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十字花科蔬菜作物甘蓝(Brassica oleracea L.)杂种优势显著,生产上应用很广。其杂交种子当前主要利用甘蓝自交不亲和品系(Self-incompatible lines)之间的互配而得。利用自交不亲和系配制甘蓝杂种遇到的主要问题之一是繁殖自交不亲和系需进行蕾期授粉,费时费工,大大增加了制种成本。 在繁殖甘蓝自交不亲和系过程中,为了在授粉期间降低自交不亲和性(self-incompatibility SI),以利于繁殖和保存自交不亲和系,本实验精心选配了多种化学药剂对甘蓝自交不亲和品系进行花期或蕾期处理,在处理后的不同时间各授以同株系的花粉,待荚果成熟后分别采收,统计结荚率和亲和指数,与蕾期人工授粉效果相比较,以此判定各化学药剂克服甘蓝自交不亲和性的有效性。本实验还着重对克服效果特别显著的两种化学药剂(NaCl+硼酸溶液和槲皮素溶液)进行了克服机制的详细研究。本实验的研究结果如下所述: 试验结果可以看出,所有经化学药剂溶液喷花后花期自交的植株其结实指数都显著高于未经处理的植株,证明化学药剂溶液喷花处理对克服甘蓝自交不亲和性具有显著的作用。但综合分析授粉处理在三个自交不亲和系(02-D1,02-A1,02-E1)上的表现,可以将授粉处理分为三类,第一类克服自交不亲和性的效果最好的是NaCl溶液,平均亲和指数为5.56,仅略低于蕾期对照(亲和指数为6.25)而显著高于其它处理和花期对照;第二类为5%KH2PO4和0.1%植物凝集素,亲和指数分别2.61和2.19,显著高于花期对照;第三类为0.1%KT、0.1%Ser和75%酒精,亲和指数都在2以下,处理效果虽与花期对照有差异,但效果并不理想,处理后亲和指数仅略高于花期对照。因此对此未做更深入的研究。另外对克服效果较为明显的NaCl+硼酸溶液进行了三种浓度(3%NaCL+0.2%硼酸,5%NaCL+0.3%硼酸,8%NaCL+1%硼酸溶液)的处理实验,其中5%NaCl+0.3%的硼酸溶液处理效果尤为突出,经5%NaCl+0.3%的硼酸溶液处理过的甘蓝自交不亲和品系,其亲和指数一般可达6.0以上,最高可达7.68。同时处理效果还与处理后授粉的时间有密切关系,一般在处理后半小时左右授粉效果最好,于是在此基础上,本实验进一步研究了NaCl+硼酸溶液克服甘蓝自交不亲和性的克服机制,通过多方面的研究认为其克服机制如下:一-一一一-一一一-一一一四酬黔 NaCI+硼酸溶液克服甘蓝自交不亲和性的机理主要在于使柱头蛋白质极性改变而使之变性失去识别作用;另一方面通过甘蓝自交不亲和品系花粉和柱头互作的荧光显微观察发现在甘蓝自交不亲和系开放花的柱头上授于同株或同系统的花粉时,柱头表面乳突细胞就被激发产生拼服质,阻碍花粉发芽和花粉管发育。而经过5%Nacl溶液处理的柱头自交授粉后其表面乳突细胞中脐服质含量呈明显减少趋势,部分乳突细胞受损,花粉大多数都能萌发,且花粉管生长正常。 扫描电镜观察到甘蓝自交不亲和品系柱头上不能萌发的花粉在授粉后12小时内就会萎缩变小直至干瘪。能够萌发的花粉从一个萌发沟萌发后,另外两个萌发沟就自动萎缩,其花粉管有的扭曲不能伸入乳突细胞,仅少量花粉管能伸长进入花柱。经过5%NaCI溶液处理后的甘蓝自交不亲和品系的柱头表膜乳突细胞或皱缩或破裂,使花粉粒很容易萌发并长出花粉管,然后花粉管穿破乳突细胞壁而伸入花柱完成受精作用。 在实验中我们还发现NaCI克服自交不亲和性的效应似乎是可逆的,一般在处理后半小时左右授粉效果最好,处理时间超过1小时自交效果下降,以后间隔时间越长,效果越差。初步推测此种现象可能与甘蓝自交不亲和性中信号传导有关,具体传导机制本实验未能作进一步的研究。 对甘蓝自交不亲和品系开花前两周的花蕾进行三种浓度的栅皮素(500协m。比栩皮素,1000林mo比棚皮素,150opmo比懈皮素)处理。田间实验统计得知,喷施1500林mol!L栅皮 布素溶液效果最好,其中02一EI品系的亲和指数由原来的0.03增至4.35,完全转化为了自交亲和系,相对于前两种浓度的处理田间效果有了显著的提高,有的处理株与人工蕾期授粉结果相当。这为甘蓝自交不亲和系的保持与繁育提供了简便途径。亲和指数提高的倍数差异可能与各株的基因型有关.也可能与棚皮素到达柱头乳突细胞的量的多少有关,还有可能是强自交不亲和系中的SRK活性太强和本试验用榭皮素浓度相对较低的缘故。 近年来,细胞转导学说认为,甘蓝自交不亲和性是通过s一受体激酶(s一receptor kinase,sRK)所控制的蛋白质磷酸化作用来实现的。懈皮素作为sRK的抑制剂,通过施用一定浓度的橄皮素可以降低SRK活性,阻止自交不亲和反应的信号转导。在甘蓝自交不亲和品系02一1中花前一天其sRK的活性为24cPm.抖犷左右。当用撇皮素溶液处理开花前两周的甘蓝花蓄时,其花前一天的sRK活性随着棚皮素浓度的增加其活性逐渐降低,当用巧oo”m。比榭皮素浓度处理时,其活性降低为1 .753。pm.件扩,几乎可以完全抑制SRK活性。因此1500林m。比栅皮?