化學(xué)雜交劑“化殺靈”誘導(dǎo)甘藍(lán)型油菜雄性敗育的作用特征及遺傳特性研究.pdf

1、油菜是世界重要油料作物之一，我國種植面積和總產(chǎn)量均居世界首位。雜種優(yōu)勢是生物界的普遍現(xiàn)象，具有重要的理論研究價值和廣闊的應(yīng)用前景。在油菜雜種優(yōu)勢利用不同方式中，理論上最容易實現(xiàn)育種目標(biāo)的首推化學(xué)劑誘導(dǎo)雄性敗育類型。本研究以甘藍(lán)型油菜品種（系）9313B和R121等為研究材料，圍繞化學(xué)雜交劑化殺靈誘導(dǎo)油菜雄性敗育展開研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.化學(xué)雜交劑化殺靈誘導(dǎo)油菜雄性敗育的主要作用特征
　　以4個甘藍(lán)型油菜品種

2、（系）(R121、9313A、9313B、leyou5)為研究對象，用化學(xué)雜交劑化殺靈溶液的5個濃度在小孢子時期進(jìn)行葉面處理，分別測定了葉片和花蕾中SOD、POD、CAT活性，葉片谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GSTs)活性，葉片葉綠素含量，并對花朵形態(tài)特征、育性及主要經(jīng)濟(jì)性狀變化進(jìn)行調(diào)查，對R121(Tr)和9313B(Tr)進(jìn)行雄性敗育的細(xì)胞學(xué)顯微觀察。研究表明:(1)植株生長發(fā)育均受到不同程度的抑制，雄性敗育株雄蕊退化、花藥空癟。(2)2次

3、噴藥均能使4個品種（系）產(chǎn)生95-100％雄性敗育率，4個品種（系）第1次最適濃度在0.07 g/L-0.21 g/L之間，用藥量8-10mL/株。(3)4個品種（系）葉片中SOD、CAT活性均持續(xù)上升;葉片POD活性一直低于對照但整體均維持在較高水平?；ɡ賁OD、CAT活性均持續(xù)下降;花蕾POD活性均高于對照，除R121外均先升后降?？傊N酶在活性氧代謝過程的不協(xié)調(diào)是雄性敗育的重要特征之一。(4) GSTs活性呈現(xiàn)下降趨勢，葉片和

4、花蕾中的GSTs相對活性均小于1，9313B前期下降幅度較小而后期上升幅度較大。GSTs代謝能力差異是品種敏感性差異的又一重要原因。(5)葉片葉綠素含量均有不同程度的下降，不同材料間變化幅度差異較大，下降幅度與敏感性呈正相關(guān)關(guān)系。(6)石蠟切片觀察發(fā)現(xiàn)，從花粉母細(xì)胞時期開始便出現(xiàn)各種發(fā)育差異，主要表現(xiàn)在花粉母細(xì)胞發(fā)育異常，絨氈層發(fā)育異常和小孢子發(fā)育異常三個方面。R121(Tr)主要敗育時期為花粉母細(xì)胞時期，9313B(Tr)主要敗育時期

5、為小孢子時期。
　　2.甘藍(lán)型油菜對化殺靈敏感性的生物測定
　　以36個甘藍(lán)型油菜品種（系）為研究材料，用不同濃度化殺靈溶液分別在種子發(fā)芽12h、盆栽5葉期、大田種植5葉期、大田種植“平頭”期進(jìn)行處理，對種子初生根長、盆栽油菜主要性狀、大田油菜主要性狀分別進(jìn)行測定。獲得如下研究結(jié)果:(1)篩選出對化殺靈弱敏感品種（系）3個，強(qiáng)敏感品種（系）6個，中度敏感品種（系）27個。(2)用化殺靈溶液處理催芽12h的油菜種子，72h后測

6、量初生根長，初生根長的IC50值和敏感指數(shù)值能夠較好反映品種（系）對化殺靈的敏感性差異。(3)葉片藥害指數(shù)、葉片減少率、莖葉夾角增加率、處理后14日地上部分鮮重減少率這4個指標(biāo)間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)(R)達(dá)到0.8125-0.9807?？勺鳛橛筒嗣缙趯瘹㈧`敏感性差異的鑒定指標(biāo)。(4)處理后第4d，8d，12d的葉綠素減少率與第14天地上部分鮮重減少率均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)(R)達(dá)到0.8462-0.8761，因此可以用第

7、4天的葉綠素減少率作為不同品種（系）對化殺靈敏感性的早期評價指標(biāo)之一。(5)油菜對化殺靈敏感性可以從種子、苗期、花期三個時段進(jìn)行評價和篩選。種子發(fā)芽處理后第72h初生根長半抑制率(IC50)、5葉期處理后第14天地上部分鮮重半抑制率(ID50)、花期雄性不育率和雌性可育率作為敏感性差異的常規(guī)評價指標(biāo)，苗期葉綠素含量的變化可以作為對常規(guī)評價體系的補(bǔ)充。
　　3.甘藍(lán)型油菜對化殺靈敏感性的遺傳
　　以化殺靈強(qiáng)敏感的甘藍(lán)型油菜純系

8、R121(P1)作母本，弱敏感的純系9313B(P2)作父本，配制六個遺傳世代及反交F1(RF1)雜種。以花器形態(tài)特征結(jié)合鏡檢花粉量對花朵敗育敏感性分級，每株油菜從初花起連續(xù)調(diào)查前30朵花的敏感性，統(tǒng)計每株油菜的雄性敗育敏感性，利用質(zhì)量性狀分析方法和“主基因+多基因”質(zhì)量-數(shù)量性狀遺傳模型進(jìn)行分析。本研究表明:(1)化殺靈誘導(dǎo)的雄性敗育敏感性與細(xì)胞質(zhì)無關(guān);(2)化殺靈誘導(dǎo)的雄性敗育敏感性性狀屬于數(shù)量性狀，該模型為兩對加性-顯性-上位性主

9、基因+加性-顯性-上位性多基因遺傳模型，該性狀主要由2對主基因控制。(3)該性狀遺傳上以主基因效應(yīng)為主，多基因具有一定的作用，受環(huán)境影響較小。該性狀的主基因遺傳率均遠(yuǎn)高于多基因遺傳率，主基因?qū)蟠男坌詳∮舾行员憩F(xiàn)具有極大的影響。
　　4.化殺靈敏感性與油菜ALS和MF6基因的關(guān)系
　　以高敏感的甘藍(lán)型油菜純系R121、弱敏感的純系9313B、中度敏感的中雙4號ALS1、ALS3、MF6基因序列為研究對象，克隆并分析了三種

10、類型之間基因序列的異同，對相應(yīng)氨基酸和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行預(yù)測。本研究表明:(1)9313B、中雙4號、R121的ALS3基因序列相似，通過NCBI數(shù)據(jù)庫預(yù)測的氨基酸和蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)也相同;R121的ALS1部分核苷酸缺失以及第833位核苷酸位點插入一個G，致使第835位到第837位核苷酸形成一個終止密碼TAG是其對化殺靈表現(xiàn)強(qiáng)敏感性的重要原因。(2)9313B、中雙4號、R121的MF6基因均為2個拷貝，分別是MF6.1和MF6.2