陸地棉隱性核不育系花器發(fā)育的形態(tài)解剖特征及生理生化特性研究.pdf

1、雜種優(yōu)勢是植物界普遍存在的一種現(xiàn)象，植物雄性不育系在農(nóng)作物雜交育種上有著廣泛的應(yīng)用前景，是雜交育種最重要的方法之一。實(shí)踐證明：棉花具有明顯的雜種優(yōu)勢。由于棉花上還沒有理想的雄性不育三系，隱性核不育系是目前應(yīng)用于棉花雜種優(yōu)勢最重要的途徑之一，為了揭示棉花細(xì)胞核雄性不育的細(xì)胞分子學(xué)機(jī)制，為棉花雄性不育系的選育提供理論依據(jù)，本研究采用石蠟切片技術(shù)和一系列生化方法，從形態(tài)學(xué)，細(xì)胞學(xué)和生理生化水平，對三個棉花隱性核雄性不育系(抗A3、閬A和135

2、5A)花粉敗育機(jī)理進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果如下： 1.三個不育系中不育株的花器均略小于可育株，不育株雄蕊的花絲極短，花藥小而干癟且緊縮在花柱下部。3個不育系的不育株和可育株相比，花器官在花瓣大小、花絲長度和柱頭超出花藥長度的差異極顯著；花藥個數(shù)和不育株中花粉數(shù)量差異分別為，1355A極顯著，抗A3顯著，閬A不顯著；子房大小的差異分別為，抗A3顯著，閬A不顯著，1355A不顯著；胚珠個數(shù)和大小的差異分別為，抗A3不顯著，閬A顯

3、著，1355A顯著。三個不育系中不育株的花器官形態(tài)比較發(fā)現(xiàn)，抗A3退化較好且制種產(chǎn)量潛力大，閬A退化不夠好但具早熟性，1355A退化很好又具形態(tài)抗蟲性但配合力較低。我們應(yīng)根據(jù)這三個不育系各自的特點(diǎn)，有針對性地對其加以選育，使其在生產(chǎn)上發(fā)揮自身優(yōu)勢，以獲得最佳利用效果。 2.對三個不育系的不育株和可育株小孢子發(fā)生的細(xì)胞學(xué)觀察結(jié)果表明，抗A3不育株小孢子發(fā)生敗育的時期主要是減數(shù)分裂Ⅰ時期；造孢細(xì)胞和PMC退化導(dǎo)致雄性不育的主要細(xì)胞形

4、態(tài)學(xué)特征是：PMC在形成過程中相互粘連，減數(shù)分裂時染色體不配對、PMC出現(xiàn)出芽式增殖、絨氈層細(xì)胞過早退化或膨大畸形、胼胝質(zhì)沉積、出現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)穿壁現(xiàn)象，單核期細(xì)胞質(zhì)解體出現(xiàn)高度液泡化。閬A不育株小孢子發(fā)生敗育的時期主要是單核靠邊期；造孢細(xì)胞和PMC退化導(dǎo)致雄性不育的主要細(xì)胞形態(tài)學(xué)特征是：初生造孢細(xì)胞解體不能形成正常的PMC，減數(shù)分裂時期染色體分離雜亂、細(xì)胞質(zhì)分裂異常，單核期細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)解體、外壁不能正常發(fā)育長出刺，在雙核期營養(yǎng)細(xì)胞和生殖細(xì)

5、胞先后解體。1355A不育株小孢子發(fā)生敗育的時期主要是單核期；造孢細(xì)胞和PMC退化導(dǎo)致雄性不育的主要細(xì)胞形態(tài)學(xué)特征是：在單核期細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)解體、外壁發(fā)育異常不能長出刺且外壁增厚明顯，雙核期營養(yǎng)細(xì)胞和生殖細(xì)胞先后解體。 3.對三個不育系的不育株和可育株的生理生化變化研究發(fā)現(xiàn)：三類不育株花藥中可溶性糖含量偏高，缺乏淀粉積累，表明可溶性糖的運(yùn)轉(zhuǎn)或淀粉的合成受阻，細(xì)胞處于饑餓狀態(tài)而導(dǎo)致退化解體；不育株的可溶性蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)低于可育株，表

6、明其蛋白質(zhì)合成受阻，致使細(xì)胞原生質(zhì)體組成異常，不能進(jìn)行正常的生命代謝，最終導(dǎo)致細(xì)胞退化解體；不育株的POD同工酶在花藥發(fā)育過程中酶帶條數(shù)少于可育株，且POD活性明顯偏高，這表明了不育株與可育株之間體內(nèi)代謝強(qiáng)度的差異，也說明酶的變化與雄性不育現(xiàn)象有著直接的關(guān)系。三類不育株花藥的MDA含量和電導(dǎo)率變化從PMC減數(shù)分裂時期到成熟花粉時期都呈上升趨勢，且上升趨勢相同，MDA含量和花藥提取液的電導(dǎo)率從PMC減數(shù)分裂期到雙核期變化較快，以后趨于平緩