油菜雄性不育系花药败育过程中花蕾及雌雄蕊发育动态;花药败育的细胞解剖学特征;花药败育中RNA、游离UMP及可溶性蛋白质含量的变化;以及花药败育过程中核糖核酸酶的变化规律进行了比较研究,取得的结果如下: 1、对上述5对甘蓝型油菜雄性不育系及可育对照的雌雄蕊发育动态、花蕾发育规律进行了研究。结果表明,在花蕾发育的各个时期,单个花蕾及雄蕊干重不育系比对照轻,而雌蕊干重不育系反而比对照重。五个不育系与可育系花蕾干重、雌雄蕊干重差异均达显著水平。因此,在甘蓝型油菜雄性不育系的雄蕊败育过程中,雌蕊也可能扮演着十分重要的角色,其作用不容勿视。 2、对392A、629A及86A的花蕾发育过程进行了细胞学观察。通过对不同发育时期花蕾的石蜡包埋切片,显微照像观察,确定了86A雄蕊的败育时期为造孢细胞期,629A雄蕊的败育时期为花粉母细胞减数分裂期,而392A雄蕊是否败育则受温度的影响,若在花蕾发育过程中遇10℃以下低温,则雄蕊发育基本正常,否则,雄蕊不产生造孢细胞,不分化出花粉囊。在86A的雄蕊败育中,存在不同步现象;而在392A雄蕊败育中,一个花药的大部分花药室败育,但仍可分化出少数花药室,产生少量可育花粉,这从细胞解剖学上解释了油菜细胞质雄性不育系产生微量花粉的原因。 3、采用手工剥蕾取雄蕊方式,以各发育时期的雄蕊为试验材料,对五对不育系及相应的可育对照雄蕊败育过程中,可溶性蛋白质含量变化进行了测定。结果表明,不育系雄蕊的可溶性蛋白质含量小于可育系,经t测验,392BS与392B、湘15A与湘15、86A与86B、629A与629B之间雄蕊的可溶性蛋白质含量差异达到了显著水平。 4、以不同发育时期的花蕾为材料,对RNA及游离UMP含量变化进行了测定。结果表明,不育系花蕾的RNA含量小于可育系、而游离UMP含量大于可育系。经t测验,五个不育系与其相对应的五个可育对照花蕾的RNA及游离UMP含量差异均达显著水平。同一对不育系与可育内系内、不同发育时期花蕾的RNA含量差异均达显著水平;除392BS与可育系392B外,其余四对不育系与可育系,不同发育时期花蕾的UMP含量差异也达显著水平。 5、采用手工剥蕾取雄蕊方式,以不同发育时期的雄蕊为试验材料,对上述5对不育系与可育系雄蕊败育过程中,核糖核酸酶活力变化进行了测定。结果表明,在花蕾发育的各个时期,不育系雄蕊的核糖核酸酶活力明显高于可育系。经t测验,五个不育系与其相对应的五个可育对照雄蕊的核糖核酸酶活力差异达显著水平;同一对不育系与可育系内,不同发育时期雄蕊的核糖核酸酶活力差异也达显著水平。 6、经相关分析,核糖核酸酶活力与油菜花蕾的RNA含量、单蕾干重、单蕾雄蕊干重均有负的直线相关性;核糖核酸酶活力还与不育系的不育程度有关,不育程度高的不育系,其雄蕊的核糖核酸酶活力也强。初步揭示了核糖核酸酶活力增强与甘蓝型油菜雄性不育具有十分密切的关系。它可能是通过酶活力增强→水解RNA→阻止蛋白质合成→花药败育的途径,来使甘蓝型油菜雄性不育系表现雄性不育性状的。


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