植物雄性不育系在农作物杂交育种上有着广泛的应用前景,是杂交育种最重要的方法之一。为了揭示油菜细胞质、细胞核雄性不育的细胞分子学机制,为油菜雄性不育系诱变和选育提供理论依据,本研究采用半薄切片-普通光学显微镜术及超薄切片-电子显微镜术,从个体,细胞和亚细胞水平,对新发现的一个油菜细胞质雄性不育系(陇油9号)和一个细胞核性不育系(GMS-x)花粉败育的细胞分子机理进行了较系统的研究。研究结果如下: 1)细胞质雄性不育系比相应保持系略高;花冠不打开,花瓣瘦小,包于花萼中;或者打开,但花瓣窄而长,直立;花丝退化;花药空瘪,瘦小,顶端较尖。质不育系的花药在5月份气温相对较低时表现出部分不育,而在6月份气温相对较高时则完全败育,说明其败育的发生可能温度或光照有关。细胞核雄性不育系个体形态与正常油菜相比,株高无显著差别;花器在花期早期无显著差别,晚期少数花瓣略小于正常;花药发育早期大小与正常花药同步,至约2mm(花粉母细胞阶段)以后花药逐渐萎缩、空瘪。 2)半薄切片结果显示,质不育的败育包括5月份气温较低时不同时期发生的造胞细胞解体、花粉母细胞解体、绒毡层、小孢子形态畸形和6月份气温较高时无药室的分化等。核不育系的花粉母细胞之前的发育过程较为正常,其败育主要发生在花粉母细胞减数分裂Ⅱ阶段。主要特征表现为花粉母细胞的液泡化,胼胝质分布不均匀,细胞质浓缩等。 3)通过对油菜细胞核雄性不育系和正常油菜的电镜超微结构比较发现:①核雄性不育油菜花药败育时期在花粉母细胞时期,细胞内出现了大量的多泡体和自噬体,其中多泡体逐渐弥散到整个细胞,随后细胞解体,出现败育。②在多数花粉母细胞中还出现了由内质网衍生而来的单或双层单位膜包被在核膜之外,有的可达四层之多。认为这些单位膜在花粉母细胞发育过程中对败育起到了重要作用,它极大地限制了核内外的物质、信息和能量的交流。③核不育系和正常油菜花粉母细胞间的胞间连丝/胞质通道通透性上也存在差别,核不育中显著有物质通过的占总数的比例远低于正常油菜,这从另外一个角度验证了油菜核不育系的花粉母细胞内物质、信息和能量交流障碍在胞间的表现,同时也证明胞间连丝/胞质通道在小孢子发育过程中有相当重要的作用。