甘藍型油菜顯性細胞核雄性不育系雌性不孕的細胞學研究.pdf

1、雌雄配子體的正常發(fā)育、結(jié)合和完成雙授精過程是被子植物世代交替過程中的標志事件。在雄配子體發(fā)育的過程中，如果出現(xiàn)外在或者內(nèi)在條件的變化使發(fā)育過程中斷，將造成雄性不育。同樣情況發(fā)生在雌配子發(fā)育過程中亦將導致雌性不孕。雌配子體的正常發(fā)育對種子的形成尤為重要，一旦發(fā)生雌性不孕將不能通過類似雄性不育利用外來正?；ǚ圻M行彌補。因此，在生產(chǎn)中必須避免雌性不孕的發(fā)生，否則將嚴重影響作物的產(chǎn)量。在對甘藍型油菜顯性細胞核雄性不育的轉(zhuǎn)育過程中，發(fā)現(xiàn)不育株中雌

2、性結(jié)實率都存在不同程度的下降，其中FM195AB-1和FM195AB-2表現(xiàn)嚴重雌性不孕。通過對以上材料的柱頭形態(tài)觀察、花粉管萌發(fā)實驗、石蠟切片觀察花藥與胚囊結(jié)構(gòu)、壓片法觀察花藥減數(shù)分裂過程等手段，對FM195AB不育株雌性不孕產(chǎn)生的原因進行了較深入的研究，獲得的結(jié)果如下：
　　 1.結(jié)實率調(diào)查表明，在不同遺傳背景不育系的不育株中，雌性不孕程度有所差異，可育株結(jié)實完全正常。原始不育系Rs1046AB中不育株的每角果平均種子為5.

3、5粒，而FM195AB中的絕大多數(shù)角果不能結(jié)實，極少數(shù)只有1-2粒，二者結(jié)實率差異極顯著。而雜合型不育系不育株中每角果粒數(shù)顯著高于純合型不育系。
　　 2.雌性不孕不受環(huán)境條件影響，雌性不孕只發(fā)生在雄性不育株上，表明雌性不孕極可能是顯性核不育基因在雌性和雄性發(fā)育途徑中的不同表現(xiàn)，或者控制雄性不育和雌性不孕性狀的基因緊密連鎖。純合型不育系和雜合型不育系之間雌性不孕程度存在差異暗示著該性狀與基因的劑量效應有關。
　　 3.掃

4、描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)FM195AB可育株和不育株的柱頭形態(tài)無明顯差異。采用正?？捎ǚ廴斯な诜鬯男r后，花粉在可育株和不育株的柱頭上均可萌發(fā)，說明不育株雌蕊的柱頭不是導致雌性不孕的原因。在FM195AB不育株和可育株的花柱和子房中，花粉管起初都能正常延伸。但在花粉管進入胚珠的前期，可育株和不育株中存在明顯差異：可育株中花粉管形態(tài)正常，通過激光激發(fā)是不規(guī)則的線狀，上面有箭頭狀的亮點，花粉管能大量的延伸至胚珠，多條花粉管包裹胚珠；而在不育株中，花

5、粉管形態(tài)異常，花粉管卷曲嚴重，雖能延伸至胚珠附近，但是花粉管不能包裹胚珠。
　　 4.對比觀察FM195AB中不育株和可育株的胚囊發(fā)育過程發(fā)現(xiàn)在不育株中，不孕胚囊存在幾種類型，比例各不相同。
　　 5.對FM195AB不育株花藥和胚囊的對比觀察顯示，花藥敗育發(fā)生在花粉母細胞的減數(shù)分裂時期，沒有觀察到四分體的形成，而在同時期的雌蕊胚珠中未發(fā)現(xiàn)功能大孢子的形成，且在隨后的胚珠發(fā)育中，未發(fā)現(xiàn)正常的單核胚囊，從而推測不育株的胚珠

6、中減數(shù)分裂異常。對花藥減數(shù)分裂進行觀察發(fā)現(xiàn)，敗育發(fā)生在減數(shù)分裂的間期。綜合上述觀察結(jié)果表明：不育株內(nèi)花藥和胚珠的敗育時期相同，均發(fā)生在減數(shù)分裂階段。但在胚珠中，少數(shù)胚囊可以逃逸。
　　 根據(jù)上述實驗結(jié)果，推測FM195AB不育株中胚珠減數(shù)分裂異常足導致雌性不孕產(chǎn)生的根本原因。胚珠發(fā)育異常一方面不能形成正常功能的胚囊（及雌配子體），另一方面不能在雙受精過程中引導花粉管的正常延伸和進入珠孔，從而導致雌性不孕。由于花藥和胚珠中雌雄配子