玉米雄性不育系泰玉D2的類型鑒定及不育機理的細胞學研究.pdf

1、試驗以泰玉D2雄性不育系(以下簡稱D2s)、同核遺傳背景保持系(以下簡稱D2m)、相應(yīng)恢復(fù)系(以下簡稱D2r)、D2r×D2s雜種一代和玉米478-C為材料，采用石蠟切片，從植株、小穗、花藥外部形態(tài)入手，從小孢子的發(fā)育、絨氈層發(fā)育等方面探討了D2s不育性的外形變化；采用PCR技術(shù)利用C、S、T3對特異性引物，對D2s的DNA進行PCR擴增和電泳鑒定，研究了D2s的不育類型和不育機理。主要研究結(jié)果如下： 1.D2s植株、小穗和花藥

2、的外部形態(tài)變化對D2s、D2m、D2r×D2r的雜種一代的植株、小穗和花藥的對比觀察發(fā)現(xiàn)，D2s和D2m植株在外部形態(tài)上基本沒有差異，散粉期D2s雄穗花藥不外露、不散粉；雄穗分枝常綠，直到最后干枯；D2s相對于D2m小穗瘦小、干癟，護穎白色透明，內(nèi)部花藥清晰可見；D2s的花藥相對于D2m差異更大，瘦小干癟。對F1和F2代育性分離統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)D2s受一對恢復(fù)基因控制。 2.D2s和D2m及雜種一代花粉粒變化大田育性鑒定D2s的花粉粒在

3、顯微鏡下觀察只有部分碎片，I2-IK染色在顯微鏡下觀察是空白。D2m的花粉粒在顯微鏡下觀察呈圓形，I2-IK染色后發(fā)現(xiàn)紫色與黃色花粉粒并存，發(fā)現(xiàn)紫色花粉粒占86.06％;D2r花粉粒觀察也為圓形，I2-IK染色后，發(fā)現(xiàn)花粉粒全部為紫色；F1花粉全部呈圓球型，I2-IK染色發(fā)現(xiàn)紫色率占99.93％，極少數(shù)為黃色花粉粒。說明D2s的花粉全部不育，D2r能全部恢復(fù)D2s的育性。D2sF1代中花粉全部可育，F(xiàn)2群體中可育株與不育株的比例約為3:

4、1，說明D2s的育性恢復(fù)受一對主基因控制。 3.D2s和D2m的花藥小孢子發(fā)育進程從雌雄蕊原基分化期開始取樣至雄穗完全抽出散粉為止，通過石蠟切片的方法觀察發(fā)現(xiàn)：D2s花藥的小孢子在二分體時期孢子母細胞染色較淺；小孢子初始發(fā)育期小孢子比D2m的瘦小，且呈不規(guī)則的多邊形，可見其發(fā)育遲緩：小孢子單核期有的小孢子呈萎縮狀態(tài)，有的成無規(guī)則碎片，周緣出現(xiàn)許多大小液泡，胞質(zhì)分解，細胞核變形，單核后期完全解體；二核花粉期孢子母細胞降解已盡，只有

5、部分碎片，在絨氈層組織的擠壓下藥室內(nèi)空間變得很?。换ǚ鄢墒炱阪咦幽讣毎耆到?。 4.D2s和D2m的花藥絨氈層發(fā)育進程通過石蠟切片觀察對比分析發(fā)現(xiàn)：二分體時期，絨氈層開始縱向伸長，呈輻射狀膨大，絨氈層逐漸液泡化，染色變淺：小孢子單核期，細胞間由于相互擠壓絨氈層細胞形狀變的不規(guī)則且短而粗壯，有的和中層分離；二核花粉期絨氈層細胞大部分已經(jīng)液泡化，絨氈層加厚呈顯著輻射狀膨大，徑向伸長占據(jù)了藥腔大部分空間，多數(shù)細胞有細胞核，藥室的橫切

6、面呈扁圓形；花粉成熟期，絨氈層細胞已經(jīng)徹底液泡化，一圈絨氈層細胞均聚向中間，同時徑向伸長占據(jù)了藥腔所有空間。最后D2s四個藥室變?yōu)閮蓚€大藥室，且原來兩個小藥室的絨氈層和花藥外壁連為一體成為一個大藥室，絨氈層內(nèi)部好像又出現(xiàn)了一層組織，同時連接兩個大藥室的藥隔維管束消失，兩個大藥室像兩個啞鈴一樣背靠背并在一起。 5.PCR分類鑒定根據(jù)細胞質(zhì)雄性不育系C、S、T的三套特異性引物序列，對D2s的總DNA和線粒體DNA進行PCR擴增，利用