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花椰菜是十字花科芸薹属甘蓝种中的一个变种,以花球为食用器官,花球营养丰富,被公认为是最有营养的作物之一,特别是钙,抗氧化剂,维生素A、维生素K、胡萝卜素、核黄素及铁的含量很丰富。此外,还含有多种吲哚衍生物,具有抗癌作用。近年来栽培面积迅速扩大,据联合国粮食与农业组织（FAO）统计,2014年全世界花椰菜种植面积达1165737 hm2,我国种植面积占到了41.0%,达478252 hm2,已成为世界第一花椰菜生产和消费国。由于花椰菜为异花授粉的十字花科植物,具有很强的杂种优势,而雄性不育是杂种优势体现的主要途径。因此,为探讨花椰菜温敏雄性不育发生的机理,加快其利用进程,采用形态学、遗传学、细胞遗传及分子标记等方法,分别从不育的特征、育性转换特点、遗传规律、生理生化特性和细胞学特征方面进行了研究,获得以下结果:（1）为了促进花椰菜“两系法”杂交育种的利用,温敏雄性不育突变体2004-A19经过连续多年自交和田间优异性状选择,选育出了花椰菜温敏雄性不育系“GS-19”。该不育系植株长势中等,叶色灰绿,株高62 cm,株幅64 cm,叶数21片,花球扁圆、白色、中紧,单球重0.8-1.0 kg,抗病性强。（2）为了明确GS-19育性转换过程中形态特征差异,采用游标卡尺测量和扫描电镜的方法进行比较分析,发现不育和可育株的花器及花药发育上存在明显差异。在花的结构组成上,除雄蕊数目没有明显差异外,不育株的花蕾长、花蕾宽、花冠开度、花丝长、花丝和花药总长及花柱长都显著小于可育株。不育株花期看不到雄蕊,雄蕊萎缩在基部,不产生花粉,只有柱头明显外露,而可育株的雄蕊与雌蕊高度一致,能产生大量花粉。此外,扫描电镜观测发现不育株花药发育初期的花药壁出现轻微萎缩现象,表面变得粗糙,横切面中空明显,随着花药的进一步发育,不育株花药变成干瘪状,明显萎缩,只剩下开裂的花药壁,无花粉粒。可育株花药发育正常,外壁饱满光滑,内部被小孢子填充,小孢子进一步发育可以形成成熟花粉粒,花粉粒呈椭圆形,表面光滑,饱满。（3）为了找到与GS-19育性转换有关的环境因子,通过日光温室的周年播种,自助式温度计记录温度,育性统计分析发现日光温室的日平均温度变化与GS-19的育性转换密切相关。GS-19的花期在2月10日到11月31日。2月10日到3月22日,日平均温度变化范围为5.81-15.28℃,GS-19育性正常,可育率达到100%。3月23日到5月21日,日平均温度变化范围为6.75-21.24℃,表现为部分可育,育性变化范围为2%-98%。5月22日到10月6日,日平均温度变化范围为13.38-25.50℃,完全不育。10月7日到10月21日,日平均温度变化范围为8.62-16.34℃,表现为部分可育,可育率为3%-86%。10月22日到11月31日,日平均温度变化范围为4.59-17.86℃,育性恢复正常。对照材料祁连白雪始终表现为育性正常。由此说明,育性转换只与温度有关,与光周期无关,属于温敏型雄性不育,育性转换温度临界点为17.6℃,日平均温度低于16℃,育性恢复,高于17.6℃,表现为不育。（4）为了阐明GS-19的遗传特性,通过对GS-19杂交F1和F2的花期育性统计分析,发现F1的育性完全正常,F2的可育与不育的分离比例为2.8-2.9︰1,卡方测验结果为x2=1.4168,小于x2=3.84,表明实际观察次数和理论次数差异不显著,认为可育与不育比例符合孟德尔的遗传定律3:1的分离比例规律。结果表明温敏雄性不育性是由一对隐性细胞核基因所控制,其作用不受细胞质类型的影响。（5）为了明确内源激素与GS-19的育性转换关系,采用高效液相色谱方法,研究了GS-19花蕾不同发育时期和叶片中内源激素含量的变化,发现在GS-19花蕾和叶片发育过程中,不育和可育株内源激素GA、IAA、ABA和ZR的变化均存在明显差异。不育株花蕾中的GA和ABA含量总体呈上升趋势,GA含量在造孢时期、四分体时期及花粉成熟期的含量均显著高于可育株,分别比可育株花蕾高45.1%、210.4%和54.5%,而ABA含量只在四分体时期和花粉成熟期显著高于可育株,分别比可育株花蕾高82%和35.2%;不育株花蕾中的IAA含量先降后升,在造孢时期和花粉成熟期显著高于可育株,分别比可育株花蕾高52.7%和82.1%,但不育株花蕾的ZR含量先升后降,在四分体和花粉成熟期显著高于可育株,分别比可育株花蕾高580.9%和243.9%。与可育株相比,不育株的IAA/ABA呈“V”字型变化,在四分体时期比值最低,而GA/ABA和ZR/ABA呈倒“V”字型的变化,在四分体时期比值最高。叶片中ABA和ZR未检出,不育株叶片的GA和IAA含量仍显著高于可育株。因此,推断GA和IAA是引起花椰菜温敏性不育的主要内源激素。（6）为了解释GS-19花药败育的生物学过程,通过石蜡切片和透射电镜细胞学技术观察了GS-19花药败育的生物学过程,发现不育和可育株花药发育的生物学过程存在显著差异,GS-19的花药发育过程中有造孢细胞和花粉母细胞的分化,可形成正常花粉囊,但不产生花粉粒或者产生微量的无生活力的花粉粒,在花粉母细胞到四分体期花药发育受阻,形成了花粉粒外壁发育异常的拟“四分体孢子”。随着小孢子发育,拟“四分体孢子”逐渐降解,只剩下花粉空壳,属于花粉母细胞败育类型。（7）采用子ISSR标记技术,选用90条随机引物,对不育和可育基因池标记,找到了与花椰菜温敏雄性不育连锁的分子标记IT13-600,对特异片段进行克隆测序,获得片段长度为559 bp的片段。运用此标记对30份花椰菜种质资源进行筛选,获得具有温敏雄性不育稳定遗传的花椰菜新种质资源3份。