甜菜單胚雄性不育系與保持系花藥及小孢子發(fā)生的超微結(jié)構(gòu)觀察

王華忠，吳則東，韓英

（1.黑龍江省普通高等學(xué)校甜菜遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150080；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北方糖料作物資源與利用重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150080；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所/黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院，哈爾濱150080）

甜菜單胚雄性不育系與保持系花藥及小孢子發(fā)生的超微結(jié)構(gòu)觀察

王華忠1，2，3，吳則東1，2，3，韓英1，2，3

（1.黑龍江省普通高等學(xué)校甜菜遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150080；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北方糖料作物資源與利用重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150080；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所/黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院，哈爾濱150080）

為闡明甜菜單胚雄性不育系和保持系花藥及小孢子發(fā)育的超微結(jié)構(gòu)差異，以自育的甜菜單胚細(xì)胞質(zhì)雄性不育系（CMS系）TB9-CMS和保持系（O型系）TB9-O為試驗(yàn)材料，在甜菜花芽分化、現(xiàn)蕾初期、開(kāi)花初期分別進(jìn)行4次花蕾取樣，電子顯微鏡觀察花藥及小孢子發(fā)育過(guò)程的超微結(jié)構(gòu)差異。結(jié)果表明，甜菜單胚CMS系與O型系花藥和小孢子發(fā)育過(guò)程的超微結(jié)構(gòu)存在明顯差異。甜菜單胚CMS系花藥壁產(chǎn)生初始期與O型系相似，但小孢子母細(xì)胞的數(shù)量較少，液泡化明顯；絨氈層發(fā)育初期也形成烏氏體原始顆粒，但僅維持初始狀態(tài)而停止發(fā)育；絨氈層在四分體期收縮離位，瓦解內(nèi)移；小孢子母細(xì)胞形成四分體后，胼胝質(zhì)壁較厚，小孢子逐漸變異開(kāi)始退化。觀察還發(fā)現(xiàn)，甜菜絨氈層細(xì)胞間以及形成四分體的胼胝質(zhì)壁間有胞間連絲結(jié)構(gòu)。

單胚甜菜；雄性不育；花藥；小孢子發(fā)生；超微結(jié)構(gòu)

