實驗十作物雄性不育系的鑒定

1、實驗十 作物雄性不育系的鑒定一、實驗目的學習和初步掌握雄性不育系的植物學形態(tài)特征和花粉育性鑒定技術.二、內容說明雄性不育是指雌雄同株作物中，雄性器官發(fā)育不正常，不能產(chǎn)生有功能的花粉，但它的雌性器官發(fā)育正常，能接受正?；ǚ鄱芫Y實的現(xiàn)象。雄性不育一般可分為3種類型：細胞質雄性不育型，簡稱質不育型，表現(xiàn)為細胞質遺傳。細胞核雄性不育型，簡稱核不育型，表現(xiàn)為細胞核遺傳。核-質互作不育型，表現(xiàn)為核-質互作遺傳。無論植物的不育性是那種類型，它們都會在一定的組織中表現(xiàn)出來。雄性不育系花粉的敗育，一般出現(xiàn)在造孢細胞至花粉母細胞增殖期、減數(shù)分裂期、單抱花粉期(或單抱晚期)、雙核和三核花粉期。其中出現(xiàn)在單孢花粉

2、期較為普遍。雄蕊敗育大概可分成以下幾種類型： (一)花藥退化型 一般表現(xiàn)為花冠較小，雄蕊的花藥退化成線狀或花瓣狀，顏色淺而無花粉。 (二)花粉不育型 這一類花冠、花藥接近正常，往往呈現(xiàn)亮藥現(xiàn)象或褐藥現(xiàn)象，藥中無花粉或有少量無效花粉、鏡檢時，有時會發(fā)現(xiàn)少量干癟、畸形以及特大花粉粒等，大多數(shù)是無生活力的花藥。(三)花藥不開裂型 這類不育型雖然能形成正?；ǚ郏捎诨ㄋ幉婚_裂不能正常散粉，花粉往往由于過熟而死亡。（四)長柱型功能不育 這一類型花柱特長，往往花蕾期柱頭外露，雖然能夠形成正?；ǚ鄣⒙洳坏街^上去。 (五)嵌合型不育 在同一植株上有的花序或花是可育的，而有的花序或花則是不育的，在一朵花中

3、有可育花藥，也有不育花藥。作物雄性不育系則是具有雄性不育現(xiàn)象，并能將雄性不育性遺傳給后代的作物品系。 我們都知道，雜種優(yōu)勢普遍存在，在很多植物由于單花結籽量少，獲得雜交種子很難，從而是雜交種子生產(chǎn)成本太高而難以在生產(chǎn)上應用，利用雄性不育系配制雜交種是簡化制種的有效手段，可以降低雜交種子生產(chǎn)成本，提高雜種率，擴大雜種優(yōu)勢的利用范圍。因此，雄性不育在雜交過程中有著重要的作用。當前，農作物雜種優(yōu)勢主要是利用不育系、保持系和恢復系等三系配套。一個優(yōu)良的雄性不育系必須具備不育性穩(wěn)定，且不育株率和不育度都達到100%，農藝性狀整齊一致，柱頭外露率高，開花習性良好，以利提高制種產(chǎn)量。作物雄性不育系的鑒定，一

4、般采用植株形態(tài)、花粉育性鏡檢、套袋自交鑒定等方法。三、材料儀器藥品1材料 水稻或玉米等作物雄性不育系及其保持系或恢復系的植株。2儀器用具 擴大鏡、顯微鏡、鑷子、載玻片、蓋玻片、回形針、透明紙帶、標簽、吸水紙等。3藥品試劑 1%I-KI溶液。四、方法步驟（一）雄性不育系和保持系植株形態(tài)特征的觀察和識別 在不育系繁殖田或雜交制種田對不育系及其保持系或恢復系進行逐行逐株地觀察，比較株型、株高、分蘗、葉色、抽穗、開花時間、花藥形態(tài)、顏色、開裂等情況和開穎角度等形態(tài)區(qū)別（表10-1，表10-2）。斷定其是否是不育系，并選擇你認為區(qū)分最明顯的34個性狀填入表10-3中，以此證實觀察結果。若是利用盆缽植株展

5、示的，則按盆缽上的編號，逐缽觀察。表10-1 水稻雄性不育系與保持系植株形態(tài)比較性狀不育系保持系株型 較緊湊，植株較矮較松散,植株較高分蘗分蘗力較強分蘗力較弱抽穗開花時間較長，較分散有明顯高峰期穗頸有包頸現(xiàn)象正?；ㄋ幮螒B(tài)、色澤和開裂情況瘦小、干癟，白色或淡黃色水漬狀，不開裂肥大、飽滿，鮮黃色，開裂表10-2 玉米雄性不育系與保持系植株形態(tài)比較性狀不育系保持系雄穗不發(fā)達發(fā)達，松散小穗著生在主軸上著生稀而扁平飽滿而個體大穎花開放關閉，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，散粉表10-3

