不同细胞质小麦雄性不育系及杂种F_1叶绿体的观察与比较

【目的】研究CMS小麦叶绿体显微结构的特性,探讨CMS与叶绿体结构的关系,揭示CMS机理。【方法】以K、V、T型同核异质不育系(A)、保持系(B)冀5418、育性恢复的F1和各自的质供体粘果山羊草(Aegilops kotschyi)、偏凸山羊草(Aegilops ventricosa)、提莫菲维小麦(Triticum timopheevii)为试验材料,运用透射电镜技术分析研究旗叶叶绿体的特性及差异。【结果】(1)K、V、T型不育系旗叶叶绿体结构异常,表现为基粒片层之间界限模糊、消失,发育滞后,与基粒连接的类囊体不发达,甚至断裂,整个片层排列紊乱。保持系冀5418叶绿体紧贴细胞内膜,基粒片层清晰,排列整齐,基粒之间的类囊体清晰可见,发育完好。(2)保持系每个细胞的叶绿体数量为24.1个,形状为长椭圆形。K型不育系为19.8个,T型不育系为18.4个,与保持系差异显著(F=40.47,Pr<0.0001),叶绿体形状都呈圆形。V型不育系叶绿体数量为24.8个,显著高于其它两系(F=40.47,Pr<0.0001),与保持系差异不显著(F=40.47,Pr<0.0001),形状呈长椭圆形。(3)Aegilops kotschyi、Triticum timopheevii型质供体的叶绿体形状为圆形,Aegilops ventricos型质供体为椭圆形,叶绿体片层模糊,类囊体不发达,K、V、T型不育系叶绿体显微结构与其相似,来源一致。(4)K、T、V型不育系杂种叶绿体形状都呈椭圆形,紧贴细胞内膜,双层外膜清晰,基质浓厚,基粒片层清晰,且充满整个基质,基粒之间的类囊体清晰可见。【结论】K、T型雄性不育系叶绿体数目少于保持系,而V型叶绿体数目与保持系相当。三种不育系叶绿体结构、形状表现异常,具有明显的胞质效应;恢复基因不仅能恢复K、V、T型不育系的育性,且能使其叶绿体结构、形状恢复正常,具有生产应用价值。