实验十作物雄性不育系的鉴定

1、实验十 作物雄性不育系的鉴定一、实验目的学习和初步掌握雄性不育系的植物学形态特征和花粉育性鉴定技术.二、内容说明雄性不育是指雌雄同株作物中，雄性器官发育不正常，不能产生有功能的花粉，但它的雌性器官发育正常，能接受正常花粉而受精结实的现象。雄性不育一般可分为3种类型：细胞质雄性不育型，简称质不育型，表现为细胞质遗传。细胞核雄性不育型，简称核不育型，表现为细胞核遗传。核-质互作不育型，表现为核-质互作遗传。无论植物的不育性是那种类型，它们都会在一定的组织中表现出来。雄性不育系花粉的败育，一般出现在造孢细胞至花粉母细胞增殖期、减数分裂期、单抱花粉期(或单抱晚期)、双核和三核花粉期。其中出现在单孢花粉

2、期较为普遍。雄蕊败育大概可分成以下几种类型： (一)花药退化型 一般表现为花冠较小，雄蕊的花药退化成线状或花瓣状，颜色浅而无花粉。 (二)花粉不育型 这一类花冠、花药接近正常，往往呈现亮药现象或褐药现象，药中无花粉或有少量无效花粉、镜检时，有时会发现少量干瘪、畸形以及特大花粉粒等，大多数是无生活力的花药。(三)花药不开裂型 这类不育型虽然能形成正常花粉，但由于花药不开裂不能正常散粉，花粉往往由于过熟而死亡。（四)长柱型功能不育 这一类型花柱特长，往往花蕾期柱头外露，虽然能够形成正常花粉但散落不到柱头上去。 (五)嵌合型不育 在同一植株上有的花序或花是可育的，而有的花序或花则是不育的，在一朵花中

3、有可育花药，也有不育花药。作物雄性不育系则是具有雄性不育现象，并能将雄性不育性遗传给后代的作物品系。 我们都知道，杂种优势普遍存在，在很多植物由于单花结籽量少，获得杂交种子很难，从而是杂交种子生产成本太高而难以在生产上应用，利用雄性不育系配制杂交种是简化制种的有效手段，可以降低杂交种子生产成本，提高杂种率，扩大杂种优势的利用范围。因此，雄性不育在杂交过程中有着重要的作用。当前，农作物杂种优势主要是利用不育系、保持系和恢复系等三系配套。一个优良的雄性不育系必须具备不育性稳定，且不育株率和不育度都达到100%，农艺性状整齐一致，柱头外露率高，开花习性良好，以利提高制种产量。作物雄性不育系的鉴定，一

4、般采用植株形态、花粉育性镜检、套袋自交鉴定等方法。三、材料仪器药品1材料 水稻或玉米等作物雄性不育系及其保持系或恢复系的植株。2仪器用具 扩大镜、显微镜、镊子、载玻片、盖玻片、回形针、透明纸带、标签、吸水纸等。3药品试剂 1%I-KI溶液。四、方法步骤（一）雄性不育系和保持系植株形态特征的观察和识别 在不育系繁殖田或杂交制种田对不育系及其保持系或恢复系进行逐行逐株地观察，比较株型、株高、分蘖、叶色、抽穗、开花时间、花药形态、颜色、开裂等情况和开颖角度等形态区别（表10-1，表10-2）。断定其是否是不育系，并选择你认为区分最明显的34个性状填入表10-3中，以此证实观察结果。若是利用盆钵植株展

5、示的，则按盆钵上的编号，逐钵观察。表10-1 水稻雄性不育系与保持系植株形态比较性状不育系保持系株型 较紧凑，植株较矮较松散,植株较高分蘖分蘖力较强分蘖力较弱抽穗开花时间较长，较分散有明显高峰期穗颈有包颈现象正常花药形态、色泽和开裂情况瘦小、干瘪，白色或淡黄色水渍状，不开裂肥大、饱满，鲜黄色，开裂表10-2 玉米雄性不育系与保持系植株形态比较性状不育系保持系雄穗不发达发达，松散小穗着生在主轴上着生稀而扁平饱满而个体大颖花开放关闭，不开放开放，花丝伸长花药形态|短小，干瘪，浅褐色，不伸出颖片外，不开裂大而饱满，黄绿色，开花时伸出颖片，开裂散粉花粉无花粉或花粉败育，不散粉花粉量很多，散粉表10-3

