论文导读:：大白菜是典型的异花授粉作物。获得遗传稳定的BC8大白菜细胞质雄性不育系6w-9605A。发现其花药发育受阻于孢原时期。随着花药的发育小孢子从四分体中分离出来。
论文关键词：大白菜，细胞质雄性不育系，花药发育，小孢子
大白菜（Brassica campestris L. spp. pekinensis）为十字花科芸薹属白菜种大白菜亚种，-是我国重要蔬菜之一，栽培面积与产量均居首位。大白菜是典型的异花授粉作物，品种或自交系间存在明显的杂种优势，国内外白菜的优良品种大部分为一代杂种。自交不亲和系、雄性不育系是蔬菜杂种优势利用的主要途径，而细胞质雄性不育系的选育和利用是以营养器官为食用产品的大白菜等蔬菜杂种优势育种的理想途径[1]。因此利用新型细胞质雄性不育种质资源，克服不育细胞质单一的脆弱性问题，是国内外育种工作者研究的重点。
关于十字花科芸薹属作物雄性不育的花药发育细胞学研究，前人在这方面做了很多工作。按花药受阻的时期和方式可将雄性不育系分为无花粉囊型、花粉母细胞败育型和单核花粉败育型3类败育类型[2]。梁燕等[3]对结球白菜波里马胞质不育系的花药发育进行细胞学研究，发现其花药发育受阻于孢原时期。杨晓云等[4]研究不结球白菜波里马胞质雄性不育系花药发育，发现其受阻于孢原细胞分化期生物论文，没有孢原细胞分化，没有形成药室，属于无花粉囊型败育。杨光圣[5]对甘蓝型油菜显性细胞核雄性不育系宜3A花药发育进行显微结构观察，结果表明败育发生于花粉母细胞阶段，属于花粉母细胞败育型期刊网。黄邦全等[6]研究紫菜薹oug细胞质雄性不育系花药发育特点，发现该不育系兼有无花粉囊型和单核败育型的特征。田福发等[7]通过石蜡切片技术对红菜薹波里马胞质不育系和萝卜胞质雄性不育系进行了细胞学研究，结果发现pol CMS受阻于孢原细胞阶段，而ogu CMS 花药败育发生于小孢子母细胞时期或四分体时期。
本研究采用的大白菜细胞质雄性不育材料6w-9605A是以芥菜细胞质雄性不育hau CMS为不育源[8,9]，以大白菜DH系6w-9605B为轮回亲本，通过种间杂交和连续回交，获得遗传稳定的BC8大白菜细胞质雄性不育系6w-9605A。通过对该不育系的花药发育进行细胞学研究，并结合田间进行育性鉴定，为大白菜雄性不育系的杂种优势育种以及雄性不育的分子机理提供理论依据，具有重要的现实意义进一步开展大白菜雄性不育系杂种优势利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为大白菜细胞质雄性不育系6w-9605A和大白菜保持系6w-9605B。6w-9605A是芥菜型油菜细胞质雄性不育系hau CMS与大白菜保持系6w-9605B经过种间杂交和连续回交代8代获得的，由国家蔬菜改良中心华中分中心提供。
1.2 试验方法
1.2.1 田间育性鉴定
2009-2010年于大白菜细胞质雄性不育系6w-9605A盛花期调查其不育株率和花器官形态；选300个单株剥蕾套袋自交，收获时考察结荚率和不育度。育性分级标准采用柯桂兰[10]制定的方法。
1.2.2 石蜡切片
于植株盛花期上午8:00~9:00取不育系6w-9605A和保持性6w-9605B主茎顶端整个总状花序，按花蕾的着生顺序分类。卡诺固定液固定24小时，70%酒精保存。
常规石蜡切片程序制片：抽真空、爱氏苏木精整体染色、逐级酒精脱水、逐级氯仿透明、浸蜡、石蜡包埋，花蕾横切，切片厚度为10μm，蛋清甘油粘片、二甲苯脱蜡、透明、加拿大树胶封片[11]。Olympus CX41显微镜观察，Mshot MD30摄影。
2 结果与分析
2.1大白菜不育系6w-9605A花器官形态观察及不育性鉴定
通过对大白菜不育系、保持系以及原始芥菜不育系的花器官观察，发现大白菜不育系花器官开放正常生物论文，花器官大小，颜色以及雌蕊等方面均与保持系比较接近，只是不育系花药干瘪，无花粉；保持系的雄蕊上花药饱满，有很多淡黄色的花粉（图Ⅱ：G, H）；而原始芥菜不育系花器官比两种大白菜的稍小，花瓣较细，雄蕊退化成花瓣状(图Ⅱ：I)。
2009年3月和2010年3月在武汉对大白菜不育系6w-9605A的300个单株进行了不育株的调查，同时对3000朵花剥蕾套袋自交，收获期进行了结荚率统计。结果表明不育系6w-9605A的不育株率为100%，不育度为100%，育性级别为0级（表1）。
表1 大白菜细胞质雄性不育系6w-9605A的不育度和不育株率的调查
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材料名称
Accession of materials
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总单株数
Total individual plants
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可育株
Fertile plants
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不育株
Sterile plants
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套袋小花数
