實(shí)驗(yàn)六 油菜雄性不育性株鑒定選擇

實(shí)驗(yàn)六油菜雄性不育性（株）鑒定選擇一、 目的學(xué)習(xí)與初步掌握作物雄性不育系的植物學(xué)形態(tài)特征與花粉育性鑒定技術(shù)。二、 內(nèi)容說明作物雄性不育系是指雄性器官發(fā)育不正常，無花粉或雖有花粉但不具有受精能力，而雌性器官發(fā)育正常，能接受外來正?；ǚ凼芫Y(jié)實(shí)。當(dāng)前農(nóng)作物雜種優(yōu)勢利用方法主要有雄性不育系、雄性不育保持系與雄性不育恢復(fù)系三系配套，以及雄性不育系與雄性不育恢復(fù)系兩系配套。特點(diǎn)：一個(gè)優(yōu)良的雄性不育系必須具有不育性穩(wěn)定，且不育株率與不育度都達(dá)到100%，農(nóng)藝性狀好，且整齊一致，柱頭外露率高，開花習(xí)性良好，以利提高制種產(chǎn)量。在植株形態(tài)、花粉育性等方面與正常作物有不同。作物雄性不育系的鑒定，一般采用植株形態(tài)、花粉育性鏡檢、套袋自交鑒定等方法。三、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料放大鏡、顯微鏡、鑷子、酒精燈、載玻片、蓋玻片、回形針或大頭針、硫酸紙袋、塑料掛牌、吸水紙、鉛筆、1%I-KI溶液等；玉米、油菜等植物的雄性不育株與正常株。四、 方法步驟雄性不育系與保持系植株形態(tài)特征觀察與識(shí)別在不育系繁殖田或雜交制種田對(duì)不育系及其保持系（或恢復(fù)系）進(jìn)行逐行逐株觀察比較：株型、株高、分蘗、葉色、抽穗開花時(shí)間、花藥形態(tài)、顏色、開裂等情況與開穎角度等形態(tài)區(qū)別，斷定其是否不育系，并選擇你認(rèn)為區(qū)分最明顯的3-4個(gè)性狀填入表中，以此證實(shí)觀察結(jié)果。油菜雄性不育系與雄性不育保持系植株形態(tài)比較性狀不育系保持系

花蕾瘦小（短縮呈尖細(xì)狀），色淺肥大飽滿，色深花瓣較小，基部較細(xì)（花冠短小、花瓣短縮，細(xì)窄，呈正常的1/2左右，花瓣基端部突然束細(xì)），色淺大，色深花藥短小，約為正常的二分之一，頂端無鉤，白色長而肥大，鮮黃色雌蕊短，呈短頸瓶狀，色淺，有的略彎長，呈長頸瓶狀（補(bǔ)充內(nèi)容）玉米雄性不育系與雄性不育保持系植株形態(tài)比較性狀不育系保持系雄穗不發(fā)達(dá)發(fā)達(dá)，松散小穗著生在主軸上著生稀而扁平飽滿而個(gè)體大穎花開放關(guān)閉，不開放開放，花絲伸長花藥形態(tài)短小，干癟，淺褐色，不伸出穎片外，不開裂大而飽滿，黃綠色，開花時(shí)伸出穎片，開裂散粉花粉無花粉或花粉敗育，不散粉花粉量很多，散粉2.雄性不育系花粉育性鏡檢鑒定（自學(xué)）當(dāng)前生產(chǎn)上利用的雄性不育系多屬于核質(zhì)互作的花粉敗育類型。敗育花粉經(jīng)I-KI染色處理，在顯微鏡下觀察，按花粉粒的性狀與染色反應(yīng)分為典型敗育、應(yīng)分為典型敗育、形敗育與染色敗育型。在鏡檢過程中，為更準(zhǔn)確地鑒定各種類型的花粉，將不育系敗育花粉的三種類型與正常花粉的特點(diǎn)列表如下:雄性不育系敗育型花粉與正?？捎ǚ鄣谋容^項(xiàng)目典敗型圓敗型染敗型正?？捎ǚ坌螤畈灰?guī)則圓形不規(guī)則圓形碘反應(yīng)不染色不染色或少藍(lán)色藍(lán)黑色量淺藍(lán)色套袋自交結(jié)實(shí)情況不結(jié)實(shí)不結(jié)實(shí)不結(jié)實(shí)結(jié)實(shí)（1） 取樣分別從不育系、保持系（或恢復(fù)系）中隨機(jī)選取即將開花的穗或花序2-4個(gè)，掛上標(biāo)簽，帶回室內(nèi)。從中選擇花藥已伸長達(dá)穎殼（或花蕾）2/3的花朵3—4個(gè)，剝開內(nèi)外穎（或花瓣），從每朵花中取花藥3個(gè)左右作鏡檢制片。