我國(guó)對(duì)甜菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育的研究和利用起步較晚，20世紀(jì)70年代初期才開(kāi)始進(jìn)行。特別是對(duì)于單胚甜菜雄性不育的細(xì)胞學(xué)以及超微結(jié)構(gòu)的研究尤為偏少。因此，本研究對(duì)單胚甜菜雄性不育機(jī)制的基礎(chǔ)研究和雜種優(yōu)勢(shì)利用具有重要意義。甜菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育于1942年由F.Owen發(fā)現(xiàn)[1，2]，Savitsky發(fā)現(xiàn)單胚種以后，單胚與雄性不育相結(jié)合的品種選育開(kāi)始盛行[1，2]。對(duì)甜菜雄性不育花藥的研究，我國(guó)桂明珠等[3-5]對(duì)甜菜多胚及單胚雄性不育系與保持系雄性器官進(jìn)行了形態(tài)學(xué)觀察，申家恒[6]觀察了甜菜正常發(fā)育的大小孢子發(fā)生和雌雄配子體發(fā)育。Bedinger[7]對(duì)甜菜雄性不育花藥的解剖學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，甜菜不同來(lái)源不同類型的雄性不育系，在小孢子單核期小孢子發(fā)育受到限制，表現(xiàn)為細(xì)胞肥大或絨氈層由細(xì)胞型轉(zhuǎn)化為原生質(zhì)型。Hallden C[8，9]用光學(xué)和透射電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，CMS較雄性可育的花藥發(fā)育模式存在更大的變異力。在CMS花藥減數(shù)分裂早前期觀察到絨氈層細(xì)胞降解或不規(guī)則增生，其它早期異?，F(xiàn)象為小孢子母細(xì)胞出現(xiàn)大量小囊泡和混亂的染色質(zhì)凝聚。Jossem B[10]利用掃描電子顯微鏡觀察，直到四分體期，雄性不育系小孢子發(fā)生均正常，小孢子從胼胝質(zhì)壁釋放后發(fā)育受阻。中島博、細(xì)川定治[11，12]進(jìn)行電子顯微鏡觀察認(rèn)為，絨氈層產(chǎn)生烏氏體（Ubisch body）減少是導(dǎo)致雄性不育發(fā)生的原因。Majewska-Sawka A[13]利用電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)雄性不育株花藥發(fā)育異常表現(xiàn)為線粒體縮小，核糖體數(shù)減少，絨氈層不能形成烏氏體，烏氏體的缺乏導(dǎo)致小孢子外壁發(fā)育不完全等等。Hornsey K G[14]以及Powling A[15]從分子水平上發(fā)現(xiàn)甜菜O型系與CMS系線粒體DNA存在明顯差異。由于國(guó)外的報(bào)道對(duì)影響甜菜雄性不育的看法不甚一致，特別對(duì)絨氈層產(chǎn)生烏氏體的有無(wú)或多少還存在疑問(wèn)，并且，國(guó)內(nèi)對(duì)于單胚甜菜雄性不育花藥的超微結(jié)構(gòu)觀察尚無(wú)報(bào)道。因此，本研究重點(diǎn)對(duì)甜菜雄性不育系和保持系發(fā)育過(guò)程中花藥及小孢子的超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較研究。通過(guò)電子顯微鏡觀察，闡明甜菜單胚雄性不育系和保持系花藥及小孢子發(fā)育的細(xì)胞學(xué)以及超微結(jié)構(gòu)的差異，明確絨氈層產(chǎn)生烏氏體的有無(wú)或多少，為甜菜單胚雄性不育的機(jī)制研究和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2005～2006年進(jìn)行，試驗(yàn)材料為中國(guó)農(nóng)科院甜菜研究所自育的單胚甜菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育系（CMS系）TB9-CMS和保持系（O型系）TB9-O。CMS系及其O型系的單胚率均在98%以上，CMS系的不育率均達(dá)100%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 母根栽植取樣2005年培育母根，窖藏越冬春化后，2006年春季4月25日成對(duì)栽植CMS系及其O型系母根各100株。當(dāng)甜菜花芽分化、現(xiàn)蕾初期、開(kāi)花初期期間，分別于6月5日、6月8日、6月11日、6月14日對(duì)花穗進(jìn)行4次取樣，每次取樣分別按照透射和掃描電鏡觀察的要求進(jìn)行。

1.2.2 透射電鏡樣品的制備（1）固定：每次取花蕾40枚立即將材料置于2.5%戊二醛固定液中，在0～4℃條件下固定2～3 h后，用與配制固定液相應(yīng)的緩沖液沖洗3次，再用2%四氧化鋨固定1～2 h，再用相應(yīng)的緩沖液沖洗3次。（2）脫水：固定材料經(jīng)系列乙醇進(jìn)行脫水，即30%乙醇10 min→50%乙醇10 min→70%乙醇10 min→90%乙醇15 min→100%乙醇沖洗3次，每次15 min。（3）浸透、包埋與聚合：①浸透：經(jīng)過(guò)脫水材料進(jìn)行逐級(jí)滲透，即100%丙酮∶包埋劑=1∶1，室溫1 h；100%丙酮∶包埋劑=1∶2，室溫2 h；100%丙酮∶包埋劑=1∶3，室溫下過(guò)夜。②包埋：將包埋塊放入淺槽的前后兩端，寫(xiě)好標(biāo)簽入淺槽中，注入包埋劑。③聚合：將包埋好的膠囊，置于包埋膜上，放恒溫箱中，梯度聚合，溫度分別為37℃、45℃、60℃，時(shí)間分別為17 h、24 h、17 h。（4）切片，觀察：用超薄切片機(jī)切成薄片，將所有超薄切片經(jīng)醋酸雙氧鈾-檸檬酸鉛雙重染色，將切片用JEM-1200EX透射電鏡觀察，并拍片紀(jì)錄。

1.2.3 掃描電鏡樣品制備材料用戊二醛固定后，用pH 6.8的磷酸緩沖液沖洗，用乙醇系列脫水，至100%乙醇后，用叔丁醇置換，再用冷凍干燥儀干燥；離子濺射鍍膜儀噴金，其厚度為最后制備的樣品用日立S-3400N掃描電鏡觀察。

