棉花双隐性核雄性不育系花药及核辐射突变体雄性不育花药的细胞学研究

论文摘要

棉花是重要的经济作物,在国民经济中占重要地位,具有较明显的杂种优势。杂种优势的利用是提高棉花产量与品质的重要措施之一。雄性不育是植物界普遍存在的现象,高等植物的雄性不育是杂种优势利用的基础。棉花的雄性不育主要分为两种主要类型：质核互作雄性不育和核雄性不育。质核互作雄性不育由于恢复系的局限性,在生产上应用较少。相比之下,核不育系已有较大应用规模。陆地棉双隐性核雄性不育系ms5ms6就是其中之一。虽然目前已利用该材料培育出多个杂交棉品种,但对其败育的细胞学研究却很少,由于棉花雄性不育败育的时期很长,且不局限于某一特定时期,败育特征也因材料而异。因此为了系统地研究该材料的败育时期及特征,本文利用石蜡切片技术和透射电镜技术,对其研究,取得的主要实验结果如下：不育株花药的败育期是在花粉母细胞时期和小孢子时期,在造孢时期并无异常。在花粉母细胞时期约有20%的败育,其它都是在小孢子时期败育的,这就说明不育花药大多数能通过减数分裂时期。败育的主要特征是：在花粉母细胞时期,有少量的核仁穿壁现象,还有部分小孢子母细胞出现半月形。在小孢子时期,出现了小孢子粘连及少数五分体等不正常现象,小孢子都没有刺突长出,最后解体、退化。陆地棉双隐性核雄性不育系mS5mS6的主要败育时期是在小孢子阶段,为了更进一步了解该材料更深层次的败育原因,采用透射电镜对其四分体时期及刚长出刺突的小孢子早期花药进行观察,发现败育花药在四分体时期,胼胝质未溶解,小孢子就已经开始收缩,且外璧加厚,而正常小孢子是在胼胝质溶解后,小孢子释放后才开始收缩的；在小孢子时期,小孢子只有一层内壁且萌发孔结构异常。绒毡层细胞在四分体时期就有降解,小孢子时期降解不同步。在整个花药发育过程中,不管是在小孢子还是绒毡层细胞中,内质网都缺乏及异常,脂肪积累少,这可能是导致小孢子败育最重要的原因。核辐射也是创造雄性不育突变体的重要方式之一,本文利用20Gy的60Co-Y射线对陆地棉品种苏棉22号的花粉进行辐射处理,花粉给雌蕊授粉,并收获种子。从M1群体中选取三个雄性不育突变体,采用石蜡切片技术对花药发育过程进行研究.通过与对照比较,三个突变体各个时期的败育特征有一定差异,但它们的主要败育特征是一致的：从小孢子母细胞时期至小孢子发育阶段都有败育,小孢子母细胞、绒毡层和中层细胞以及花药的形态都受到不同程度的影响,包括小孢子母细胞有微核及双核现象、减数分裂阶段小孢子母细胞细胞质膨胀、绒毡层及中层细胞异常等。总体来说,γ射线辐射花粉授粉后形成的突变体在小孢子的整个发育过程都受到影响,从而产生各种败育现象。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一篇 文献综述
• 1 棉花雄性不育系在生产上的应用
• 2 棉花雄性不育系的主要类型
• 2.1 细胞核雄性不育系
• 2.2 细胞质雄性不育系
• 2.3 生态敏感型雄性不育系
• 2.4 利用基因工程创造的新型雄性不育系
• 3 棉花雄性不育系的细胞学研究
• 3.1 棉花雄性不育系的显微结构研究
• 3.2 棉花雄性不育系的超微结构研究
• 4 棉花雄性不育系的生理生化基础
• 4.1 淀粉、糖代谢异常与雄性不育
• 4.2 酶活性异常与雄性不育
• 4.3 植物内源激素与雄性不育
• 4.4 蛋白质异常与雄性不育
• 5 棉花雄性不育系的分子机理
• 5.1 细胞质雄性不育系的分子生物学研究
• 5.2 细胞核雄性不育系的分子生物学研究
• 6 棉花辐射诱变研究
• 6.1 棉花辐射诱变研究进展
• 6.2 棉花γ射线诱变效应研究概况
• 7 本研究的目的和意义
• 参考文献
• 第二篇 研究报告
• 5mS₆花药发育的细胞学研究'>第一章 陆地棉双隐性核雄性不育系mS₅mS₆花药发育的细胞学研究
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.3 结果与分析
• 5mS₆不育系的可育株花蕾与不育株花蕾大小与雄蕊的发育程度的关系'>1.3.1 mS₅mS₆不育系的可育株花蕾与不育株花蕾大小与雄蕊的发育程度的关系
• 1.3.2 小孢子的发生和雄配子形成过程的细胞学观察
• 1.3.3 绒毡层的发育情况
• 1.4 讨论与结论
• 1.4.1 讨论
• 1.4.2 结论
• 参考文献
• 5mS₆花药发育的超微结构'>第二章 陆地棉双隐性核雄性不育系mS₅mS₆花药发育的超微结构
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 四分体时期花药的超微结构观察
• 2.2.2 小孢子时期花药的超微结构观察
• 2.3 讨论
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 三个棉花雄性不育突变体花药发育过程的研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.2 结果
• 3.2.1 对照花药发育特点
• 3.2.2 雄性不育突变体7373-1的花药发育过程
• 3.2.3 突变体7383-7的花药发育特突变体
• 3.2.4 突变体7383-4的花药发育特点
• 3.3 讨论
• 参考文献
• 全文讨论与结论
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录