甘蓝型油菜新型不育源的发现及其初步研究

１９９４年油菜花期,在一甘蓝型油菜材料中发现了１株天然雄性不育株。与可育株相比,不育株开花较晚,花蕾较小,花序基部的花蕾有黄化脱落现象,雄蕊退化,不育非常彻底,花药无花粉,而雌蕊正常。遗传研究表明,该不育性状受一对核基因控制,不育对可育为显性。讨论了其在轮回选择、杂交、回交、复交育种中的利用潜力。     

甘蓝型油菜3种类型雄性不育系花药败育的细胞学研究

 【目的】了解甘蓝型油菜不同类型雄性不育系的败育时期与细胞学特征。【方法】以细胞质雄性不育系392A、隐性核不育系86A与显性核不育系629A为材料，保持系392B作对照，采用常规石蜡切片技术，对甘蓝型油菜雄性不育系的花药败育过程进行细胞学研究。【结果】86A花粉母细胞不能进行减数分裂；629A花粉母细胞进入减数第一分裂后解体、不能完成减数分裂；而392A是否败育，则受温度的影响，在高温下（日均温≥10℃）不产生花粉囊，花药败育，低温条件下则发育正常，雄蕊可育。【结论】86A和 629A同属花粉母细胞败育型，392A属无花粉囊败育型，392A的温度敏感时期是在孢原细胞期前。392A、86A和629A的花药败育与绒毡层发育异常有密切的关系。     

甘蓝型油菜生态雄性不育系533S花药发育的细胞学研究

对甘蓝型油菜生态雄性不育系533S的花药发育过程进行了石蜡切片和显微观察,结果表明:533S的花药发育受阻于孢原细胞时期,其主要特点是不能形成正常的孢原细胞进而分化出花粉囊,属无花粉囊型不育系。在败育过程中,花药的大小一直在增加,但始终无花粉囊的分化。随着生态条件的变化,533S的部分花药可分化出1～2个花粉囊,产生少量可育花粉粒。最终,随着生态条件的进一步变化,花药的发育完全正常,产生大量正常可育花粉粒。     

甘蓝型油菜核质不育与双隐性核不育花药发育的细胞学研究

【目的】了解甘蓝型油菜(Brassica napus L.)不同类型雄性不育系的败育时期与细胞学特征.【方法】采用石蜡制片方法,对核质不育系‘105A’和双隐性核不育系‘11AB-1’花药从孢原细胞至成熟花粉形成各阶段的发育进行研究.【结果】‘105A’的雄蕊大多数败育时期较早,花药发育受阻于孢原细胞分化期,无花粉囊形成;只有极少数雄蕊可正常发育至单核小孢子,此后至单核小孢子晚期开始发生异常,且花粉囊壁的绒毡层延迟退化.‘11AB-1’所有雄蕊均可正常发育形成大而圆的花粉囊,花粉囊内花药发育可能受阻于造孢细胞和花粉母细胞增殖期,花粉母细胞形成数量少,且这少量的花粉母细胞不能进行正常的减数分裂.【结论】大多数‘105A’花药败育发生在孢原细胞阶段,极少数花药败育发生在单核小孢子晚期,属无花粉囊败育型为主,单核败育型为辅;‘11AB-1’花药发育属于花粉母细胞败育型之花粉母细胞死亡型.     

甘蓝型油菜显性核不育系D3A的细胞学研究

为明确甘蓝型油菜显性核不育两型系D3AB的花器官形态差异和不育材料D3A的花药败育时期与特点,并为进一步研究雄性不育机理奠定基础,分别对D3A与D3B不同时期的花蕾进行了形态学观察及细胞学研究.首先通过体视镜观察发现, D3A与D3B外观形态无明显差异,均能正常开花,且在雄蕊发育早期均表现正常,后期D3A雄蕊退化萎缩,花粉囊不能正常开裂;不育材料D3A子房柱头发育速度稍快于D3B.通过扫描电镜观察发现, D3A早期花药基部开始皱缩,表皮细胞排列紧密.随着花蕾发育, D3A花粉囊壁表皮细胞逐渐萎缩,最终塌陷且药室不能正常开裂释放花粉; D3B花粉囊始终呈现出紧致饱满状态,花药正常开裂,同时释放出大量成熟花粉粒.通过石蜡切片观察发现,不育材料D3A和可育材料D3B在花蕾发育早期,都能形成花粉母细胞,但与D3B相比, D3A花粉母细胞结构松散,且绒毡层已开始呈现液泡化状态;进入四分体时期,不育材料D3A的花粉囊中观察到高度液泡化的绒毡层细胞,且无四分体结构出现.实验结果表明:绒毡层细胞提前发生了降解而未向分泌型转化,使四分体时期丧失了发育过程中所必需的营养物质,从而不能形成小孢子并发育为成熟的花粉粒进行释放,因此认为D3A的败育属于绒毡层发育异常类型.     