2 觀察結(jié)果

甜菜CMS系及O型系小孢子發(fā)育的超微結(jié)構(gòu)可人為劃分4個(gè)時(shí)期，觀察結(jié)果如下。

2.1 小孢子母細(xì)胞時(shí)期

2.1.1 O型系花藥橫切面觀察，O型系的花粉母細(xì)胞的數(shù)量較多，發(fā)育正常，花粉母細(xì)胞的細(xì)胞核大，核中的染色質(zhì)分散，核仁明顯。細(xì)胞質(zhì)濃厚，其中分布豐富的細(xì)胞器，主要是線粒體和質(zhì)體，核糖體也很豐富。有時(shí)在小孢子母細(xì)胞的外壁上已有胼胝質(zhì)物質(zhì)沉積。在小孢子母細(xì)胞時(shí)期，絨氈層細(xì)胞比表皮、藥室內(nèi)壁、中層細(xì)胞明顯增大，原生質(zhì)濃厚，細(xì)胞器也較豐富，而其他各層細(xì)胞產(chǎn)生大液泡，將原生質(zhì)擠至細(xì)胞周邊，并有較多的淀粉粒（圖1、2）。

1.O型系花藥橫切，示花藥壁與花粉母細(xì)胞

2.O型系花藥橫切，示花粉母細(xì)胞、花藥壁各層細(xì)胞清晰

3.CMS系花藥橫切，示各部細(xì)胞液泡化明顯

2.1.2 CMS系觀察表明，CMS系小孢子母細(xì)胞與O型系相比，花藥發(fā)育過(guò)程、結(jié)構(gòu)大體相似。但CMS系花藥小孢子母細(xì)胞的數(shù)量較少，而另一個(gè)特點(diǎn)是液泡化程度明顯超過(guò)O型系。花藥的表皮、藥室內(nèi)壁、中層液泡化，各層細(xì)胞中均有大的液泡產(chǎn)生。而絨氈層和花粉母細(xì)胞也產(chǎn)生數(shù)量較多的小液泡，花粉母細(xì)胞開(kāi)始有退化現(xiàn)象（圖3、4）。

2.2 四分體時(shí)期

2.2.1 O型系小孢子母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生四分體。甜菜小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂屬于同時(shí)型，四分體的排列方式屬四面體型。四分體被胼胝質(zhì)壁包圍，初期四分體之間可見(jiàn)到胞間連絲，每個(gè)細(xì)胞核大，核膜清晰，核仁明顯，細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器數(shù)量較多，此時(shí)小孢子的原外壁開(kāi)始產(chǎn)生。絨氈層細(xì)胞內(nèi)切向壁已開(kāi)始降解，但仍含豐富的細(xì)胞器（圖5、6）。

4.CMS系花藥橫切，示各部細(xì)胞液泡化

5.O型系絨氈層細(xì)胞核分裂

6.O型系四分體，示胞間連絲

2.2.2 CMS系CMS系的四分體形成過(guò)程與O型系一致，即小孢子母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生的四分體，為同時(shí)型和四面體型。但是，四分體被厚厚一層胼胝質(zhì)壁所包圍，小孢子之間也發(fā)現(xiàn)胞間連絲結(jié)構(gòu)。四分孢子大小不甚整齊，有個(gè)別的小孢子開(kāi)始退化，細(xì)胞質(zhì)中產(chǎn)生多數(shù)小型液泡。小孢子外壁開(kāi)始形成，此時(shí)絨氈層細(xì)胞變化明顯，絨氈層整體開(kāi)始脫離中層，向內(nèi)移動(dòng)（圖7、8）。