6、 根據(jù)觀察結果鑒定作物的雄性不育性作 物行號(缽號)是否雄性不育判斷依據(jù)性狀1性狀2性狀3性狀4（二）雄性不育系花粉育性鏡檢鑒定當前生產(chǎn)上利用的雄性不育系多屬于核質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，按花粉粒的形狀和染色反應可分為典型敗育、圓形敗育和染色敗育型。在鏡檢過程中，為更準確地鑒定各種類型的花粉，將不育系敗育花粉的三種類型和正?？捎ǚ鄣奶攸c列成表10-4。表10-4 雄性不育系敗育型花粉與正?？捎ǚ鄣谋容^項目典敗型圓敗型染敗型正?？捎ǚ坌螤畈灰?guī)則形圓形圓形圓形碘反應不染色不染色或少量淺藍色藍色藍黑色套袋自交結實情況不結實 不結實不結實結實雄性不育系花粉

7、育性鏡檢鑒定方法有：1形態(tài)鑒定 取樣 分別從不育系、保持系或恢復系中隨機選取即將開花的穗或花序24個，掛上標簽，帶回室內。從中選擇花藥已伸長達穎殼或花蕾2/3的花朵34個，剝開內外穎或花瓣，從每朵花中取花藥3個左右，做鏡檢制片。 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IKI溶液染色，去掉藥壁后，蓋好玻片，用吸水紙吸去多余的IKI溶液，待鏡檢觀察。 鏡檢 將制好的玻片置于100倍顯徽鏡下仔細觀察。每片各選擇有代表性的視野23個觀察花粉粒的形狀和染色反應。正?；ǚ垡蛴休^多淀粉粒，遇IKI呈黑紫色，不正?；ǚ蹌t染色淺或不染色。計數(shù)每個視野內不育花粉粒的數(shù)目，并按下式計算不育花粉的百

8、分率：不育花粉率=不育花粉粒數(shù)/總花粉粒數(shù)×100 2染色鑒定TTC染色法：TTC可用于檢驗花粉呼吸過程中脫氫酶的活性。具有生活力的花粉中含有脫氫酶，它催化底物使脫下的氫與TTC結合，生成紅色化合物甲醛。因此，凡有生活力的花粉呈紅色，生活力弱的呈淺紅色，無生活力的不顯色或成黃色。 取樣 同形態(tài)鑒定。 染色 取已成熟尚未開花的水稻花粉510個，切斷花藥兩端，放入小燒杯中，加0.2 %TTC溶液，使花藥完全浸入反應液中，在30左右溫度下染色3060min。 壓片鏡檢取出花藥，置于載玻片上，用解剖針壓出花粉，去掉花藥藥壁組織，蓋上蓋玻片，鏡檢觀察，取5個視野，統(tǒng)計著色花粉百分率。凡花粉粒變

9、紅有生活力，染色越深生活力越強。不育花粉率= 不育花粉粒數(shù)/總花粉粒數(shù)×100最后根據(jù)不育花粉率（表10-5），判定花粉不育等級，填表(表10-6)。表10-5 水稻花粉不育性分級標準.不育等級正常育低不育半不育高不育全不育不育花粉率%505069709495100表10-6 水稻花粉育性鏡檢鑒定結果作物樣品號每視野花粉粒數(shù)每視野不育花粉粒數(shù)不育花粉(%)是否雄性不育1123平均123平均23（三）雄性不育系套袋自交結實性鑒定套袋自交是鑒定育性最準確、最可靠的方法，即在不育系中，選擇剛抽穗或現(xiàn)花蕾而尚未開花的花序3個，套上牛皮紙袋，用回形針固定，讓其自交結實，15d后，取掉紙袋，分別

10、統(tǒng)計其自交結實情況。凡套袋的株(穗只要有一粒結實就算為結實株穗。再按公式計算不育株穗率和不育度：不育株(穗)率= 不育株(穗)數(shù)/套袋總株(穗)數(shù)×100%不育度= 不育花(朵)數(shù)/總花(朵)數(shù)×100%最后根據(jù)不育度，確定不育度等級（表10-7、表10-8）。將鑒定結果填入表(表10-9)，并指出其不育株率和不育度等級。表10-7 水稻不育系不育度分級標準.不育等級正常育低不育半不育高不育全不育水稻不育度%2020-4950-8990-99100表10-8 玉米雄花育性分級標準級別雄花育性育性分類012345花藥不外露,無花粉或花粉敗育花藥外露5%左右，花藥干癟，花粉敗育花藥外露25%以下，花藥小，半開裂，有少量可育花粉花藥外露50%以下，花藥稍小，半開裂，有較多可育花粉花藥外露75%左右，花藥飽滿，正常散粉，有少量敗育花粉花藥全部外露，花藥飽滿，正常散粉不育