紫花苜蓿细胞质雄性不育系及其保持系花药的细胞学和生理生化特性比较分析

摘要

紫花苜蓿(Medicagosativa L.)属于多年生豆科苜蓿属的异花授粉草本植物;雌雄同花并且是一雌多雄;去除雄蕊是杂种利用的关键所在。相对传统方式人工去雄育种;雄性不育育种优势明显;具有成本低、污染少、省时省力等特点。从理论上探讨紫花苜蓿细胞核雄性不育系的研究取得了一定的进展;然而对细胞质雄性不育的机制尚不清晰。借鉴国际和国内对于经济作物研究的成熟技术;联系我国对畜牧业生产日益增长的需要;进行紫花苜蓿细胞质雄性不育系及其保持系的研究具有十分重要的意义。 本研究通过选育获得的细胞质雄性不育系材料MS-GN1A及其保持系MS-GN1B;于育性分析和品质性状及产量性状测定;对其细胞学形态特征观察以及生理生化水平特性比较分析;主要实验结果如下： 利用I2-KI溶液染色进行育性分析;最终得到的不育系MS-GN1A的花粉不育率达100%;植株不育率达 100%;选育的紫花苜蓿细胞质雄性不育系的不育特性稳定。结合产量性状和品质性状分析;在整个生育进程中;不育系MS-GN1A与保持系MS-GN1B除了在育性上有差异外;其产量性状和品质性状差异不显著。 利用紫花苜蓿细胞质雄性不育系材料MS-GN1A及其保持系MS-GN1B;取五个不同发育阶段的花药;制成石蜡切片;在 Nikon-E200 型光学显微镜下观察。研究表明：保持系的花粉粒颗粒饱满;体型完好;数量多;细胞质雄性不育系花粉粒呈现出干瘪状;并且体型较小且有缺失;数量少;花粉在四分体时期的绒毡层细胞异常发育为紫花苜蓿细胞质雄性不育的败育发生时期;与保持系相比;紫花苜蓿细胞质雄性不育系的胼胝质和表皮没有解体不能释放花粉粒;紫花苜蓿细胞质不育系的花粉败育与药隔维管束的异常发育有关。 为研究紫花苜蓿细胞质雄性不育系的生理生化机制;以细胞质雄性不育系及其保持系做对比;针对五个不同发育时期花蕾中花药的可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白、游离脯氨酸、丙二醛含量及抗氧化酶（过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶）活性进行了测定。结果表明;随着花粉的发育成熟;紫花苜蓿细胞质雄性不育系MS-GN1A花药发育各个时期的可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量均表现出亏缺现象;而作为膜质过氧化指标的丙二醛和抗氧化酶活性则高于其保持系MS-GN1B。

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