【摘要】：烏菜(Brassica campesttris L.ssp.chinesis(L.)Makino var.rosularis Tsen et Lee)屬于十字花科二年生蕓薹屬植物。烏菜具有耐低溫,口味鮮甜,營養(yǎng)價值豐富等特點,在秋冬季節(jié)是消費者喜愛購買的葉菜類之一。但由于其常規(guī)育種周期長,且一些品種容易出現抗性弱,優(yōu)良性狀退化等問題,使得烏菜育種陷入瓶頸。而細胞質雄性不育系配組的雜交品種不僅能提高產量,增強品種抗性,并且降低生產周期與成本。因此,探究雄性不育系的快速育種方式是現在較為熱門的研究方向之一。烏菜CMS的相關研究在近幾年剛剛興起,為進一步探究烏菜CMS的作用機制,本試驗選取了屬于Ogu CMS不育源的烏菜CMS 4-1A和4-2A及其可育系4-1B和4-2B作為試驗材料,對比烏菜CMS系及其可育系在形態(tài)指標和花藥形成時期的花蕾切片差異,觀察外源噴施脯氨酸對烏菜不育系花蕾中花粉活力的影響,測定在植株生殖生長發(fā)育過程中,不同組織的游離氨基酸和脯氨酸含量、脯氨酸代謝途徑中關鍵酶活性及其相關基因的相對表達量,主要結果如下:1、與烏菜可育系比較發(fā)現,烏菜CMS系在株高、根長和花期時間并無顯著差異,但CMS系的花蕾發(fā)育遲緩,花器官異常,雄蕊干癟皺縮,無明顯花粉產生,且花柱短粗,花瓣較小。2、烏菜CMS系及其可育系的細胞學切片觀察結果顯示,與正�；ǚ郯l(fā)育相比,CMS系花粉的敗育時期發(fā)生在四分體前期。主要表現為絨氈層的提早解體,減數分裂異常,小孢子分化缺乏足夠的營養(yǎng)物質,導致花粉粒形成異常,從而導致不育。3、烏菜CMS系在抽薹之后的營養(yǎng)器官中游離氨基酸和脯氨酸含量均顯著高于其可育系。不同的是,在花蕾發(fā)育過程中,從四分體前期(stage II)開始,直到成熟的花,與可育系相比,CMS系的游離氨基酸和脯氨酸含量均顯著降低,推測可能是由于脯氨酸從營養(yǎng)器官運輸至生殖器官的途徑受阻,影響花蕾正常發(fā)育。4、為了進一步驗證推測,分別噴施外源脯氨酸于CMS系及其可育系的葉片和花序上,觀察其后期花粉活力變化。結果發(fā)現直接噴施脯氨酸于不育系花序上,可以恢復部分花粉活力,而噴施于不育系葉片上,對其育性無影響,驗證了推測的可能性。5、比較不育系及其可育系不同組織的脯氨酸代謝途徑關鍵酶活性,除了脯氨酸降解途徑中的ProDH酶活無顯著差異,不育系花蕾發(fā)育過程中,脯氨酸合成途徑中的P5CS和OAT在花蕾中的活性均顯著低于其可育系,且與可育系相比,不育系中P5CS和OAT的相對基因表達處于較低水平,說明除了谷氨酸途徑與花粉發(fā)育相關,鳥氨酸途徑也參與了花粉發(fā)育過程。
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表 4-1 烏菜不育植株與可育植株的形態(tài)學指標比較Table 4-1 Morphological comparison between sterile lines and their maintainer lines株高Plant height(cm)根長Root length(cm)花期Flowering time(Day)花蕾Bud length(mm)花冠Corolla length(mm)花絲Stamen length(mm)柱頭Pistil lengt(mm)114.18±9.85 a 24.53±1.26 a 87.62 ±3.84 a 6.46±0.17 b 8.92±0.55 b 3.96±0.02 b 5..70 ±0.1119.24±1.44 a 24.84±0.80 a 89.84 ±5.36 a 7.73 ±0.15 a 11.30±0.24 a 5.46±0.15 a 6.54 ±0.12表示在 P< 0.05 水平顯著差異。). Letters indicate significant differences at P＜0.05 according to Duncan’s multiple range tests.

4.4 烏菜 CMS 及其可育系中脯氨酸含量比較由圖 4-3 可得知，在烏菜抽薹時期，脯氨酸的含量在植株營養(yǎng)器官中逐漸升高，其中 CMS 系 4-1A 和 4-2A 的增長趨勢最為顯著，相比抽薹前期，在抽薹后期可育系營養(yǎng)器官中含有的脯氨酸分別上升了 1.4 倍與 1.5 倍，，CMS 系分別提高了 2 倍與 2倍。抽薹期間，相比可育系，CMS 系營養(yǎng)器官中含有較高水平的脯氨酸。其中在抽薹前期（90 DAG），兩者脯氨酸含量之間無顯著差異；在抽薹期間（100 DAG），CM系 4-1A 和 4-2A 的游離氨基酸含量相比其可育系分別增加了 32.1 %和 18.8 %；在抽薹后期（110 DAG），可育系 4-1B 和 4-2B 的脯氨酸含量相比其對應的 CMS 系 4-1和 4-2A 分別降低了 20.3 %和 16.1 %。在花蕾發(fā)育期間，可育系不同等級的花蕾其含量呈現增長趨勢，不同的是，CMS 系從四分體前期（stage II）開始其含量變化增長緩慢，相比可育系脯氨酸含量顯著降低，其中 4-1A 在四分體后期（stage III）達到峰值，在成熟花粉粒期（stage IV），其含量在 4-1A 和 4-2A 的花蕾相比其可育系減少了40.2 %和 38.9 %。從而 CMS 系中花的脯氨酸含量相比其可育系分別下降了 25.1 %和33.2 %。
【學位授予單位】：安徽農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S634

【參考文獻】

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1 舒暢;劉超;吳江生;;甘藍型油菜新型細胞質雄性不育類型NRO4270A的鑒定[J];西北植物學報;2015年05期

2 王繼s

本文編號：2627766