莖用芥菜oxa CMS的研究.pdf

1、榨菜又名莖用芥菜，主要以膨大的莖作為食用器官，在我國西南地區(qū)廣泛栽培。利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育（Cytoplasmic male sterility，CMS）是十字花科蔬菜雜種優(yōu)勢的一種重要途徑，同時也是研究核質(zhì)互作的一種重要授粉系統(tǒng)。因此，挖掘芥菜雄性不育基因、探究胞質(zhì)雄性不育的機理一直深受育種家和生物學(xué)家的廣泛關(guān)注。本研究采用的材料為莖用芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系，是由芥菜型油菜不育系“歐新A”（史清華等，1991）與“永安小葉”榨菜自交系

2、雜交和多代回交選育出的，其不育度和不育株率均為100％，經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)良。
　　本研究以莖用芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系及保持系為試驗材料，通過對田間性狀的調(diào)查比較芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系和保持系的形態(tài)學(xué)差異；利用光學(xué)顯微鏡觀察兩者的花粉活力及花藥的敗育時期和特點；利用掃描電鏡觀察花粉粒的結(jié)構(gòu)差異，利用透射電鏡觀察并分析亞細(xì)胞學(xué)水平上芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系的敗育原因；并從分子生物學(xué)水平上鑒定莖用芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系的不育細(xì)胞質(zhì)類型，

3、此外通過不育系和保持系線粒體基因組測序，篩選兩者線粒體 DNA水平上的差異，為線粒體不育基因的克隆和作用機理奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下：
　　1.對莖用芥菜 oxa胞質(zhì)雄性不育系進(jìn)行不育性和表型鑒定，結(jié)果顯示莖用芥菜 oxa胞質(zhì)雄性不育系的不育株率和不育度均為100%，套袋自交有子房假膨大現(xiàn)象。柱頭明顯高出雄蕊，雄蕊大小正常，花器官蜜腺發(fā)達(dá)；對花粉粒結(jié)構(gòu)進(jìn)行電鏡掃描，發(fā)現(xiàn)保持系的花粉粒飽滿、呈圓形，不育系的花粉?？瞻T、呈畸形或圓形

4、。通過TTC法檢測花粉活力，光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)保持系的花粉被染上深紅色、活力強，莖用芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系不易被染上色、無活力。
　　2.對莖用芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系的花藥發(fā)育進(jìn)行細(xì)胞學(xué)研究，光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，四分體時期、單核居中期發(fā)育正常，雙核期時絨氈層完全降解，而兩個藥室之間的通道未打開。推測莖用芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系敗育的時期可能在單核靠邊期至雙核期，此時隔膜未破裂，絨氈層已經(jīng)完全降解，因此絨氈層的提前降解可能導(dǎo)致小

5、孢子敗育而產(chǎn)生無活力花粉。
　　3.對莖用芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系的花藥發(fā)育進(jìn)行亞細(xì)胞學(xué)研究，透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，小孢子發(fā)育至單核居中期時花粉內(nèi)細(xì)胞器以及核清晰可見，并且有許多小液泡。小孢子壁結(jié)構(gòu)完整，基柱層、覆蓋層、基足層清晰可見，絨氈層開始降解。當(dāng)小孢子發(fā)育進(jìn)入雙核期后，大部分小孢子的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)細(xì)胞器全部降解，部分花粉粒內(nèi)只有兩個細(xì)胞核，進(jìn)入花粉粒成熟期，絨氈層完全降解，小孢子內(nèi)無內(nèi)含物。因此，推測花藥敗育是在小孢子居中期至雙核期

6、之間，小孢子內(nèi)含物消失導(dǎo)致花粉失去活力而敗育。與前人結(jié)果研究結(jié)果相比，莖用芥菜 oxa胞質(zhì)雄性不育系的敗育時期最晚。
　　4.莖用芥菜胞質(zhì)不育基因的分子鑒定。根據(jù)國際上發(fā)表和報道的十字花科作物不育基因保守序列設(shè)計9對特異性線粒體引物，對供試材料（7種來源不同的十字花科蔬菜CMS不育系）線粒體DNA進(jìn)行PCR擴增。結(jié)果表明，所有報道的十字花科作物不育基因均無法擴增莖用芥菜oxa CMS，結(jié)合細(xì)胞學(xué)敗育時期和表型鑒定，認(rèn)為該莖用芥菜o

7、xa CMS不育基因類型與目前國際上報道的十字花科細(xì)胞質(zhì)雄性不育類型（pol CMS、ogu CMS、tour CMS、nap CMS、hau CMS等）均不同。因此，進(jìn)一步挖掘不育基因、功能及其可能的作用機理，促進(jìn)芥菜雜種優(yōu)勢利用，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　5.莖用芥菜 oxa胞質(zhì)雄性不育系和保持系線粒體基因組測序。通過第二代測序技術(shù)，完成莖用芥菜oxa胞質(zhì)雄性不育系線粒體基因組的測序工作，測序結(jié)果分析如下：莖用芥菜oxa