【導(dǎo)讀】本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并。段保存、匯編學(xué)位論文。同意沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)可以用不同方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學(xué)。12個(gè)穩(wěn)定遺傳的雄性不育“兩用系”、4個(gè)核基因雄性不育系及38個(gè)可育品系為試材，不育基因的來(lái)源、分布及轉(zhuǎn)育方法進(jìn)行了探討，獲得了以下試驗(yàn)結(jié)果。察表明，供試不育系的雄蕊深度退化，花粉發(fā)育停止于單核早期?；ㄋ幗q氈層細(xì)胞過(guò)早。解體造成小孢子發(fā)育營(yíng)養(yǎng)不良，是引起小孢子敗育的重要原因。不育株花蕾還原糖、蛋白質(zhì)、脯氨酸、甘氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和酪。氨酸含量均低于可育株。不育株花蕾呼吸強(qiáng)度也較可育株低。個(gè)別“兩用系”的不育株與可育株花蕾酯酶和細(xì)。胞色素氧化酶同工酶譜也有一定差異。利用同一親本系統(tǒng)不同蕊代材料重復(fù)配制雄性不育系，所獲不育系的不育。株率和不育度均為100%，說(shuō)明不育性具有良好的遺傳穩(wěn)定性。

　　

【正文】 n Chinese Cabbage 季節(jié)、地點(diǎn) season,place 調(diào)查項(xiàng)目 items 不育系 male sterile lines 1NA 2NA 3NA 4NA 1993 年春，露地 spring of 1993, open fiele 可育株：不育株 fertile plants。 sterile plants 0:50 0:48 0:53 0:55 不育株率（ %） Percentage of sterile plants 100 100 100 100 不育度（ %） Degree of 集 sterility 100 100 100 100 1993 年冬，溫室 winter of 1993, green house 可育株 ：不育株 fertile plants: sterile plants 0:47 0:27 0:33 0:24 不育株率（ %） Percentage of sterile plants 100 100 100 100 不育度（ %） Degree of sterility 100 100 100 100 1994 年春，露地 spring of 1994,open field 可育株：不育株 fertile plants: sterile plants 0:69 0:83 0:82 0:93 不育株率（ %） Percentage of sterile plants 100 100 100 100 不育度（ %） degree of sterility 100 100 100 100 1994 年冬，溫室 winter of 1993, green house 可育株：不育株 fertile plants: sterile plants 0:105 0:94 0:73 0:122 不育株率（ %） Percentage of sterile plants 100 100 100 100 不育度（ %） Degree of sterility 100 100 100 100 表 3 表明， 5 個(gè)不育系在連續(xù)兩年露地和濕室栽培條件下，不育株和不育度均為 100%，說(shuō)明不育性不因環(huán)境條件的改變而變化，具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性。 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 17 （四）不育性的遺傳穩(wěn)定性 用相同的親本品系不同世代的材料重復(fù)配制不育系，雄蕊 育性鑒定結(jié)果列于表 4。 