野油胞质雄性不育系1193A的研究

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细胞质雄性不育系统是油菜杂种优势利用的最主要途径。创制新型雄性不育胞质,提高雄性不育的稳定性,是油菜杂种优势利用的当务之急,也是杂交油菜可持续发展的重要种质资源基础。利用远源杂交来获得异源细胞质雄性不育是发掘新型胞质雄性不育系和提高雄性不育育性稳定性的有效手段。本研究以新疆野生油菜为母本,甘蓝型油菜湘油15号为父本,属间杂交获得的不育株为研究材料,开展了一系列的研究。所完成的工作和取得的成果主要如下:(1)通过将不育材料与甘蓝型油菜湘油15号自交系测交获得了不育率100%的不育系,再经三年六代的育性观察和鉴定,表明选育出的不育系1193A育性稳定彻底,保持系1193B能够稳定地保持不育系的育性,不育率到达100%。(2)通过自交分离和测交育性鉴定,从不育系1193A的姊妹可育株中选育出了能够稳定地恢复不育系育性的恢复系1193R1;通过大量测交,在不育系和一个甘蓝型油菜早熟材料的F1代中发现了恢复株,再经多代自交分离和测交育性鉴定,选育出了能稳定恢复不育系育性的恢复系1193R2。恢复基因遗传分析表明不育系1193A的恢复基因受一对显性主效基因控制。恢复基因等位性测定表明这两个恢复系的恢复基因是非等位的。(3)不育系1193A自交不结实,人工授粉异交结实正常,结角率在89%以上,同时天然开放结实性良好。花粉活力鉴定表明不育系1193A花药中没有发现有正常花粉粒,而保持系、恢复系和杂种F1花粉活力强,平均可染花粉率在92.73%以上,与正常可育花粉相当,且都具有花粉萌发能力,能正常萌发出花粉管。不育系1193A的四强雄蕊平均长度为3.77mm,显著短于保持系、恢复系和杂种F1,四强雄蕊长度与雌蕊长度之比小于1/2,显著差异于保持系、恢复系和杂种F1,可见不育系不育性彻底,不育性状明显。不育系1193A与Pol CMS的保持系和恢复系测交F1代都是不育的,说明不育系1193A与Pol CMS不育胞质不同。(4)同工酶电泳分析表明不同的同工酶在不育系和保持系的酶谱带型相近,但在花蕾的不同发育时期酶的活性有较大差异。在POD同工酶中,不育系1193A有一条迁移率最快的酶带(Rf=0.83),该酶带在花蕾发育前期并未检测到,而在花蕾发育后期该酶带活性显著提高,且其活性明显强于保持系。同时在Rf=0.39和Rf=-0.49两个酶带处不育系在大花蕾期POD酶活性也要强于中花蕾期,而保持系在这过程中POD活性无变化。在不育系1193A中ATP酶活性随着花蕾的发育而减弱的,减弱主要发生在花蕾发育的中后期,尤其是在花蕾发育后期酶带数出现了缺失,ATP酶活性已经检测不到,但保持系1193B在整个发育过程中ATP酶活性上没有明显变化;不育系1193A的EST酶活性低于保持系1193B。在花蕾发育早期,不育系EST酶有较高的活性,但到了发育中后期酶活性下降明显,而保持系EST酶活性变化不大。不育系1193A与保持系1193B存在着各种同工酶在活性强弱和酶带多少的差异,根据此点虽难以断定其与雄性不育基因的表达是否相关,但它们必定在雄性败育发生过程中发挥着重要的作用。(5)从石蜡切片的结果来看,不育系1193A在从小孢子被释放后,花药开始发生异常变化,绒毡层出现径向肥大和液泡化,有解体退化延迟现象,花粉粒液泡化和核质降解,最终花粉粒完全解体和花药瘪缩变形,药室内只留下没有细胞结构的残留物。其败育的时期发生在单核花粉期,属于单核败育型不育系。(6)以不育系1193A和恢复系1193R2为亲本,构建了F2作图群体,利用BSA法,筛选了1521对SSR引物,找到8对引物与恢复基因连锁,其中两个标记CB10316和BnGMS171与恢复基因距离最近,遗传距离分别为3.9cM和5.7cM,两个标记相距9.6cM,且分布在恢复基因两侧,可以作为恢复系标记辅助育种的候选标记。(7)SNP芯片分析表明3个与恢复基因可能连锁的标记中有2个标记的基因组序列附近区域都有PPR蛋白基因存在。在C09染色体目标区域还发现了多个PPR蛋白基因,推测在C09染色体上可能存在不育系1193A的恢复基因,该恢复基因可能也是PPR基因。
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