几个油菜雄性不育系花药败育的比较研究

论文题目: 几个油菜雄性不育系花药败育的比较研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物遗传育种

作者: 聂明建

导师: 王国槐

关键词: 甘蓝型油菜,雄性不育系,花药败育,细胞解剖学核糖核酸酶活力,雌雄蕊发育动态

文献来源: 湖南农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 我国甘蓝型油菜雄性不育类型较多，既有自然产生的细胞质雄性不育系，两系核不育系；也有人工创造的转基因工程雄性不育系和化学杀雄不育系。对这些不育系在花药败育过程中，雌雄蕊的发育动态、细胞解剖学结构、生物大分子含量及核糖核酸酶活力变化进行研究，有助于揭示油菜的不育机理，具有一定的理论与实践意义。本试验以细胞质雄性不育系392A、化学杀雄不育系392BS及保持系392B；显性两系核不育系629AB；隐性两系核不育系86AB；转基因雄性不育系湘油15A及对照湘油15为材料，对甘蓝型油菜雄性不育系花药败育过程中花蕾及雌雄蕊发育动态；花药败育的细胞解剖学特征；花药败育中RNA、游离UMP及可溶性蛋白质含量的变化；以及花药败育过程中核糖核酸酶的变化规律进行了比较研究，取得的结果如下：1、对上述5对甘蓝型油菜雄性不育系及可育对照的雌雄蕊发育动态、花蕾发育规律进行了研究。结果表明，在花蕾发育的各个时期，单个花蕾及雄蕊干重不育系比对照轻，而雌蕊干重不育系反而比对照重。五个不育系与可育系花蕾干重、雌雄蕊干重差异均达显著水平。因此，在甘蓝型油菜雄性不育系的雄蕊败育过程中，雌蕊也可能扮演着十分重要的角色，其作用不容勿视。2、对392A、629A及86A的花蕾发育过程进行了细胞学观察。通过对不同发育时期花蕾的石蜡包埋切片，显微照像观察，确定了86A雄蕊的败育时期为造孢细胞期，629A雄蕊的败育时期为花粉母细胞减数分裂期，而392A雄蕊是否败育则受温度的影响，若在花蕾发育过程中遇10℃以下低温，则雄蕊发育基本正常，否则，雄蕊不产生造孢细胞，不分化出花粉囊。在86A的雄蕊败育中，存在不同步现象；而在392A雄蕊败育中，一个花药的大部分花药室败育，但仍可分化出少数花药室，产生少量可育花粉，这从细胞解剖学上解释了油菜细胞质雄性不育系产生微量花粉的原因。3、采用手工剥蕾取雄蕊方式，以各发育时期的雄蕊为试验材料，对五对不育系及相应的可育对照雄蕊败育过程中，可溶性蛋白质含量变化进行了测定。结果表明，不育系雄蕊的可溶性蛋白质含量小于可育系，经t测验，392BS与392B、湘15A与湘15、86A与86B、629A与629B之间雄蕊的可溶性蛋白质含量差异达到了显著水平。4、以不同发育时期的花蕾为材料，对RNA及游离UMP含量变化进行了测定。结果表明，不育系花蕾的RNA含量小于可育系、而游离UMP含量大于可育系。经t测验，五个不育系与其相对应的五个可育对照花蕾的RNA及游离UMP含量差异均达显著水平。同一对不育系与可育内系内、不同发育时期花蕾的RNA含量差异均达显著水平；除392BS与可育系392B外，其余四对不育系与可育系，不同发育时期花蕾的UMP含量差异也达显著水平。5、采用手工剥蕾取雄蕊方式，以不同发育时期的雄蕊为试验材料，对上述5对不育系与可育系雄蕊败育过程中，核糖核酸酶活力变化进行了测定。结果表明，在花蕾发育的各个时期，不育系雄蕊的核糖核酸酶活力明显高于可育系。经t测验，五个不育系与其相对应的五个可育对照雄蕊的核糖核酸酶活力差异达显著水平；同一对不育系与可育系内，不同发育时期雄蕊的核糖核酸酶活力差异也达显著水平。6、经相关分析，核糖核酸酶活力与油菜花蕾的RNA含量、单蕾干重、单蕾雄蕊干重均有负的直线相关性；核糖核酸酶活力还与不育系的不育程度有关，不育程度高的不育系，其雄蕊的核糖核酸酶活力也强。初步揭示了核糖核酸酶活力增强与甘蓝型油菜雄性不育具有十分密切的关系。它可能是通过酶活力增强→水解RNA→阻止蛋白质合成→花药败育的途径，来使甘蓝型油菜雄性不育系表现雄性不育性状的。

论文目录:

