甘蓝型油菜萝卜甘蓝细胞质雄性不育系NRO4270A的研究

论文摘要

油菜是重要的油料作物。利用杂种优势可以显著提高油菜的产量。细胞质雄性不育是油菜杂种优势利用的主要授粉控制系统。目前,我国生产中应用的杂交油菜品种70%为细胞质雄性不育系杂种,其不育细胞质主要来源于Pol CMS和陕2ACMS。它们易受温度影响,存在微粉；油菜生产已经形成了细胞质单一化的局面。因此发掘和创建新型细胞质雄性不育系,有助于推动杂交油菜的生产发展。甘蓝型油菜萝卜甘蓝细胞质雄性不育系NRO4270A是吴江生教授从萝卜(R.sativus L.,2n=18, RR)与甘蓝(B. oleracea L.,2n=18, CC)的远缘杂交后代中获得的不育材料,其不育性状稳定遗传。本研究通过田间调查、石蜡切片观察、恢保关系测定结合分子生物学鉴定,研究不育系NRO4270A的花器形态、花药发育特点、遗传分类及其分子水平特征,证明NRO4270A为一新型细胞质雄性不育系。主要研究结果如下：1.通过3年6点的育性观察,发现NRO4270A花瓣正常,雄蕊短缩,花药乳白色透明,呈三角形,不能产生花粉。其败育彻底,不育性稳定,不受温度的影响。2.以国内外313个油菜品种以及Pol CMS、Ogu CMS、Kos CMS和WNJ01ACMS等CMS的恢复系与NRO4270A测交,结果表明不育系NRO4270A与其它细胞质雄性不育系的恢保关系不同。3.花药石蜡切片的显微观察结果表明,不育系NRO4270A的花药败育发生在四分体至单核花粉时期。从初级造胞时期到四分体时期,花药发育正常,能够形成四分体；但单核小孢子释放后,绒毡层液泡化,径向膨大肥厚,挤压小孢子；花粉外壁无胞粉素的沉积,小孢子逐渐液泡化,质壁分离明显,最后绒毡层和小孢子降解消失,花粉囊成空腔,花药完全败育。4.对5种不同的甘蓝型油菜不育系进行分子水平鉴定。一步多重PCR可以鉴定不同的细胞质类型,把NRO4270A CMS与Pol CMS、Ogu CMS、Kos CMS和WNJ01ACMS.区分开。用6个线粒体基因的18个探针/酶切组合进行线粒体的RFLP分析,有12个组合可以将不育系NRO4270A与其他4种不育系区分开。其中,3个探针/酶组合(atpl/EcoRⅠ、atpl/BamHⅠ和atpl/HindⅢ)能将5种不育系彼此区分开,可以作为一类鉴定油菜不育胞质类型的标记。这些结果从分子水平上进一步证明NRO4270A与Pol、Ogu、Kos和WNJ01A胞质不同,是一种新的细胞质雄性不育系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 前言
• 1.1 油菜杂种优势利用
• 1.2 油菜杂种优势利用的授粉控制系统
• 1.2.1 细胞质雄性不育
• 1.2.2 细胞核雄性不育
• 1.2.3 自交不亲和
• 1.2.4 化学诱导雄性不育
• 1.2.5 其他授粉控制系统
• 1.3 油菜细胞质雄性不育的研究
• 1.3.1 油菜细胞质雄性不育的分类
• 1.3.2 油菜细胞质雄性不育的形态特征
• 1.3.3 油菜细胞质雄性不育的细胞学研究
• 1.3.3.1 正常花药的发育过程
• 1.3.3.2 油菜细胞质雄性不育的败育类型及特点
• 1.3.3.3 绒毡层细胞与雄性不育的关系
• 1.3.4 油菜细胞质雄性不育的分子生物学研究
• 1.3.4.1 与油菜CMS相关的线粒体区段
• 1.3.4.2 育性恢复基因的定位与克隆
• 1.4 萝卜属和芸薹属的远缘杂交
• 1.4.1 萝卜属和芸薹属远缘杂交的研究概况
• 1.4.2 萝卜甘蓝异源四倍体的创建及相关研究
• 1.5 细胞质雄性不育在油菜育种中的应用现状
• 1.6 本研究的目的与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 花器形态观察和育性鉴定
• 2.2.2 恢保关系测定
• 2.2.3 花药石蜡切片
• 2.2.4 不育系NRO4270A的分子鉴定
• 2.2.4.1 基因组DNA的提取
• 2.2.4.2 引物设计
• 2.2.4.3 线粒体探针的制备
• 2.2.4.4 油菜一步多重PCR
• 2.2.4.5 RFLP分析
• 3 结果与分析
• 3.1 细胞质雄性不育系NRO4270A的育性及恢保关系鉴定
• 3.1.1 不育系NRO4270A的花器形态和育性鉴定
• 3.1.2 恢保关系测定
• 3.2 细胞质雄性不育系NRO4270A的细胞学特征
• 3.2.1 保持系花药发育的细胞学特点
• 3.2.2 不育系NRO4270A花药发育的细胞学特点
• 3.3 细胞质雄性不育系NRO4270A的分子鉴定
• 3.3.1 一步多重PCR的结果
• 3.3.3 线粒体DNA的RFLP分析
• 3.4 总结
• 4 讨论
• 4.1 恢保关系分类在油菜细胞质鉴定中的应用
• 4.2 NRO4270A花药败育特征及绒毡层作用机理
• 4.3 基于多重PCR的分子鉴定
• 4.4 线粒体基因组的RFLP分析
• 4.5 远缘杂交在创建新型不育材料中的重要性
• 参考文献
• 致谢