茎芥菜胞质四倍体不结球白菜雄性不育新种质生物学及杂种优势研究

摘要

本研究以不结球白菜茎芥菜胞质雄性不育系(4xMtCMS)及保持系为材料，对4xMtCMS及其保持系的解剖学、一些生理生化特性、光合特性、农艺学性状、品质性状及其杂种优势、配合力进行了研究。主要内容如下：
　　 1.以茎芥菜胞质雄性不育系与四倍体白菜杂交获得的4xMtCMS及其保持系为材料，采用石蜡切片法研究其花药发育过程及叶片解剖结构。结果显示：4xMtCMS与保持系花药发育差异明显，4xMtCMS为结构性雄性不育，其退化或畸形雄蕊分为5种类型：盾状雄蕊、条状雄蕊、片状雄蕊、羽状雄蕊和瓣状雄蕊。该不育系花药发育败育有两个时期，盾状雄蕊花药败育于孢原细胞分化期，雄蕊整个发育时期均处在孢原细胞分化期，无绒毡层与花粉母细胞的分化，不形成药室，属孢子体败育型；其它类型雄蕊，花药败育发生在雄蕊原基分化时期，由于雄蕊原基偏离正常的分化轨道，形成瓣状化雄蕊。
　　 2.对4x MtCMS及其保持系不同发育阶段的花蕾、花和薹叶中的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛含量及其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的变化进行研究，并对其同工酶谱进行分析，结果表明：4xMtCMS花及花蕾中可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量均显著低于相应保持系；而丙二醛(MDA)含量高于保持系；花蕾中SOD活性4x MtCMS低于保持系；除大花蕾中4x MtCMS CAT活性显著高于保持系外，其它花蕾中POD、CAT活性均是4x MtCMS低于相应保持系，4x MtCMS薹叶中可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量与保持系无显著差异，MDA含量、POD、SOD、 CAT活性均4x MtCMS低于于保持系；POD、SOD、EST同工酶电泳结果显示：4x MtCMS与保持系间存在8条差异带，保持系同工酶酶谱条带比4x MtCMS丰富。
　　 3.以4xMtCMS及其保持系为材料，在晴天采用Li-6400型便携式全自动光合测定系统测定叶片的光合特性差异。结果表明：不育系叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和叶绿素/类胡萝卜素均低于其保持系，而叶绿素a/b、类胡萝卜素含量低于保持系。4x MtCMS和保持系净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、水分利用率(WUE)均有差异，但它们的日变化趋势一致。不育系和保持系Pn、Gs随光强增大而增大，而Ci随着光强增强而缓慢下降，且保持系的Pn、Gs、Ci均高于相应不育系；保持系光饱和点(LSP)、CO2饱和点、均高于相应不育系，而不育系光补偿点(LCP)、CO2补偿点、表观量子效率和羧化效率高于其保持系。
　　 4.采用不完全双列杂交方法，分析6个四倍体不结球白菜亲本和15个F1杂交组合的16个农艺性状进行配合力分析，结果表明：16个农艺性状的遗传均受基因加性效应、显性效应和互作效应作用，但加性效应更加重要；07P-7农艺性状的一般配合力(GCA)最好，是综合性状优良的亲本；07P-2可作为四倍体不结球白菜品质遗传改良的骨干亲本；不同性状间及同一性状不同组合间SCA效应值差异较大，GCA和SCA间不存在直接关系。根据SCA综合表现，07P-15×07P-10是一个较理想的组合，而07P-7×07P-15、07P-2×07P-10次之，同时由于07P-2×07P-6、07P-2×07P-7、07P-2×07P-8、07P-2×07P-10和07P-2×07P-15中均有07P-2这个雄性不育系，因此具有广阔的应用前景。
　　 5.本文对4xMtCMS及其保持系系农艺性状进行研究，并以4xMtCMS为母本，6个四倍体不结球白菜自交系为父本配制杂交组合，对4xMtCMS所配杂交组合进行杂种优势利用研究。结果表明：4xMtCMS平均每荚种子数及种子产量低于其相应保持系。与相应父母本相比，四倍体杂交组合杂种的株高增高、开展度增大、叶片数增多、叶面积增大、小区产量显著增加，品质性状显著高于父母本，杂种优势普遍存在，农艺性状的杂种优势较强，营养品质性状的杂种优势较弱。

目录

文摘

英文文摘

缩略词表

引言

第一部分 文献综述

1 植物细胞质雄性不育细胞学的研究

1.1 雄性败育的主要类型及特点

1.2 雄性败育的主要时期及特点

1.3 败育方式及特点

1.4 雄蕊组织与雄性不育的关系

2 雄性不育的生理生化研究

2.1 同工酶

2.2 物质代谢

3 植物细胞质雄性不育与光合作用的关系

4 雄性不育的应用

4.1 雄性不育系杂种优势利用中的应用

4.2 雄性不育系在制种中的应用

4.3 雄性不育系在作物群体改良中的应用

4.4 理论研究

5 存在的问题和发展趋势

6 本项目研究的目的和意义

参考文献

第二部分 研究报告

第一章茎 芥菜胞质四倍体白菜雄性不育系及其保持系解剖结构的研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

第二章 茎芥菜胞质四倍体不结球白菜雄性不育系及其保持生理生化特比较分析

1 材料和方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

第三章 茎芥菜胞质四倍体不结球白菜雄性不育系及其保持系光合特性分析

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

第四章 茎芥菜胞质四倍体不结球白菜雄性不育系主要农艺性状的配合力分析

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

第五章 茎芥菜胞质四倍体不结球白菜雄性不育系杂种优势利用研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

全文结论

论文发表情况

致谢