（2） 制片將花藥分別置于載玻片上，用鑷子輕輕搗碎，滴上一小滴I-KI溶液染色，去掉藥壁后，蓋好蓋玻片，用吸水紙吸去多余的I-KI，待鏡檢觀察。（3） 鏡檢將制好的玻片，置于100倍顯微鏡下仔細(xì)觀察。每片各選擇有代表性的視野2—3個(gè)觀察花粉粒的形狀與染色反應(yīng)，正?；ǚ垡蛴休^多淀粉粒，遇I-KI呈紫黑色，不正?；ǚ蹌t染色淺或不染色。數(shù)計(jì)每個(gè)視野內(nèi)不育花粉粒的數(shù)量，并計(jì)算不育花粉的百分率。最后根據(jù)不育花粉率，判定花粉不育等級(jí)。并將取樣觀察結(jié)果列于表中。不育等級(jí)正?？捎筒挥氩挥ⅰ?gt;A高不育全不育不育花粉率（%）<5050—6970—94>951003.雄性不育系套袋自交結(jié)實(shí)性鑒定套袋自交是鑒定育性最準(zhǔn)確、最可靠的方法。即在不育系中選擇剛抽穗或尚未開花的花序3個(gè)，每穗或花序5朵花，套上羊皮紙袋，用回形針固定讓其自交結(jié)實(shí)。15天后取掉紙袋，分別統(tǒng)計(jì)其自交結(jié)實(shí)情況。凡套袋的株（穗）只有一粒結(jié)實(shí)的就為結(jié)實(shí)株（穗）。再計(jì)算不育株（穗）率與不育度。最后根據(jù)不育度，確定不育度等級(jí)。將鑒定結(jié)果填入表中，并指出其不育株率與不育度等級(jí)。油菜不育系不育度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不育等級(jí)正?？捎筒挥氩挥?、▲—>A高不育全不育不育度（％）<1010—5050—80>80100復(fù)習(xí)思考題、作業(yè)題：完成表格，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析討論。還有哪些鑒定花粉活力的方法？其優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？不同農(nóng)作物雄性不育系最顯著的共同特點(diǎn)是什么？補(bǔ)充知識(shí)：雄性不育的形態(tài)差異雄性不育植株在外部形態(tài)上與同品種的正常株極為相似，但是在開花后，不育株與可育株之間可以從雄花的形態(tài)上加以區(qū)別：正常植株的花藥都是黃色肥大飽滿的，內(nèi)含很多成熟花粉，花粉粒充實(shí)飽滿，形狀大小一致，數(shù)量多，在適宜條件下能夠充分開裂并將花粉散出。而不育株的花藥則色淺瘦小干癟，內(nèi)無花粉或無正常花粉，或花粉?；伟櫩s不規(guī)則，無內(nèi)容物，在適宜條件下，花藥不能開裂，也無花粉散出。除了以上花藥與花粉的差異外，還有一些其它的異常形式，如花絲畸形、花藥退化等。有一些不育基因因與其它基因連鎖或一因多效，使一些明顯的農(nóng)藝性狀與不育性并存，極有利不育植株的鑒別。如矮桿釉稻的不育株在抽穗后明顯比正常株矮，穗抽不出來，表現(xiàn)有嚴(yán)重的劍葉包裹穗子的現(xiàn)象。雄性不育的細(xì)胞學(xué)特征主要反映在花粉敗育過程與花藥組織結(jié)構(gòu)異常兩個(gè)方面。雄J性不育的花粉敗育特征被子植物不育系花粉敗育的形式與時(shí)期是多種多樣的。單子葉植物的花粉敗育多數(shù)達(dá)到或接近雙核期。雙子葉植物花粉敗育則多在四分體形成以前的時(shí)期。大量研究證明：雄性不育花粉敗育的特點(diǎn)因不育的遺傳基礎(chǔ)不同而不同，其遺傳基礎(chǔ)的差異決定了花粉敗育的形式與時(shí)期。小抱子的形成從花粉母細(xì)胞開始，到成熟花粉粒為止,整個(gè)過程如下:花粉母細(xì)胞f2.第一次減數(shù)分裂：⑴前期（細(xì)線期f偶線期f粗線期f雙線期f終變期）⑵f中期If⑶后期If⑷末期If⑸細(xì)胞質(zhì)分裂f3.第二次減數(shù)分裂：⑴前期Uf⑵中期Uf⑶后期Uf⑷末期Uf⑸細(xì)胞質(zhì)分裂）f4.