表 4 大白菜不同世代親本配成的雄性不育系育性鑒定結(jié)果 Table 4 Fertility surveying result of the male sterile lines derived from different generation parents in Chinese Cabbage 不育系（甲型“兩用系”臨時(shí)保持系） Male sterile lines (male sterile plants of AB line type 1temporary maintainer lines) 可育株：不育株 fertile plants: sterile plants 不育株率（ %） Percentage of sterile plants 不育度（ %） Degree of sterility AB9001A B11 AB90014A B115 AB9001410A B1151 AB90014102A B11511 0:119 0:271 0:37 0:44 100 100 100 100 100 100 100 100 AB9003A B21 AB90031A B212 AB900314A B2121 AB9003144A B21212 0:174 0:252 0:29 0:24 100 100 100 100 100 100 100 100 AB9002A B32 AB90025A B312 AB900254A B3214 AB9002542A B32141 0:183 0:241 0:14 0:53 100 100 100 100 100 100 100 100 注：“ A”表示不育株， B1， B2 和 B3 為三個(gè)臨時(shí)保持系。 Note：“ A” represented male sterile plants,B1,B2and B3 were maintainer lines. 表 4 表明，不同世代的甲型“兩用系”不育性與臨時(shí)保持系配成的不育系的不育株率和不育度均為 100%，說(shuō)明不育性具有良好遺傳穩(wěn)定性。 三、小結(jié) 通過(guò)本單試驗(yàn)，摸清了供試的大白菜雄性不育系的雄蕊 退化時(shí)期是花粉母細(xì)胞形成至單核花粉早期。指出了花藥絨氈層細(xì)胞過(guò)早解體，造成小孢子發(fā)育營(yíng)養(yǎng)不良是引起不孢子退化的重要株因。證明了供度不育系的不育性具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性和遺傳穩(wěn)定性。 (以下章節(jié)略 ) 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 18 討 論 一、 大白菜細(xì)胞核復(fù)等位基因雄性不育系的雄蕊退化時(shí)期與退化機(jī)理 供試大白菜雄性不育系的雄蕊深度退化，不育株率 100%，不育度 100%，不育花雄蕊 以外的其它器官發(fā)育正常。從不育性的上述表型特征來(lái)看，這是一種較為理想的不育材料。 不育系花藥發(fā)育早期，從孢原細(xì)胞未見(jiàn)異常?；ǚ勰讣?xì)胞形成后，花藥壁中層細(xì)胞首先退化，隨即絨氈層細(xì)胞液泡化。而同一時(shí)期可育品系花藥中層細(xì)胞和絨氈層細(xì)胞發(fā)育正常。因此，可以斷定不育系花藥敗育起始于花粉母細(xì)胞形成期。前人觀察到的大白菜核不育材料花藥退化多發(fā)生在花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂之后，這可能是試材不 同退化時(shí)期不同。盡管花粉母細(xì)胞形成后雄蕊 便開始退化，但是，最終退化的花藥內(nèi)仍殘存有少量地生活力的花粉，說(shuō)明雄蕊退化是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。小孢子連續(xù)緩慢地逐漸敗育最有可能是營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足造成的。小孢子正常發(fā)育所需的養(yǎng)份主要來(lái)自絨氈層，本試驗(yàn)觀察到的不育系花藥絨氈層細(xì)胞解體的時(shí)間遠(yuǎn)比正?？捎废翟?，因此，勢(shì)必阻斷小孢子的營(yíng)養(yǎng)源。