辣椒细胞质雄性不育系8214A的细胞生物学特性研究

摘要

辣椒(Capsicum annuum L.)是一种非常重要的蔬菜作物，具有显著的杂种优势，细胞质雄性不育是辣椒杂优利用的基础。本研究以辣椒雄性不育系8214A及其相应的保持系8214B为试材，从花药发育的超微结构和淀粉粒分布的细胞生物学特征方面进行了比较研究，研究结果如下：
　　 1、不育系和保持系花药发育过程中花药超微结构比较。保持系花粉母细胞时期，母细胞细胞核大，居细胞中央，细胞质浓厚，这时花药壁已分化完全；在母细胞减数分裂时期，母细胞体积增大，随着细胞核消失，形成清晰可辨的染色体，这时药壁绒毡层细胞体积径向增大，细胞器变得丰富；到了四分体时期，四分体小孢子细胞细胞质浓厚，细胞器丰富，已开始形成花粉外壁，此时绒毡层细胞规则，细胞器丰富，在靠药室一侧的壁上积累孢粉素；在小孢子早期，小孢子细胞核大且位于中央，这时绒毡层细胞形状变得不规则，开始呈现退化迹象；随后，在小孢子细胞质中形成许多小液泡，小液泡融合形成大液泡，进入小孢子晚期，这时药壁绒毡层细胞完全退化，仅剩下残迹；随后小孢子完成第一次有丝分裂，形成含有大液泡的营养细胞和呈凸透镜形的生殖细胞的二胞早期花粉；在二胞晚期及成熟花粉时期，随着营养细胞大液泡的消失，在花粉细胞质中积累大量的淀粉粒，这时药壁仅剩下表皮细胞和细胞壁加厚的药室内壁细胞。不育系在母细胞时期花药的超微结构与保持系相似；在母细胞减数分裂第Ⅰ次分裂结束后形成的二分体时期，二分体小孢子细胞膜出现局部收缩和破裂，内含物渗出，这时花药壁绒毡层细胞呈明显退化迹象，细胞形状不规则，细胞电子密度增大，细胞器空泡化，细胞核不完整，出现许多核小体；减数分裂完成后，由于药室体积未增大，形成的四分体相互粘连，四分体小孢子不正常，细胞膜出现局部收缩和破裂，细胞质局部明显收缩，未见花粉外壁的形成，这时绒毡层完全降解；随后四分体小孢子细胞核形状变得不规则和形成许多核小体，细胞质进一步收缩，最后四分体小孢子完全降解退化，仅剩下胼胝质空壳；在成熟时期，花药空瘪无花粉。
　　 2、用PAS反应对不育系与保持系花药发育过程中淀粉粒分布的细胞学特征比较。在减数分裂前，保持系花药与不育系花药的结构和淀粉粒分布相似。保持系花药减数分裂后，药壁绒毡层细胞开始液泡化并体积增大，在药隔薄壁细胞中积累了许多较小的淀粉粒；在小孢子晚期，绒毡层细胞退化，在药隔薄壁细胞中淀粉粒体积增大；在二胞花粉时期，随着花粉大液泡的消失花粉中出现淀粉粒；花粉成熟时，其细胞质中积累了丰富的淀粉粒。不育系花药减数分裂后，由于药室腔的空间不能扩大，四分体被挤压在一起，最终四分体小孢子败育。不育花药的维管组织发育正常，但较多的淀粉粒积累在药隔薄壁细胞中。该种辣椒雄性不育系中，花粉的败育发生在四分体时期。绒毡层细胞结构异常可能影响糖类物质向药室的正常转运。该种辣椒雄性不育系的绒毡层异常与花粉败育有关。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略词表

声明

第一章 植物雄性不育研究进展

1植物雄性不育类型及遗传机制

2植物细胞质雄性不育的细胞学研究

2.1 CMS败育的主要时期和形式

2.2 CMS与花药中层的关系

2.3 CMS与绒毡层的关系

2.4 CMS与线粒体、叶绿体超微结构的关系

3植物细胞质雄性不育与物质代谢生理生化特征

3.1核酸变化与CMS

3.2蛋白质变化与CMS

3.3碳水化合物与CMS

4本研究的目的和意义

第二章 辣椒保持系和不育系花药发育过程中超微结构的观察

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1辣椒保持系花药发育过程中花药超微结构的观察

2.2辣椒不育系花药发育过程中花药超微结构的观察

3讨论

3.1辣椒雄性不育系花药花粉败育的形成及时期存在多样性

3.2辣椒细胞质雄性不育花药绒毡层细胞的异常

图版说明

第三章 辣椒保持系和不育系花药发育过程中淀粉粒的分布

1材料和方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1辣椒保持系花药的发育及淀粉粒的分布

2.2不育系花药的发育及淀粉粒的分布

3讨论

第四章 总结

参考文献

附录 作者在研究生期间发表的论文情况(第一作者)

致谢