花椰菜温敏雄性不育系GS-19花药败育的细胞学及转录组分析

【目的】对花椰菜温敏雄性不育系的花器形态、花药败育时期和败育分子机理进行研究,明确其不育特性发生的细胞学和分子机理,为进一步研究其雄性不育奠定理论基础。【方法】以花椰菜温敏雄性不育系GS-19为试验材料,不同温度(15℃和20℃)处理,采用形态学、细胞学方法及高通量测序技术(Illumina Hi Seq 2500),研究其形态特征、花药败育的细胞学及分子机理。【结果】花椰菜温敏雄性不育系GS-19的育性转换受温度控制,高温(20℃)不育,低温(15℃)育性恢复。GS-19不育株与可育株花器差异显著,不育株花器显著小于可育株。花药细胞学观察发现GS-19的花药发育过程有花粉母细胞的分化,形成正常花粉囊,不产生花粉粒或者产生微量的无生活力的花粉粒,花药发育受阻于花粉母细胞到四分体时期,形成了花粉粒外壁发育异常的拟"四分体孢子",逐渐降解,剩下花粉空壳,属于花粉母细胞败育类型。GS-19不育株和可育株花蕾转录组分析共获得67 930个Unigene,其中Nt数据库比对到相似序列数最多(52 191个),Nr数据库比对到相似序列次之(46 447个),KOG数据库比对相似序列最少(13 198个);GO注释到25 336个Unigene;KOG注释到13 198个Unigene;KEGG注释到14 778个Unigene。基因差异表达分析发现GS-19不育株花蕾和可育株花蕾中有2 170个基因差异表达,1 078个基因上调表达和1 092个基因下调表达。【结论】花椰菜温敏雄性不育系GS-19为高温不育类型,不育株花器显著小于可育株,花丝显著缩短,花药萎缩、干瘪,花药发育受阻于花粉母细胞到四分体时期,属于花粉母细胞败育类型。转录组测序获得了67 930个Unigene,差异表达基因2 170个。     

百日草雄性不育系的获得及其细胞学观察

 【目的】获得百日草雄性不育系,并探索其花药发育机制,为百日草杂种优势的利用提供一条新途径。【方法】采用自交F2代出现的不育材料连续回交获得的不育系再进行兄妹交、可育株自交,结合与多个自交系测交进行不育类型鉴定,并对其细胞学进行研究。【结果】获得了百日草深红色单隐性雄性不育两用系AH209AB。正常可育的花药,其药壁由4层细胞构成,即表皮、药室内壁、中层和绒毡层;花粉母细胞减数分裂过程中的胞质分裂为同时型;成熟花粉为三细胞型。雄性不育株花瓣退化或丝状,雄蕊退化成丝状,内无花粉,外观呈绒毛状;花药在造孢细胞组织形成后,没有继续分化产生药壁结构、花粉母细胞及其花粉,为完全的结构性雄性不育类型。【结论】该雄性不育系属于无花粉囊型不育系,在F1代种子生产上具有重要的利用价值。     

不同类型雄性不育苎麻细胞学机理研究

为探明苎麻雄性不育材料和可育材料在花芽分化和花药发育上的差异,选取不可育材料雄花萎缩型园青5号、花被不开裂型弯子苎麻、花粉不育型黄小叶和可育材料中苎1号(对照),采用常规石蜡切片技术对其进行雄花花芽发育形态比较。结果表明:3种雄性不育苎麻花芽发育较可育苎麻中苎1号快,在花芽发育到0.3~0.5 cm时,已完成了雌、雄蕊的分化。参照可育苎麻材料的花芽分化和花药发育,推测3种雄性不育材料不育的原因分别为园青5号花芽在分化出花药和花丝后,花药不会继续分化形成花粉囊,而是变形萎缩甚至消失形成空腔;弯子苎麻在花粉分化阶段花被木质化严重;黄小叶花粉囊不破裂,花粉粒颜色逐渐变深,花丝发育异常。     

水稻无花粉型核不育系特优占S育性特征研究

采用经典遗传学方法,对无花粉型核不育系特优占S的育性特征进行了研究。结果表明,特优占S在湖北夏季不育期长,不育期内属无花粉败育型,不育性稳定,可育转换温度在22℃左右,鉴定结果准确可靠,有明显的育性转换过渡期,即育性转换期是从无花粉型、少量花粉且典败、大量花粉且典败、染败、正常染色等逐步过渡的过程,不育期如受到低温的影响,不会直接转化为可育,可以有效避免普通两系杂交种子生产过程中因低温引起的种子纯度降低问题：长时间的低温和短光照条件方可诱导较高的可育性：可恢复性良好,不育性的遗传符合1对隐性核基因的遗传规律。本研究还对生产上利用无花粉型光敏核不育系解决两系杂交稻的难题进行了探索,对特优占S在花粉发育研究和雄性不育的发育研究上的价值进行了讨论。     

不同类型雄性不育苎麻细胞学机理研究

为探明苎麻雄性不育材料和可育材料在花芽分化和花药发育上的差异，选取不可育材料雄花萎缩型园青5号、花被不开裂型弯子苎麻、花粉不育型黄小叶和可育材料中苎1号(对照)，采用常规石蜡切片技术对其进行雄花花芽发育形态比较。结果表明：3种雄性不育苎麻花芽发育较可育苎麻中苎1号快，在花芽发育到0.3~0.5 cm时，已完成了雌、雄蕊的分化。参照可育苎麻材料的花芽分化和花药发育，推测3种雄性不育材料不育的原因分别为园青5号花芽在分化出花药和花丝后，花药不会继续分化形成花粉囊，而是变形萎缩甚至消失形成空腔；弯子苎麻在花粉分化阶段花被木质化严重；黄小叶花粉囊不破裂，花粉粒颜色逐渐变深，花丝发育异常。