大白菜部分非整倍体的有性生殖特性研究

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本文以大白菜同源四倍体小孢子培养产生的且已鉴定为3号单体、5号单体、10号单体、4号初级三体、5号初级三体的非整倍体株系及二倍体株系等为试材,对各材料的结籽率、雄配子传递率进行了统计,并对花粉母细胞减数分裂行为、花粉特性、花粉发育和胚囊结构以及花药生理生化特性等方面进行了观察研究,进而分析了其对大白菜单体n-1雄配子和三体n+1雄配子传递率的影响。本文还对已获得的整套初级三体和3号、5号、10号单体的外部形态特征进行了观察测量。研究结果如下: 1 大白菜不同染色体的缺失与附加对植株外部形态的影响不同,造成不同非整倍体植株间外部形态有差异,一般大白菜三体植株比二倍体植株长势弱,单体植株比三体植株长势弱。可根据植株外部形态特征对大白菜非整倍体进行初步鉴定。 2 以二倍体为母本,各非整倍体植株为父本进行杂交,4号、5号三体的结籽率分别为14.98%和47.12%,其n+1雄配子传递率分别为6.98%和11.90%,大白菜3号、5号、10号单体的结籽率和n-1雄配子传递率均为零。单体不结籽限制了单体n-1雄配子的传递。 3 大白菜单体、三体在减数分裂中染色体出现异常行为。单体在终变期和中期Ⅰ常呈单价体,有时与具部分同源性的染色体配对成三价体,此外,单体还能影响其他同源染色体的正常配对,出现三个单价体;三体在减数分裂终变期和中期Ⅰ3个同源染色体联会成三价体,或2个联会成二价体,1个单价体或3个都为单价体。后期Ⅰ单体、三体都出现染色体落后、丢失及姊妹染色单体提前分离的现象,导致单体在后期Ⅰ除9-10分离外还有9-9、9-11、10-10、8-10、9-1-9、9-2-9、9-1-10等分离方式,三体除10-11分离外还有10-10,10-1-10,11-11,10-12,10-2-10,9-12等分离方式;后期Ⅱ单体、三体都出现了多种染色体分离方式,其中单体以9-9-10-10分离为主,三体以10-10-11-11分离为主。染色体的不均衡分离会不同程度的降低各单体、三体的传递率。 4 大白菜不同非整倍体株系花粉活力均有差异,花粉整齐度也有相同趋势,单体花粉活力与整齐度均低于二倍体和三体,3号单体的花粉活力和整齐度最低。花粉生活力的降低会降低单体、三体的结籽率和传递率。 5 大白菜4号三体及3号、5号、10号单体花药组织中可溶性糖、淀粉及可溶性蛋白质含量均显著低于二倍体,5号三体与二倍体之间含量没有明显差异。非整倍体花器官物质和能量代谢异常,引起花蕾中重要内含物含量的下降,导致花粉发育的物质能量匮乏,是造成花粉败育的原因之一。 6 5号三体的花粉发育过程与二倍体相似,无异常现象。4号三体及3号、5号、10号单体绒毡层异常并延迟解体,造成小孢子发育异常,最终大量花粉败育。另外,在雄配子体的发育过程中还出现了四分体大小不均、花药畸形、花药药隔维管束数目增多、分化不良和药室合并等异常现象,这些异常现象对单体花粉败育也有一定的影响。3号、5号、10号单体及4号三体花粉的大量败育会导致三体传递率降低、单体传递率为零。 75号三体传递率低的可能原因为:减数分裂过程中额外染色体落后、丢失造成n+1配子比例降低;n+1花粉不能正常萌发或形成无效花粉管;非整倍体合子和胚的生活力低。 8大白菜5号、10号单体的胚囊败育率分别为44.68%和34.51%,两个单体 的胚囊败育率显著高于二倍体,败育类型主要为:无胚囊和胚囊退化。
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