7.CMS系絨氈層細(xì)胞徑向壁胞間連絲

8.CMS系四分體，示胼胝質(zhì)壁較厚

9.O型系小孢子和絨氈層

2.3 單核小孢子時(shí)期

2.3.1 O型系在絨氈層細(xì)胞分泌β-1,3葡萄糖酶及胼胝質(zhì)酶的作用下，使胼胝質(zhì)壁融解消失，四分小孢子彼此散開(kāi)。游離的小孢子含有一個(gè)大的細(xì)胞核，位于中央，核質(zhì)、細(xì)胞質(zhì)稠密，其內(nèi)含有線粒體、質(zhì)體、高爾基體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等多種細(xì)胞器等。隨著小孢子繼續(xù)發(fā)育，細(xì)胞內(nèi)逐漸出現(xiàn)液泡，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的數(shù)量也有所增加，小孢子的外壁基本形成（圖9、10）。與此同時(shí)，絨氈層細(xì)胞內(nèi)含有大液泡，進(jìn)一步發(fā)育，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的質(zhì)體開(kāi)始向造油體轉(zhuǎn)化，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)模糊不清，出現(xiàn)一些顆粒狀物質(zhì)，靠近內(nèi)切向壁的一側(cè)出現(xiàn)烏氏體顆粒結(jié)構(gòu)（圖11、12）。

10.O型系小孢子

11.O型系絨氈層與烏氏體

12.O型系烏氏體與花粉壁

2.3.2 CMS系隨著四分體胼胝質(zhì)壁消失，小孢子散開(kāi)后，小孢子發(fā)育遲緩，并且大部分小孢子明顯退化、瓦解。細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器逐漸減少、萎縮，液泡化明顯，進(jìn)而細(xì)胞核逐漸破壞，輪廓不清，停止發(fā)育（圖13、14）。在小孢子停止發(fā)育，退化瓦解進(jìn)程中，絨氈層細(xì)胞也開(kāi)始退化瓦解。觀察發(fā)現(xiàn)小孢子發(fā)育不久，偶爾見(jiàn)到少量絨氈層在細(xì)胞核變形的同時(shí)，位于近切向壁一側(cè)出現(xiàn)明顯的線粒體質(zhì)體，絨氈層發(fā)育初期也產(chǎn)生烏氏體原始顆粒，但僅維持初始狀態(tài)而停止發(fā)育（圖15）。且大部分絨氈層細(xì)胞逐漸退化，液泡化使細(xì)胞質(zhì)不規(guī)整，細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞器破壞，徑向壁首先破壞，以后整個(gè)細(xì)胞瓦解，殘留的無(wú)壁結(jié)構(gòu)的物質(zhì)脫離中層，絨氈層整體向內(nèi)移動(dòng)（圖13）。

13.CMS系小孢子和絨氈層

14.CMS系小孢子核消失

15.CMS系絨氈層烏氏體顆粒

2.4 花粉的發(fā)育與敗育時(shí)期

2.4.1 O型系的花粉發(fā)育當(dāng)小孢子產(chǎn)生以后，其內(nèi)產(chǎn)生大的液泡，將細(xì)胞質(zhì)擠到了細(xì)胞的一側(cè)，使小孢子處于不對(duì)稱的極性狀態(tài)，即核和細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞器發(fā)生不均勻分布，常稱為小孢子單核靠邊期，為進(jìn)行不等分裂作準(zhǔn)備。此時(shí)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的細(xì)胞器比較豐富，主要有線粒體、質(zhì)體及少量?jī)?nèi)質(zhì)網(wǎng)等（圖16）。進(jìn)而進(jìn)行一次不均等的有絲分裂，產(chǎn)生2細(xì)胞型花粉，最后花粉內(nèi)的生殖細(xì)胞又進(jìn)行一次分裂，產(chǎn)生兩個(gè)精子，甜菜花粉屬3-C型花粉。在發(fā)達(dá)的外壁形成之后，又產(chǎn)生較薄的內(nèi)壁；甜菜花粉為圓球狀，直徑10～15nm，多萌發(fā)孔30～48個(gè)，平均38.2個(gè)（圖17）。甜菜O型系花粉形成過(guò)程中，絨氈層屬腺質(zhì)絨氈層，在原位耗盡瓦解。

16.O型系花粉內(nèi)細(xì)胞器，示線粒體、淀粉

17.O型系成熟花粉

18.CMS系敗育花粉與絨氈層細(xì)胞殘?bào)w

2.4.2 CMS系花粉敗育CMS系小孢子分離后，細(xì)胞停止正常發(fā)育，處于不斷瓦解的過(guò)程，細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核不斷萎縮，液泡化極為明顯，小孢子外壁也不再增厚，敗育的花粉往往是空癟的。在小孢子敗育過(guò)程中，絨氈層呈無(wú)定形的顆粒狀，殘余物質(zhì)進(jìn)入花粉囊內(nèi)，混入敗育花粉其間而枯萎（圖18、19）。