所以，絨氈層細(xì)胞過(guò)早解體，失去為小孢子提供養(yǎng)份的功能，從而引起小孢子發(fā)育營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足，可能是造成小孢子敗育的重要原因。 二、大白菜核基因不育的生理、生化機(jī)制 供試的 6 個(gè)雄性不育“兩用系”是我 們多年選育穩(wěn)定跗的雄性不育材料。經(jīng)過(guò)連續(xù)多代兄妹交繁殖后，“兩用系”內(nèi)不育株與可育株花器官之外的其它性狀高度一致，不育株與可育株的跗背景基本相同，相當(dāng)于“等基因系”。用這樣的“等基因系”研究不育基因的相關(guān)產(chǎn)物和相關(guān)性狀，可以排除非目標(biāo)基因的干擾，同一“兩用系”內(nèi)不育株可育株生理、生化特性的差異能真實(shí)地反映雄蕊育性基因的差異。 6 個(gè)供試“兩用系”之間雖然遺傳基礎(chǔ)不同，但是每個(gè)“兩用系”內(nèi)不育株與可育株某些生理、生化特性的差異是相似的：①不育株花蕾還原糖含量低于可育株，②不育株花蕾中脯氨酸、甘氨酸、異亮氨酸、亮 氨酸及酪氨酸的含量均低于可育株，③不育株花蕾蛋白質(zhì)含量低于可育株，④不育株呼吸強(qiáng)度低于可育株?？梢?jiàn)，不育性表達(dá)引起的繁殖器官內(nèi)糧、蛋白質(zhì)、氨基酸、呼吸等代謝變化的趨勢(shì)是一致的。王亞馥等（ 1984）也檢測(cè)到了大白菜雄性不育“兩用系”不育株與可育株花蕾氨基酸含量的差異。王臺(tái)等（ 1991）報(bào)道由碳水化合物代謝紊亂引起的小孢子發(fā)育營(yíng)養(yǎng)缺乏是造成光繁核不育水稻雄性不育的重要原因。 同工酶是基因表達(dá)的直接產(chǎn)物，在植株個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，同工酶譜具有高充的時(shí)、空特異性。因此，同工酶可以用作植物某些特異性狀的遺傳標(biāo)記，包括雄性 不育性。供試的6 個(gè)“兩用系”同系不育株與可育株間過(guò)氧化物酶同工酶譜有明顯差異，不育株比可育株普遍多 1— 2 條酶帶。彭永康等（ 1988）在高粱同核異質(zhì)和異核同質(zhì)雄性不育系及其體質(zhì)系的花藥過(guò)氧化物酶同工酶分析中得到了類似的試驗(yàn)結(jié)果。越雙宜等（ 1994）和龔義勤等討 論 19 （ 1955）在蘿卜雄性不育系與保持系、王亞馥等（ 1984）在大白菜雄性不育“兩用系”同工酶分析中，也發(fā)現(xiàn)不育株過(guò)氧化物酶同工酶帶比可育株多。即將開放的花蕾中，正?？捎男℃咦右呀?jīng)成熟，小孢子內(nèi)積累大量淀粉和蛋白質(zhì)，合成代謝旺盛，過(guò)氧化物酶同工酶活性相對(duì)較低 （其主要催化分解代謝）。不育株花藥退化后，其分解代謝逐漸加強(qiáng)，某些正常狀態(tài)下處于阻遏狀態(tài)的過(guò)氧化物酶基因可能在不育基因的影響下啟動(dòng)，合成相應(yīng)的過(guò)氧化物酶。酶類活性強(qiáng)度和方向的改變，必然引起花蕾中其它代謝的紊亂。 AB900和 AB04不育株與可育株酯酶同工酶譜，以及 AB900、 AB0 AB04和 AB05不育株與可育株細(xì)胞色素氧化酶同工酶譜也有一定差異，說(shuō)明其不育性還與酯酶或細(xì)胞色素氧化酶同工酶基因的啟動(dòng)與關(guān)閉有關(guān)。 三、大白菜核基因雄性不育系的遺傳機(jī)制 大白菜雄性不育“兩用系”甲、乙兩型的分化早已被蔬菜育種 工作者認(rèn)識(shí)。能夠配成核不育系的甲型“兩用系”可育株自交后代“ 3:1”分離，不育性具有受一對(duì)隱性基因控制的典型特征；乙型“兩用系”可育株自交后代全為可育株，不育性具有受一對(duì)顯性基因控制的典型特征。甲型“兩用系”和乙型“兩用系”不育基因之間或是等位，或是非等位的，無(wú)非有這兩種情況。 如果甲、乙兩型“兩用型”不育基因非等位，那么，這兩對(duì)基因間必然存在互作，這是大白菜雄性不育“核基因互作”遺傳假說(shuō)的立論基礎(chǔ)。關(guān)于大白菜雄性不育“核基因互作”假說(shuō)中兩對(duì)互作基因間的關(guān)系，有“顯性上位”和“顯性抑制” [82]兩種看法?！?