四分體f5.單核期：⑴早期f⑵中期f⑶后期f6.靜止期（間期II）f7.第一次有絲分裂：（⑴前期f⑵中期f⑶后期f⑷末期)8.雙核期f9.第二次有絲分裂:(⑴前期f⑵中期f⑶后期f⑷末期flO.三核期fll.成熟花粉粒。一般來說，不育系花粉的敗育與退化，大都發(fā)生在以下四個(gè)時(shí)期：小孢子母細(xì)胞形成期、小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂期、單核花粉期、二核與三核期。其中前兩個(gè)時(shí)期敗育的較少，通常都是在花粉發(fā)育時(shí)期敗育的，尤其以單核花粉期的敗育最為普遍。根據(jù)敗育時(shí)期與形成結(jié)構(gòu)可將花粉敗育劃分為三種類型。1、無花粉型從造孢細(xì)胞到花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂形成四分體以前的各個(gè)時(shí)期，由于細(xì)胞進(jìn)行無絲分裂，原生質(zhì)塊狀解體，異形細(xì)胞不斷分裂成小細(xì)胞后消失，四分孢子體保持收縮狀態(tài)，細(xì)胞解體成碎片狀最后導(dǎo)致花粉囊中無花粉。2、 單核敗育型通過減數(shù)分裂形成的四分體進(jìn)一步發(fā)育形成花粉粒，剛形成的花粉粒是一個(gè)單核的細(xì)胞，在單核花粉晚期敗育的稱為單核敗育型，它的原生質(zhì)收縮，核膜消失，核物質(zhì)與胞質(zhì)相混逐步解體消失，內(nèi)容物空缺，變成空殼花粉或胞壁崩缺退化，花粉囊中最后只剩下各種畸形的花粉粒。3、 雙核敗育型花粉發(fā)育進(jìn)入雙核以后至花粉發(fā)育成正?；ǚ垡郧皵∮姆Q為雙核敗育型，這時(shí)生殖核與營養(yǎng)核逐步解體消失，多成空殼花粉，有些二核期后，生殖核與核仁變小，營養(yǎng)核退化，核膜消失，花粉充滿小液泡，甚至有少量淀粉積累，最后在花粉囊中殘存一些與正?；ǚ塾袆e的空殼或小粒花粉?；ǚ蹟∮且粋€(gè)連續(xù)過程，與細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核都有關(guān)，有些不育系可能只表現(xiàn)在同一時(shí)期敗育的一種花粉敗育型，但有些不育系則可能同時(shí)存在不同時(shí)期敗育的多種花粉敗育型。一般規(guī)律顯示，孢子體不育遺傳型的花粉敗育相對(duì)較早，多為單核敗育型，而配子體不育的花粉敗育相對(duì)較遲，多為雙核型。以電子顯微鏡研究玉米、小麥、水稻等作物的花粉敗育特征，其結(jié)果有一些共同之處，都表現(xiàn)不育花粉比可育花粉的細(xì)胞質(zhì)稀薄，細(xì)胞器較少，質(zhì)體膨脹；線粒體基質(zhì)發(fā)亮，嵴短而少，逐步退化；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不發(fā)達(dá)，核糖體多為聚核糖體，液泡增多等現(xiàn)象。液泡膜內(nèi)陷而破壞。水解酶功能活躍。超微結(jié)構(gòu)逐步退化解體，導(dǎo)致花粉的敗育。性不育花藥壁的異常結(jié)構(gòu)1、絨氈層細(xì)胞的異?，F(xiàn)象2、中間層細(xì)胞的異?，F(xiàn)象3、花藥壁結(jié)構(gòu)的異常及其它三、雄性不育的生理生化特性雄性不育系與可育系在生理生化特性上也存在一些不同?？偟膩碚f，不育系的生理代謝水平要比可育系低，在這方面的研究涉及物質(zhì)與能量的代謝、蛋白質(zhì)、酶、激素的變化等方面。（_）物質(zhì)運(yùn)輸與代謝（二） 能量代謝（三） 蛋白質(zhì)1、蛋白質(zhì)代謝強(qiáng)度的差異

2、植物特異蛋白與雄性不育（四）氨基酸含量1、總量2、氨基酸的變異性（五）酶的活性1、胼胝酶2、細(xì)胞色素氧化酶3、脫氫酶4、葡萄—6—磷酸脫氫酶5、磷酸化酶6