19.CMS系絨氈層殘余物質(zhì)

3 討論

3.1 關(guān)于烏氏體的發(fā)育

在甜菜O型系花藥發(fā)育過(guò)程中，在小孢子四分體分離以后，花藥壁內(nèi)絨氈層細(xì)胞的內(nèi)切向壁附近，產(chǎn)生大量的近等直徑的顆粒即烏氏體；而在CMS系的發(fā)育過(guò)程中，絨氈層開(kāi)始也形成烏氏體原始顆粒，但在其后發(fā)生內(nèi)移和細(xì)胞瓦解等過(guò)程中烏氏體不發(fā)育，最后隨絨氈層細(xì)胞一起粘連而枯萎。觀察發(fā)現(xiàn)，甜菜的烏氏體的形狀不甚規(guī)則，而中央透明的部分常常偏向一側(cè)，這與已報(bào)道的小麥烏氏體的形態(tài)有所區(qū)別[16，17]，小麥烏氏體超微結(jié)構(gòu)是中央部分透明，周圍是一層厚的由孢粉素組成的壁。甜菜O型系的烏氏體成熟后似乎還要噴射或釋放什么顆粒狀物質(zhì)，有待繼續(xù)研究。這是本研究的又一發(fā)現(xiàn)。

3.2 關(guān)于四分體時(shí)期胼胝質(zhì)壁間的胞間連絲

據(jù)研究表明[18-20]，在絕大多數(shù)植物中，從四分體時(shí)期開(kāi)始，到小孢子形成，由于胼胝質(zhì)壁的分組，細(xì)胞之間無(wú)聯(lián)系，而且繼續(xù)發(fā)育，甚至花粉成熟和萌發(fā)都是以四分體為單位進(jìn)行。但在蘭科及少數(shù)其它植物中在小孢子之間存在著細(xì)胞質(zhì)通道。除了復(fù)合花粉植物外，其它胼胝質(zhì)壁以后無(wú)胞間連絲，失去小孢子之間的聯(lián)系。但本研究觀察意外發(fā)現(xiàn)，甜菜形成四分體的胼胝質(zhì)壁中有胞間連絲的結(jié)構(gòu)。此現(xiàn)象有待深入研究。

4 結(jié)論

甜菜CMS系花藥壁產(chǎn)生始期與O型系相似，在CMS系的發(fā)育過(guò)程中，絨氈層開(kāi)始也形成烏氏體原始顆粒，但僅維持初始狀態(tài)不能發(fā)育而枯萎；甜菜單胚CMS花藥和花粉敗育的主要表現(xiàn)是絨氈層細(xì)胞和小孢子母細(xì)胞液泡化明顯；絨氈層發(fā)育過(guò)程，收縮離位，瓦解內(nèi)移；小孢子母細(xì)胞形成四分體后，胼胝質(zhì)壁發(fā)達(dá)，小孢子逐漸變異開(kāi)始退化，細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核逐漸收縮，直至空虛無(wú)物。甜菜形成四分體的胼胝質(zhì)壁中有胞間連絲結(jié)構(gòu)。

[1]董一忱.甜菜農(nóng)業(yè)生物學(xué)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社，1984:25-56.

[2]聶緒昌，田鳳雨.甜菜育種與良種繁育[M].哈爾濱:黑龍江省科學(xué)技術(shù)出版社，1982:36-68.

[3]桂明珠，王慧生，王馥蘭，等.甜菜雄不育系與保持系雄性器官的形態(tài)學(xué)觀察［J］.中國(guó)甜菜，1985（3）:10-14.

[4]桂明珠，王承林，王馥蘭，等.甜菜花器解剖結(jié)構(gòu)初報(bào)［J］.中國(guó)甜菜，1982（3）:1-9.

[5]王華忠，吳則東，韓英，等.甜菜單胚雄性不育系及其保持系的生殖期形態(tài)學(xué)與細(xì)胞學(xué)研究［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007,40（7）: 1550-1558.

[6]申家恒.甜菜大小孢子與雌雄配子體發(fā)育［J］.作物學(xué)報(bào)，1986，12（3）:21-24.

[7]Bedinger R.The remarkable biology of pollen［J］.Plant Cell，1992，4:879-887.