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第一章文献综述

1.甘蓝型油菜雄性不育的主要类型

1.1 甘蓝型油菜雄性不育系主要类型及其研究进展

1.1.1 细胞质雄性不育系

1.1.2 细胞核雄性不育系

1.1.3 转基因工程雄性不育系

1.1.4 化学杀雄不育系

1.2 甘蓝型油菜雄性不育的形态学研究

1.2.1 花器官

1.2.2 花粉粒

1.2.3 育性分级

1.3 甘蓝型油菜雄性不育的细胞学研究

1.3.1 细胞质与细胞核雄性不育系的败育时期

1.3.2 转基因工程雄性不育系的败育时期

1.3.3 化学杀雄雄性不育系的败育时期

1.4 雄性不育系的生理生化特点

1.4.1 内源激素

1.4.2 同工酶

1.4.3 物质与能量代谢

2 温度对育性的影响及微量花粉现象研究

2.1 温度对育性的影响

2.2 反应类型

2.2.1 细胞质雄性不育系

2.2.2 细胞核雄性不育系

2.2.3 基因工程雄性不育系

2.3 影响时期和温度指标

2.4 微量花粉现象研究

2.4.1 微量花粉的竞争性

2.4.2 微粉量与不育系长势

2.4.3 微粉量不同不育系对杂种F1的影响

3 油菜雄性不育机理的研究与分子标记

3.1 甘蓝型油菜雄性不育机理的研究进展

3.2 油菜分子标记

3.2.1 构建遗传图谱

3.2.2 种质资源评价

3.2.3 抗病基因的分子标记

3.2.4 育性基因的分子标记

3.2.5 其它性状分子标记

3.2.6 用于品种纯度鉴定与保护

4 核糖核酸酶及其与植物雄性不育的关系

4.1 核糖核酸酶及分类

4.2 核糖核酸酶的主要作用

4.2.1 核糖核酸酶与植物组织的衰老

4.2.2 核糖核酸酶与植物抗逆性

4.2.3 核糖核酸酶与自交不亲和反应

4.3 核糖核酸酶纯化及其主要特性

4.4 糖核酸酶与植物雄性不育关系

4.5 不育系核糖核酸酶活力与RNA、UMP及可溶性蛋白质含量关系

4.6 不育系核糖核酸酶活力增强的原因

第二章花蕾及雌雄蕊发育动态

1 供试材料

1.1 供试材料类型与来源

1.2 田间栽培与管理

1.3 各类型甘蓝型油菜雄性不育系的主要特征特性

1.3.1 细胞质雄性不育系392A

1.3.2 细胞核雄性不育系与可育系

1.3.2.1 显性核不育两用系629AB

1.3.2.2 隐性核不育两用系86AB

1.3.3 转基因工程雄性不育系湘15A

1.3.4 化学杀雄系392BS

2 试验方法

3 试验结果

3.1 五对不育与可育系花蕾发育动态

3.2 五对不育与可育系雄蕊发育动态

4 讨论

4.1 不育系的雌蕊异常膨大

4.2 不育系的花蕾及雄蕊小于可育系

4.3 不育系雄蕊败育后的物质被部分转移到了雌蕊

第三章 392A、86A及629A花药败育的细胞学研究

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验方法

2 结果与分析

2.1 正常392B花药的发育过程

2.2 细胞质雄性不育系392A花药发育特性

2.2.1 低温下的发育特性

2.2.2 高温条件下392A花药发育特征

2.3 隐性核不育系86A花药败育的细胞学观察

2.4 显性核不育系629A花药败育的细胞学特征

3 讨论

3.1 不同类型雄性不育系败育时期的比较

3.2 关于392A花药败育几个问题的探讨

第四章花药败育过程中几种成份的变化

1 蛋白质的变化

1.1 材料与方法

1.1.1 供试材料

1.1.2 试验方法

1.2 试验结果

1.2.1 现蕾前叶片的蛋白质含量

1.2.2 392A、392BS与392B雄蕊的蛋白质含量

1.2.3 629A与629B雄蕊的蛋白质含量

1.2.4 86A与86B雄蕊的蛋白质含量

1.2.5 湘15A与湘15雄蕊的蛋白质含量

2 RNA及UMP含量的变化

2.1 材料与方法

2.1.1 材料

2.1.2 方法

2.1.2 RNA含量测定方法

2.1.3 游离UMP含量的测定方法

2.2 试验结果

2.2.1 392A、392BS与保持系392B的RNA、UMP含量变化

2.2.2 629A与629B392B的RNA、UMP含量变化

2.2.3 86A与86B的RNA、RMP含量变化

2.2.4 湘15A与对照湘15号的RNA、UMP含量变化

3 讨论

3.1 不育系的可溶性蛋白质、RNA及游离UMP含量的变化趋势

3.2 不同类型不育系可溶性蛋白质、RNA及LIMP含量变化的比较

第五章花药败育过程中核糖核酸酶的变化

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.2 方法

1.2.1 试剂

1.2.2 仪器

1.2.3 试验方法原理

1.2.4 试剂配制

1.2.5 试验操作

2 试验结果

2.1 392A、392BS与392B雄蕊的核糖核酸酶活力

2.2 629A与629B雄蕊的核糖核酸酶活力

2.3 86A与86B雄蕊的核糖核酸酶活力

2.4 湘15A与湘15R雄蕊的核糖核酸酶活力

3 讨论

3.1 甘蓝型油菜雄性不育核糖核酸酶活力显著增强

3.2 不同类型不育系核糖核酸酶活力变化的比较

第六章总的讨论与结论

6.1 讨论

6.2 结论

6.3 本论文的创新点

6.4 值得进一步研究的问题

参考文献

附录A

附录B

致谢

作者简介

博士在读期间取得的成果和发表的论文

发布时间: 2007-12-06

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