甘蓝型油菜温敏细胞核雄性不育系160S花药败育的形态学特征和细胞学研究

• 作者: 唐鑫 李圆圆 陆俊杏 张涛
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 甘蓝型油菜 温敏细胞核雄性不育 花药败育 细胞学研究
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 研究简报
• 页码范围: 983-990
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04207

摘要

明确甘蓝型油菜温敏核雄性不育系160S花器形态变化、花药败育的时期和细胞学特征, 初步探究败育的原因, 为深入研究不育系160S的内在分子调控机制提供理论基础, 也对其在油菜两系杂交育种中的实际应用具有指导意义。本研究在15℃和28℃条件下培养试验材料160S, 利用体式显微镜分别观察花发育形态特征; 采用醋酸洋红染色方法观察各时期小孢子发育形态; 通过石蜡切片和苏木精-伊红染色对可育植株(Male Fertile/160S-MF)和不育植株(Male Sterile/160S-MS)花药细胞学特征进行显微观察; TUNEL染色法检测花药发育各时期绒毡层细胞凋亡情况。160S-MF在15℃表现为可育, 雄蕊正常发育, 成熟的花药呈黄色, 形态饱满, 正常开裂, 表面一层有活性的花粉附着在上面; 28℃条件下, 160S-MS花朵的雌蕊、萼片与160S-MF花朵无差异, 但花瓣变小, 花丝变短, 雄蕊明显退化, 花药干瘪呈黄褐色, 无花粉粒附着在花药上, 表现出雄性完全不育。160S-MF的小孢子能正常发育为成熟有活力的花粉。而160S-MS由于雄蕊完全败育, 未观察到小孢子和花粉粒。160S-MS花药在造孢时期和花粉母细胞时期与160S-MF无明显差异, 但在减数分裂期, 160S-MS花药绒毡层形态和结构出现异常, 绒毡层细胞排列不整齐, 细胞空泡化, 伴随提前解体。同时花粉母细胞发育受阻, 无四分体结构形成, 最终在减数分裂期完成前形成空的花粉囊。TUNEL检测发现, 160S-MS花药绒毡层细胞在减数分裂期开始凋亡。本研究结果表明, 160S属花粉母细胞败育型不育系, 败育时期发生在减数分裂期, 绒毡层异常降解, 绒毡层未向腺质型转化, 不能提供花粉母细胞发育所需要的营养物质, 致使花粉母细胞发育受阻无法形成四分体结构, 从而导致小孢子无法形成, 花药形成空的花粉囊, 产生雄性不育。