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豆科牧草紫花苜宿(Medicago sativaL.)为同源四倍体异花授粉作物,其实际种子产量远低于潜在种子产量与其较高的雌性不育有关,而紫花苜蓿雌性不育突变体是揭示紫花苜蓿雌蕊发育机理和育性遗传调控的重要材料,开展雌性不育突变体的细胞遗传学研究可为紫花苜蓿育性遗传改良和种子生产提供依据。本文以前期筛选鉴定的紫花苜蓿自然多雌突变体mp1及其野生对照4-23为研究材料,通过控制杂交和环境互作遗传分析、石蜡切片和显微观察以及荧光显微定位等方法,对紫花苜蓿多雌突变体mp1的育性遗传特征、胚囊发育和胼胝质的沉积动态进行了分析和观察研究,主要结果如下:1)温室栽培条件下突变体mp1与野生对照4-23的克隆株人工控制杂交结实统计发现,正交mp1(♀)×4-23(♂)单雌小花结荚率为28.7%(n=300),多雌小花均表现为不结实,结荚率为0%(n=100),反交m(♂)×4-23(♀)的结荚率为57.5%(n=80),表明多雌突变体mp1属部分雌性不育,其花粉育性正常。连续两年(2012-2013)对mp1克隆株在温室栽培和田间生长条件下的多雌率进行统计分析发现,温室环境下生长的mp1克隆株小花多雌率明显降低,平均值仅为3%(n=225),与此相对应,田间生长的mp1克隆株多雌率保持在较高水平,平均值高达60%(n=270),推测多雌突变体mp1的多雌表型可能受到坏境因子的调控。温室条件下F1群体(53株)多雌突变植株有5株,多雌率为0.57%,而F2群体中没有观察到多雌植株,表明温室种植环境下多雌性状的传递能力低下。利用人工气候箱对mp1和对照4-23花芽分化前的克隆株进行低温(白天15±1℃,15h;夜晚10±℃,9h,连续处理30d)和短日照(白天24±1℃,8h;夜晚18±1℃,16h,连续处理30d)处理发现,低温和短日照处理对mp1和4-23的开花过程均未产生影响,与对照4-23克隆株无多雌小花相比较,mp1克隆株的多雌率随着两种处理时间的延长呈现递增趋势,其中,短日照处理30d的多雌率为30.53%(n=240),低温处理的多雌率为39.0%(n=240),表明光周期和温度对紫花苜蓿mp1的多雌性状表达均有诱导作用。2)利用石蜡切片技术对比观察紫花苜蓿mp1和对照4-23的雌蕊发育过程发现,突变体和对照的雌蕊发育均经历了孢子体发生和配子体发生过程,两者在孢子体发生阶段没有差异,然而,mp1在雌蕊发育的配子体阶段观察到胚囊中助细胞、中央细胞和反足细胞都有不同程度的退化,表明多雌突变体mp1的雌配子体发育途径受阻,将会导致花粉管引导异常和受精作用失败,这可能是mp1突变体正交结实率低的主要因素。3)利用荧光显微定位技术对比分析紫花苜蓿突变体mp1和对照4-23胚珠发育和胚囊形成过程中胼胝质动态变化发现,孢原细胞时期,mp1突变体的珠心出现大量的胼胝质沉积,随着发育进程其胼胝质并没有像对照4-23那样随着胚囊的发育降解,反而在有丝分裂后出现积累现象,尤其在珠孔端有大量的胼胝质沉积。功能大孢子形成前期,突变体mp1的多雌小花胚珠中出现双胼胝质圈的现象,胼胝质的沉积量显著高于对照4-23的正常胚珠,并且胼胝质在胚珠成熟后也不发生降解。以上结果说明,突变体mp1胼胝质的代谢合成和降解异常直接影响了其胚珠的育性,并且胚珠珠孔端的胼胝质积累可能阻碍胚囊内助细胞等的花粉管诱导信号传递,进而使得花粉管偏离正常途径而不能进入胚囊。