论文部分内容阅读
大豆产量取得突破的重要途径之一是利用杂种优势。到目前为止，大豆上已选育出十几个不同的育性稳定的质核互作雄性不育系，并实现了三系配套，这使大豆杂种优势利用成为可能。但大豆质核互作雄性不育的机理研究较少，为此，本论文以3个大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A、NJCMS2A和NJCMS3A为材料，以其相应的保持系N2899、N1628和N21249为对照，从雄性不育稳定性、细胞形态学特征和酶细胞化学定位三个方面进行了研究，主要结果如下： 1．不育系NJCMS1A和NJCMS2A的花药均不散粉、雄性不育度很高(花粉发芽率均为0.00％)，且在不同年份间不育性稳定。通过花药散粉性、花粉发芽率和成熟期植株表现调查三种方法，来判别NJCMS1A和NJCMS2A不育株，这三者基本能互相对应，均能判别不育株。其中以花药散粉性来判别不育株的方法较为简便易行，容易掌握，且可在早期进行鉴定，在利用NJCMS1A和NJCMS2A进行杂交育种和大面积生产杂交种等方面将发挥重要作用。 2．不育系NJCMS1A、NJCMS2A和NJCMS3A的细胞形态学特征为： NJCMS1A在小孢子母细胞(MMC)期、四分体期、单核小孢子期和二胞花粉期均有败育发生，但大量败育主要发生在二胞花粉早期。在小孢子发生和花药组织发育过程中出现的异常现象主要有：小孢子母细胞败育，四分体核畸形、败育，单核小孢子的核畸形、退化、解体，细胞质稀薄、收缩、解体，二胞花粉的生殖细胞和营养核畸形、退化、解体，细胞质稀薄、收缩、解体，败育花粉的体积明显小于保持系N2899的正常二胞花粉的体积，且败育花粉上的纹饰与保持系N2899的正常花粉粒上的纹饰也有些不同；大多数花药组织的发育是正常的，少数花药组织的发育出现异常现象(主要是绒毡层异常)；至于小孢子败育与花药组织间的关系尚不明确，有待进一步研究。 NJCMS2A在小孢子母细胞(MMC)期、减数分裂期、四分体期、单核小孢子期和二胞花粉期均有败育发生，但大量败育主要发生在单核靠边小孢子期。在小孢子发生和花药组织发育过程中出现的异常现象主要有：小孢子母细胞败育，减数分裂过程中出现染色体落后、纺锤体畸形等异常现象，四分体核畸形、败育，单核小孢子的核畸形、解体，细胞质稀薄、收缩、出现膜状团聚体，二胞花粉的生殖细胞和营养核畸形、退化、解体，细胞质稀薄、收缩、解体，败育花粉的体积明显小于保持系N1628人豆质核互作雄性小育系的细胞形态学和细胞化学特征鲤匹些的正常二胞花粉的体积，且败育花粉上的纹饰与保持系N1628的正常花粉粒上的纹饰也有些不同;大多数花药组织的发育是正常的，少数花药组织的发育出现异常现象，包括绒毡层异常，药室崎形，维管束发育不良，花药间形成小腔，花药与花药、雌蕊、花瓣尊片粘连，无正常的药壁结构等;至于小袍子败育与花药组织间的关系尚不明确，有待进一步研究。 NJCMS3A在袍原细胞分化期、小袍子母细胞(MMC)期、四分体期和单核小袍子期均有败育发生，但大量败育主要发生在单核居中小袍子期。在小袍子发生和花药组织发育过程中出现的异常现象主要有:没有造袍细胞和小袍子母细胞的分化，四分体败育，单核居中小袍子的核仁异常大、核解体、细胞质收缩、稀薄;药隔和花丝维管束细胞少，排列不紧密、皱缩或完全退化，药壁异常;药隔和花丝维管束异常可能是引起花粉败育的重要原因之一。 综合上述，NJCMS IA、NJCMSZA和NJCMs3A在小袍子败育时期和方式及花药组织发育等细胞形态学特征上均存在差异，这可能与不同的质、核背景有关。同质异核不育系NJCMSZA的败育比NJCMS IA的败育要发生得早且彻底一点，这可能是由不同的核背景造成的，而异质不育系NJCMS3A的败育又比NJCMSIA、NJCMSZA的败育发生得更早且更彻底一点，这可能主要与不同的细胞质有关。 3.NJCMSIA的超微结构特征为:早期的二胞花粉的细胞质中出现大量的小空泡，随着花粉的进一步发育，其营养核和生殖细胞均崎形，细胞质进一步瓦解，出现大空泡，且基本没有细胞器和淀粉粒积累，细胞核瓦解，线粒体内岭膜消失，进而空泡化，药室内壁成不规则的加厚，这可能是导致花药不开裂的主要原因。 4.运用酶细胞化学定位技术，对不育系NJCMSIA和其保持系N2899的花药组织进行ATP酶活性定位表明，不育系NJCMSIA和保持系N2899间花药壁和药隔的户JP酶活性变化基本没有差异，而在花粉粒的ATP酶活性变化上存在显著差异。不育系NJCMSIA和保持系N2899均在花粉壁、质膜、核膜、核仁和内质网中有ATP酶活性，但随着花粉粒的发育，保持系N2899的正常花粉粒的花粉壁、质膜、核膜、核仁、内质网以及药壁和药隔各部位ATP酶活性持续的升高，不育系NJCMSIA的药壁和药隔ATP酶活性也持续的升高，但花粉粒中的ATP酶活性在二胞早期有个峰值，且高于保持系，随后ATP酶活性消失至无。因此表明，药壁和药隔中ATP酶的活性变化与花粉的败育没有直接的联系，而花粉粒中ATP酶的活性变化与NJCMslA的雄性败育有关。