顯性上位”假說(shuō)認(rèn)為，不育性愛(ài)顯性不育基因與顯性上位基因互作控制：“ Sp”為顯性不育基因；“ Ms”為另一位點(diǎn)上的顯性上位可育基因，它一方面控制可育性，另一方面抑制“ Sp”基因的表達(dá)。根據(jù)這一模式，甲型“兩用系”不育株基因型為“ SpSpmsms”，可育株為“ SpSpMsms”；乙型“兩用系”不育株基因型為“ Spspmsms”，可育株為“ spspmsms”。前三種基因型（ SpSpmsms， SpSpMsms， Spspmsms）與其表現(xiàn)型之間的關(guān)系，可以用兩對(duì)基因間的上位互作關(guān)系解釋，但是最后一種基因型（ spspmsms）的表現(xiàn)型為“可育”就難以理解了。根據(jù)“顯性上位”模式，“ spsp”控制可育性，“ msms”控制不育性，兩者相遇（ spspmsms）到底誰(shuí)表達(dá)？原文認(rèn)為“ spsp 可以產(chǎn)生形成花粉的誘導(dǎo)物質(zhì)” [41]，這種解釋未免有些牽強(qiáng)?！帮@性抑制”模式認(rèn)為，不育性由顯性不育基因與顯性抑帛基因互作控制：“ Ms”為顯性不育基因；“ I”為另一位點(diǎn)上的顯性抑制基因，它專門報(bào)制“ Ms”基因的表達(dá)。根據(jù)這一模式，甲型“兩用系”不育株基因型為“ MsMsii”，可育株為“ MsmsIi”；乙型“兩用系”不育株基因型為“ Msmsii”， 可育株為“ msmsii”。依據(jù)遺傳學(xué)中“抑制基因”的定義，抑制基因只起抑制其它基因表達(dá)的作用，其本身不決定任何性狀。在上述四種基因型中，“ MsMsIi” 和“ Msmsii”抑制基因呈隱性，所以不育基因“ Ms”表達(dá)，其表現(xiàn)型為“不育”?！?MsMsIi”的抑制基因呈顯性，它要抑制“ Ms”基因的表達(dá)，所以其表現(xiàn)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 20 型為“可育”。在雙隱性純合體“ msmsii”中，“ msms”控制可育性，而“ ii”不起抑制作用，故其表現(xiàn)型為“可育”?？梢?jiàn)，與“顯性上位”模式相比，“顯性抑制”模式更圓滿地解釋了核不育性的遺傳特征。 如 果甲、乙型“兩用系”不育基因是等位的，都是“ Ms”，那么，甲型“兩用系”中，與不育基因（ MS）等位的必定是顯性恢復(fù)基因（ Msf），它對(duì)不育基因?yàn)轱@性（ Msf＞ Ms）；乙型“兩用系”中，與不育基因（ Ms）等位的必定是隱性可育基因（ ms），它對(duì)不育基因?yàn)殡[性（ Ms＞ ms）。甲型“兩用系”不育株基因型為“ MsMs”，可育株為“ MsfMs”，可育株自交 3:1 分離（ MsfMs ○ 1/4MsfMsf,2/4MsfMs,1/4MsMs）乙型“兩用系”不育株基因型為“ Msms”，可育株基因型 為“ msms ” ， 可育株自交不分離（ msms ○ msms）。甲型“兩用系”不育株（ MsMs）與乙型“兩用系”可育株雜交，可獲得 100%雄性不育系（ MsMs msms→ Msms）?？梢?jiàn)，“復(fù)等位基因”假說(shuō)也圓滿解釋了核不育系的各種遺傳特征。 雖然“復(fù)等位基因”假說(shuō)和“核基因互作”假說(shuō)（“顯性抑制”模式）都能解釋大白菜核基因雄性不育系的遺傳特征，但是對(duì)于具體某一份核不育材料來(lái)說(shuō)，它只可能屬于其中一種。區(qū)分核不育系的遺傳類型，對(duì)于指導(dǎo)核不育系的轉(zhuǎn)育和選育具有重要意義。例如，在“核基 因互作”模式下，理論上可以從 1 株雜合可育株（ MsmsIi）的自交后代中，篩選到所有所需的基因型 [甲型“兩用系”（ MsMsii,MsMsIi） ,臨時(shí)保持系（ msmsii） ]，而在“復(fù)等位基因”模式下，就不能期望從 1 株雜合可育株（ MsMsfMsfms）的自交后代中獲得所有所需的基因型 [甲型“兩用系”（ MsMs,MsfMs），臨時(shí)保持系（ msms） ]。本試驗(yàn)首次設(shè)計(jì)了能簡(jiǎn)便地鑒別“核基因互作”與“復(fù)等位基因”的遺傳分析試驗(yàn)，并