6、 根据观察结果鉴定作物的雄性不育性作 物行号(钵号)是否雄性不育判断依据性状1性状2性状3性状4（二）雄性不育系花粉育性镜检鉴定当前生产上利用的雄性不育系多属于核质互作的花粉败育类型。败育花粉经I-KI染色处理，在显微镜下观察，按花粉粒的形状和染色反应可分为典型败育、圆形败育和染色败育型。在镜检过程中，为更准确地鉴定各种类型的花粉，将不育系败育花粉的三种类型和正常可育花粉的特点列成表10-4。表10-4 雄性不育系败育型花粉与正常可育花粉的比较项目典败型圆败型染败型正常可育花粉形状不规则形圆形圆形圆形碘反应不染色不染色或少量浅蓝色蓝色蓝黑色套袋自交结实情况不结实 不结实不结实结实雄性不育系花粉

7、育性镜检鉴定方法有：1形态鉴定 取样 分别从不育系、保持系或恢复系中随机选取即将开花的穗或花序24个，挂上标签，带回室内。从中选择花药已伸长达颖壳或花蕾2/3的花朵34个，剥开内外颖或花瓣，从每朵花中取花药3个左右，做镜检制片。 制片 将花药分别置于载玻片上，用镊子轻轻捣碎，滴上一小滴IKI溶液染色，去掉药壁后，盖好玻片，用吸水纸吸去多余的IKI溶液，待镜检观察。 镜检 将制好的玻片置于100倍显徽镜下仔细观察。每片各选择有代表性的视野23个观察花粉粒的形状和染色反应。正常花粉因有较多淀粉粒，遇IKI呈黑紫色，不正常花粉则染色浅或不染色。计数每个视野内不育花粉粒的数目，并按下式计算不育花粉的百

8、分率：不育花粉率=不育花粉粒数/总花粉粒数×100 2染色鉴定TTC染色法：TTC可用于检验花粉呼吸过程中脱氢酶的活性。具有生活力的花粉中含有脱氢酶，它催化底物使脱下的氢与TTC结合，生成红色化合物甲醛。因此，凡有生活力的花粉呈红色，生活力弱的呈浅红色，无生活力的不显色或成黄色。 取样 同形态鉴定。 染色 取已成熟尚未开花的水稻花粉510个，切断花药两端，放入小烧杯中，加0.2 %TTC溶液，使花药完全浸入反应液中，在30左右温度下染色3060min。 压片镜检取出花药，置于载玻片上，用解剖针压出花粉，去掉花药药壁组织，盖上盖玻片，镜检观察，取5个视野，统计着色花粉百分率。凡花粉粒变

9、红有生活力，染色越深生活力越强。不育花粉率= 不育花粉粒数/总花粉粒数×100最后根据不育花粉率（表10-5），判定花粉不育等级，填表(表10-6)。表10-5 水稻花粉不育性分级标准.不育等级正常育低不育半不育高不育全不育不育花粉率%505069709495100表10-6 水稻花粉育性镜检鉴定结果作物样品号每视野花粉粒数每视野不育花粉粒数不育花粉(%)是否雄性不育1123平均123平均23（三）雄性不育系套袋自交结实性鉴定套袋自交是鉴定育性最准确、最可靠的方法，即在不育系中，选择刚抽穗或现花蕾而尚未开花的花序3个，套上牛皮纸袋，用回形针固定，让其自交结实，15d后，取掉纸袋，分别

10、统计其自交结实情况。凡套袋的株(穗只要有一粒结实就算为结实株穗。再按公式计算不育株穗率和不育度：不育株(穗)率= 不育株(穗)数/套袋总株(穗)数×100%不育度= 不育花(朵)数/总花(朵)数×100%最后根据不育度，确定不育度等级（表10-7、表10-8）。将鉴定结果填入表(表10-9)，并指出其不育株率和不育度等级。表10-7 水稻不育系不育度分级标准.不育等级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 玉米雄花育性分级标准级别雄花育性育性分类012345花药不外露,无花粉或花粉败育花药外露5%左右，花药干瘪，花粉败育花药外露25%以下，花药小，半开裂，有少量可育花粉花药外露50%以下，花药稍小，半开裂，有较多可育花粉花药外露75%左右，花药饱满，正常散粉，有少量败育花粉花药全部外露，花药饱满，正常散粉不育