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白菜型油菜雄性不育材料的细胞学观察及遗传研究

论文摘要

白菜型油菜起源于我国,是我国油菜生产上的一个重要栽培种。利用杂种优势是提高白菜型油菜产量和品质的重要途径,细胞质雄性不育是其重要授粉控制系统之一。新型不育源的发现及研究是白菜型油菜杂种优势利用的重要基础工作。0A193是西北农林科技大学油菜研究中心生物技术育种课题组在从陕西彬县收集的白菜型油菜中发现的不育材料。本研究以白菜型油菜雄性不育材料0A193衍生系为材料,通过细胞学观察,揭示该不育材料花药败育时期和败育特征;通过恢保关系测定,及其与恢复系的杂交F1、F2、BC1的育性情况进行分析,推测其育性遗传;利用细胞质特异分子标记一步多重PCR和基因克隆技术对其细胞质不育类型进行研究;利用田间育性调查和人工气候室不同温度处理,研究其育性变化与温度等环境因子的关系。本研究所得主要结果如下:(1)细胞学观察结果表明,该材料败育时期为孢原分化时期;其个别角隅处细胞能分化形成花粉囊,最终能产生花粉,且花粉的发育过程与可育材料无异;另外还出现药室不能正常开裂、花粉粘连无法散开,个别花药出现多药隔、无药隔、两花药合生和多花粉囊等现象。育性转换后,该材料能产生大量花粉。(2)该不育材料与18个白菜型油菜和9个甘蓝型油菜的测交结果表明,该不育材料与Pol CMS有不同的恢保关系;遗传研究表明,该不育材料与彬县义门油菜和彬县北极油菜F2可育株与不育株之比为3:1,回交BC1可育株与不育株之比为1:1,说明该不育材料育性受细胞质和一对核基因控制,且可育对不育为显性。(3)细胞质特异分子标记的一步多重PCR分析结果表明,该白菜型油菜雄性不育材料能扩增出一条分子量约为1102bp的条带,与Westar(Nap type)油菜扩增的条带大小基本一致,该条带为Nap CMS不育相关基因orf222的特征带;进一步克隆测序分析表明,该条带测序结果与orf222序列完全一致,说明该不育材料的不育性可能与不育基因orf222相关。(4)经田间育性调查和人工气候室不同温度处理,所得初步结果表明,该不育材料的育性变化受温度影响,表现低温不育、高温可育,其育性变化是一个渐进的过程;育性受影响的温度区间为10℃-15℃;该材料的育性变化可能还受温度累积效应影响。