[8]Hallden C.Bryngelsson T.Bosemark two new types of cytoplasmic male sterillty found in wild beta beets［J］.Theor Appl.Genet，1988，75:561-568.

[9]Hallden C，C Lind and I M Moller.Variation in mitochondrial translation products in fertile and cytoplasmic male-sterile sugar beets[J].Theor.Appl.Gebet，1992，85:139-145.

[10]Jossem B.Anther fertile and cytoplasmic male sterile line in sugar beet by scanning electron microscope［J］.Genetiea Polonlca，1989，30:139-144.

[11]中島博.てん菜雄性不稔について花藥の電子顯微鏡觀察.第13回甜菜技術(shù)協(xié)作研究會(huì)論文集[C].1973:21-25.

[12]細(xì)川定治.テンサイ雄性不稔に関する組織化學(xué)的研究［J］.育種學(xué)雜志，1963，13（2）:28-38.

[13]Majewska-Sawka A，M I Rodriguez-Garcia,H Nakashima and B Jassen.Ultrastructure expression of cytoplasmic male sterile sugar beet（Beta vulgaris L.）.Plant Breeding Abstract,1993,11:1578.

[14]Hornsey K G.Attempted pollen-transmission of cytoplasmic male sterility and the spontaneous occurrence of male sterility in O-type lines of sugar beet（Beta vulgaris L.）［J］.Theoretical and Applied Genetics，1973，43:31-34.

[15]Powling A，Ellis T H N.Studies on the organelle genomes of sugar beet with male-fertile and male-sterile cytoplasms［J］. Theoretical and Applies Genetics，1983，65:323-328.

[16]胡適宜.小麥雄性不育系和保持系的小孢子發(fā)育的電子顯微鏡研究［J］.植物學(xué)報(bào)，1977,19（13）:167-171.

[17]胡適宜.被子植物胚胎學(xué)[M].北京：人民教育出版社，1982.

[18]陳機(jī).植物發(fā)育解剖學(xué)（上冊(cè)）[M].濟(jì)南：山東大學(xué)出版社，1992.

[19]孫日飛.蘿卜胞質(zhì)大白菜雄性不育性的研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，1999.

[20]吉成均，楊雄，李正理.銀杏大孢子形成的超微結(jié)構(gòu)研究［J］.植物學(xué)報(bào)，1999,41（12）:1323-1326.

Ultrastructural Observations on the Anther and Microsporogenesis in Monogerm CMS Lines and Its O-type Lines of Sugarbeet

WANG Hua-zhong1,2,3,WU Ze-dong1,2,3,HAN Ying1,2,3
(1.The Key Laboratory of Sugarbeet Genetic Breeding,Heilongjiang University,Harbin 150080,China;2.The Key Laboratory of North Sugar Crop Resource and Utilization,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150080,China;3.Sugarbeet Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences/Institute for Crop Research,Heilongjiang University,Harbin 150080,China)

Ultrastructural differences were observed on the anther and microspore genesis in monogerm cytoplamsic male sterile（CMS）lines and its O-type lines of sugarbeet.Ultrastructural characteristics of anther and microsporogenesis at flower bud differentiation,early budding stage and early flower stage of CMS lines and O-type lines in sugarbeet were described in detail under electron microscope.Though monogerm CMS lines and its O-type lines ofsugarbeethad a similar structure in initial period of anther wall,microspore mother cells were clearly vacuolized and fewer in numbers.The early development of tapetum,original particles of ubisch bodies were formed,which maintain their initial state.Morever,tapetum was contracted into dislocation and collapsed at tetrad stage.Callose wall was thick after microspore mother cells formed into tetrad.Meanwhile,microspores were varied gradually and degraded.Plasmodesmi were detected among the tapetum cells and callose wallofthe tetrad.

Monogerm sugarbeet;Male sterility;Anther;Microsporogenesis;Ultrastructure

S566.301

A

1007-2624（2010）01-0005-05

2009-10-16

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2001AA241192）“糖料新品種選育”課題；國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAD01A06）“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)專用甜菜育種技術(shù)研究及新品種選育”。

王華忠（1957-），男，遼寧省西豐縣人，研究員，博士，從事甜菜遺傳育種研究。E-mail:wwhhzz0451@sohu.com。