Flowers covered with pollination bags
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角果数
Silique numbers covered
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不育株率（%）
Sterility rate
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不育度（%）
Sterility degree
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6w-9605A
(B.compestris)
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300
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0
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300
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—
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—
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100
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—
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300
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0
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300
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3000
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0
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—
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100
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the identification of the‘sterility degree’and ‘sterility rate’of 6w-9605A
table1
2.2大白菜保持系6w-9605B花药发育细胞学特征
大白菜保持系6w-9605B雄蕊发育正常，花药呈典型的蝶形（图Ⅰ：A）。未成熟花药花粉囊壁由表皮，药室内壁，中层和绒毡层组成，绒毡层细胞长轴与花粉囊壁垂直，排列整齐（图Ⅰ：B）。减数分裂结束后形成四分体，四分体为四面体形排列（图Ⅰ：C）期刊网。随着花药的发育小孢子从四分体中分离出来，呈圆球状，细胞核位于中央，胞质浓厚（图1-D）。之后单核花粉粒细胞体积增大，细胞质液泡化，中央形成一个大液泡，细胞核移向一侧生物论文，为单核靠边期（图Ⅰ：E）。单胞花粉经一次有丝分裂形成小生殖核和大营养核，即二核花粉粒（图Ⅰ：F），接着生殖细胞又经过一次有丝分裂，形成2个精细胞后为成熟花粉粒，即三核花粉粒（图Ⅰ：H）。此时花粉囊壁中层和绒毡层已全部解体，药室内壁纤维化成纤维层，相邻花粉囊的隔壁解体破裂，为花粉的散出打开了通道（图Ⅰ：I）。
2.3 大白菜不育系6w-9605A花药败育细胞学特点
大白菜细胞质雄性不育系6w-9605A除雄蕊外，其他组织发育正常，雄蕊明显低于柱头，花药干瘪，呈典型败育形态（图Ⅱ-G）。6w-9605A花药败育主要有两种方式，一种是花药发育受阻于孢原细胞分化期，产生孢原细胞，即花药外侧的一层细胞，如黑色箭头所示；内侧但孢原细胞不进一步分化成周缘细胞和初生造孢细胞，只形成相同形态的薄壁细胞，如红箭头所示（图Ⅱ-A）；也有个别花药有孢原细胞的分化，形成周缘细胞和初生造孢细胞，仍在花药一隅形成，但不能形成花粉囊和花粉。这些都属于无花粉囊型败育（图Ⅱ-B）。另一种是花药分化出药室，但一个花蕾里6个花药只有个别分化出一至两个花粉囊（图Ⅱ-C）。药室中有花粉母细胞减数分裂形成的四分体（图Ⅱ-D）。单核花粉粒从四分体中释放出来后绒毡层细胞径向膨大变形，并侵占药室挤压小孢子（图Ⅱ-E）生物论文，之后小孢子高度液泡化变形解体（图Ⅱ-F）。本研究对30个花蕾进行败育统计，发现66.7%的花蕾中雄蕊没有药室的分化，无花粉囊，花药表皮内为无形态差异的薄壁细胞，属于无花粉囊型败育；33.3%的花蕾中个别雄蕊形成1-2个花粉囊，药室内花粉母细胞也能完成减数分裂。但随后绒毡层生长异常，导致花粉在单核靠边期至二胞花粉期解体，雄蕊败育。
图版说明:
 
  
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