早秋萝卜不育系花药形态比较和细胞学观察

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1、早秋萝卜不育系花药形态比较和细胞学观摘要：萝卜雄性不育系在萝卜新品种选育过程中伴演着重要角色，由于萝卜雄性不育遗传机制的复杂性及试验材料差异，研究结果不完全一致。为揭示萝卜雄性不育的机理，以早秋萝卜不育系12-A及其保持系为材料，对其花药形态及花粉败育时期进行观察和研究。研究结果表明，盛花期早秋萝卜不育系12-A花药开始褐化、卷曲、皱缩，而其保持性的花药正常；切片结果显示，萝卜不育系12-A花药药室结构在四分体时期开始出现异常，分析认为此异常情况是由不育系中花药药室壁结构崩解造成。关键词：早秋萝卜；不育系；花药；四分体萝卜作为重要的蔬菜作物对我国经济社会发展有

2、着不可替代的作用。萝卜雄性不育系在萝卜种质优化及萝卜种子生产过程中贡献巨大[1,2]o萝卜的雄性不育有两大类型：细胞核雄性不育和核-质互作雄性不育。细胞核雄性不育只能获得不育株率为50%的雄性不育两用系，故其应用受到极大限制。武汉市蔬菜科学研究所十字花科研究室在以张雪清为首的老专家带领下，先后育成系列萝卜不育系20多套，并利用杂交手段，成功育成春夏红皮萝卜（春红一号）、春夏白皮萝卜（春白一号、春白二号、春雪）、夏秋白皮萝卜（夏抗40天）、夏秋红皮萝卜（双红一号、红宝）、早秋白皮萝卜（中秋白、60早生）、秋冬萝卜（三白萝卜、武青一号、武杂一号、武杂三号萝卜）、冬

3、春萝卜（四月白、春雪）、加工萝卜（武渍一号）等品种。自这些品种选育至今，已在我国大面积推广，种植面积超过2万血2。随着对萝卜发育规律研究的不断加强和逐步深入[3〜8],萝卜雄性不育在细胞发育形态、生理生化及分子调控水平方面都取得了重大进展[3,4,6],但由于萝卜雄性不育遗传机制的复杂性及试验材料的差异性，研究结果不完全一致。为加强对原有品种的更新及开发力度，以早秋萝卜不育系12-A及其对应保持系为材料，从器官形态学及细胞形态学水平对小胞子败育的时期和原因进行分析，试图为揭示该品种萝卜的雄性不育机理提供思路和理论基础。c.切片。由于Steedman'sWax熔

4、点仅为37°C,而在23£以上会变得很软，所以整个操作过程需要在23£以下进行，否则不利于切片。根据材料的大小将包埋好的蜡块切成小块，并用熔化的蜡将其粘在木块上（根据所要切片的方向摆放），放入冰箱的冷藏室中降温以保持蜡的硬度。用单面刀片将固定在木块上的小蜡块修成梯形。将木块固定在切片机上，调整方向至切面与切片刀的刀口平行，且要保证切面的下边缘与刀口也是平行的，然后进行厚度为10um的连续切片。将切好的蜡带放在预先加有去离子水的玻片（玻片需预先以多聚赖氨酸包被好）上，待其充分伸展后吸干大部分水。贴片室温过夜即可。2结果与分析2.1不育系和保持系萝卜花药形态比较花

5、器官形态一直以来都是广大育种工作者在不育系选育过程中的重要标准，尤其是花药的发育形态，因为其好坏是不育系质量高低的关键因素。通过连续追踪观察12-A不育系及其保持系的早期花蕾及后期盛花形态，初步比较了二者的形态差异。2.2花粉发育过程中的比较观察为了进一步研究萝卜12-A雄性不育系中花药败育及花粉缺失的原因，对早期花药进行了切片观察，希望通过对其内部细胞结构的了解，在细胞水平上寻找到花粉败育的原因。综合以上结果不难发现，12-A不育系及保持系的花粉都在正常发育中，只是由于不育系中花药药室壁结构在花粉四分体时期开始崩解导致最终花粉不成熟而完全败育。花药药室壁分内

6、壁、中壁及外壁，到底是哪些结构崩解还不得而知。王建波通过电镜切片观察萝卜不育系花药发育情况，认为萝卜805不育系花粉出现败育是由于药室壁中层的绒毡层异常所致。因此12-A不育系花药败育原因是否因药室壁中层的绒毡层所致[3],还需要进一步研究才能确认，但目前可以肯定的是在花粉四分体时期便开始出现败育，表明12-A不育系中败育花粉在四分体时期开始停止发育，导致最终花粉完全败育。3结论有研究者发现萝卜不育系中异常花药的出现与不育花蕾中淀粉酶活性及总糖、可溶性糖、生长素、淀粉、可溶性蛋白和游离脯氨酸的含量降低有关[1]。法国学者发现萝卜Ogura雄性不育由位于细胞质线

7、粒体中的orf138和orfB（atp8）控制，并对相关基因进行了功能研究，进一步发现细胞核内存在着3个基因PPR-A,PPR-B和PPR-C可以抑制ORF138在线粒体内的聚集从而完成育性恢复[4]。综合试验结果表明，萝卜不育系12-A中花粉在四分体时期开始出现异常，此异常情况是由不育系中花药药室壁结构崩解造成。参考文献[1]韩晓雨•萝卜雄性不育系及其保持系的生理生化分析和SSR标记研究[D].泰安：山东农业大学，2012.[2]OguraH.StudiesonthenewmalesterilityinJapaneseradish,withspecialre

8、ferencetotheutiliza