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本文以二、四倍体结球甘蓝为试材,采用雌蕊整体压片荧光显微观察和石蜡切片等技术,对二、四倍体正反交的授粉受精和胚胎发育过程进行了较系统地观察比较,并对其杂交败育的原因及解决方法进行了研究探讨。同时,对所获得三倍体的生长发育特性、生理生化指标以及减数分裂行为、花粉败育途径和配子传递率等进行了观察测定。此外,我们还发现了能自然产生2n配子的甘蓝材料,并通过对其减数分裂中期Ⅱ纺锤体的动态观察,探讨了其产生2n雄配子细胞学机制。所得结果主要有以下几点: 1 甘蓝2x×4x、4x×2x授粉受精过程均能正常进行,但胚胎发育均不正常,存在不同程度的胚胎败育现象,且败育均是由胚胎发育过程中胚乳异常退化、内珠被细胞严重坏死,从而断绝了胚胎发育的营养供给所致,但两者发生败育的时间不同,2x×4x主要发生在小球胚阶段,胚胎尚未出现组织分化,因此败育十分彻底,最终形不成种子;而4x×2x主要发生在心形胚或晚心形胚阶段,胚胎已有了明显的组织分化,最终能形成少量具幼胚的小粒种子。 2 甘蓝4x×2x和2x×4x结荚率都比较高,无明显差异,但结实性差异很大,2x×4x仅结有极少量的大粒种子(0.57%),而4x×2x除结有少量的大粒种子(0.54%)外,还结有一些小粒种子(3.25%)。经倍性鉴定,4x×2x所结小粒种子中绝大部分为3x=27的三倍体,还有极少量为2n=26亚倍体和2n=28的超倍体,4x×2x和2x×4x所结的大粒种子均为四倍体。 3 激素处理膨大过程中的子房对杂种幼胚的发育有一定的促进作用,其作用大小因激素种类、浓度和配比而异,其中200ppmIAA+200ppmBA的处理效果最好,结籽率较对照提高了3.87倍。 4 胚珠离体培养的效果受胚胎发育程度的影响很大。在MS基本培养基上,心形胚以前的胚珠均未能培养成功,心形胚以后的部分胚珠能够完成后熟作用,并直接萌发成苗。 5 杂交获得的小粒种子在MS基本培养基上或在铺有湿滤纸的培养皿中均能萌发,前者的萌发率为45.56%,后者为31.10%,但后者的畸形苗相对较少,且操作简便。 6 三倍体结球甘蓝生长健壮,耐热性增强,结球紧实,叶型指数变小,平均叶球重和部分营养品质指标高于其二倍体。 7 甘蓝三倍体减数分裂行为较二倍体复杂,终变期多以三价体存在,单价体和二价体占少数;中期Ⅰ、中期Ⅱ均含有游离染色体;后期Ⅰ染色体分离不均衡有9/18、10/17、11/16、12/15、13/14等方式,频率分别为0.77%,3.87%,8.76%,31.19%和48.45%,其中10/17分离是创建三体系的细胞学基础。 8 三倍体甘蓝的花粉败育主要是由于减数分裂行为异常,产生的小孢子本身染色体组成不均衡,导致其遗传生理不协调所致,而与绒毡层细胞的发育关系不大。 9 甘蓝3x×2x的结籽率为10.36%,2x×3x的结籽率为0.83%,但前者的2n+1株率为26.47%,后者为72.70%。表明甘蓝三倍体产生的各种非整倍性配子中,通过花粉一般只能传递的n+1的配子,而通过胚囊,不仅能传递n+1的配子,还能传递n+2、n+3等染色体组成更加不均衡的配子。 10二倍体甘蓝中存在能自然产生2n配子的植株,其形成2n配子的细胞学机制主要是由于减数分裂中期11纺锤体定向发生改变,形成三分体和二分体所致,并以形成二分体为主。