玉米单倍体自然加倍的细胞学研究

以高自然加倍材料RL36及其单倍体(H-RL36)和低自然加倍材料L119A的单倍体(H-L119A)为试验材料,观察其花粉活力和花药形态,检测不同生育时期营养器官以及生殖器官的细胞倍性,同时观察减数分裂时期染色体行为,以探索单倍体自然加倍产生可育配子的原因,剖析潜在的细胞学机制,为单倍体自然加倍的生物学相关研究提供理论支撑。结果表明,高自然加倍单倍体材料H-RL36具有圆形饱满可育的花粉粒,花药组织发育正常,而低自然加倍单倍体材料H-L119A花药内无活性的花粉且形态异常,花药组织皱缩,表现出不育。倍性检测发现,不同生育时期2个单倍体材料的叶片细胞染色体数均未发生加倍,H-RL36雄穗在小喇叭口期存在二倍化细胞和少数四倍体细胞,而H-L119A细胞未出现二倍化现象。利用DAPI(4,6-二脒基-2-苯基吲哚)染色观察花粉母细胞染色体分离行为发现,在第1次减数分裂后期,H-RL36多数细胞染色体偏向一极分离,之后进行正常的第2次减数分裂,产生染色体数目正常的配子,进而产生可育花粉;而H-L119A细胞内染色体不均等分离,产生染色体数目异常的不可育配子,最终退化。减数分裂过程中染色体的偏分离可能导致单倍体自然加倍的产生,且单倍体生殖细胞与体细胞的加倍是2个相互独立的过程。