摘要
芸薹属三个栽培祖先种白菜（Brassica rapa，2n=20，AA）、甘蓝(Brassica oleracea,2n=18,CC)、黑芥（Brassica nigra,2n=16,BB)通过成对杂交形成了三个栽培异源四倍体种埃塞俄比亚芥（Brassica carinata，2n=34，BBCC）、甘蓝型油菜（Brassica napus，2n=38，AACC）和芥菜型油菜（Brassica juncea，2n=36，AABB）。但含有芸薹属三个基本基因组的异源六倍体物种(AABBCC)在自然界中并不存在。芸薹属异源六倍体物种为油菜遗传多样性提高和未来油料作物亚基因组间杂种优势利用提供了有效途径，也为植物多倍化研究提供了优良材料。因此，本实验通过杂交和染色体加倍成功合成芸薹属异源六倍体，并对其花粉发育过程进行了详细的细胞学观察，主要结果如下: 1.本实验使用埃塞尔比亚芥“VI047487”作为母本，白菜型油菜“JK66-83”作为父本，进行杂交，并对获得的杂交种进行染色体加倍，成功获得芸薹属异源六倍体。表型观察显示，相较于亲本，芸薹属异源六倍体具有更旺盛的生长势，拥有比其亲本更大且肥厚的叶片以及更大的花器官。同时，芸薹属异源六倍体植株形态偏向于母系亲本埃塞俄比亚芥，具体表现为具有锯齿状边缘的叶片以及深黄色的花瓣。 2.花粉育性检测显示，芸薹属异源六倍体花粉育性出现显著下降。通过扫描电镜对芸薹属异源六倍体成熟花粉粒外壁形态进行观察，发现大多数花粉粒均出现萌发沟发育缺陷。花粉体外萌发实验结果表明，与亲本相比，芸薹属异源六倍体花粉萌发率显著下降。这些结果证明，芸薹属异源六倍体花粉发育出现严重缺陷。 3.小孢子发育过程观察显示，芸薹属异源六倍体在四分体时期、双核期以及成熟花粉时期均出现不同程度的细胞核发育缺陷。同时，石蜡切片结果显示芸薹属异源六倍体绒毡层可以正常发育和降解，为花粉发育提供相应的营养物质和结构物质。 4.减数分裂过程观察显示，芸薹属异源六倍体减数分裂染色体行为出现严重异常。在减数分裂前期，由于三个基因组之间的部分同源性，染色体不完全联会。在终变期，出现不等数目的多价体和单价体，证明发生了部分同源/非同源染色体联会和配对;在中期，出现落后染色体;在后期，出现染色体桥以及落后染色体;在末期出现落后染色体和不均等分离等异常现象。GISH实验表明，在芸薹属异源六倍体中，相较于A/C基因组，B基因组具有更高的遗传稳定性。 5.纺锤体微管蛋白(β-tubulin)免疫荧光实验发现，芸薹属异源六倍体减数分裂时期微管细胞骨架组织具有严重缺陷。在减数分裂前期，微管分布和亲本没有明显差异;在减数分裂中期，芸薹属异源六倍体不能形成完整的纺锤体结构，微管纤维散乱排布，且部分染色体没有连接到纺锤体微管上;在减数分裂后期和末期，微管阵列也表现为弥散的状态，无法为染色体准确分离提供足够的牵引力。 本研究通过埃塞俄比亚芥(BBCC)和白菜(AA)杂交和染色体加倍获得三基因组芸薹属异源六倍体(AABBCC)，并对其进行了细胞学观察。结果表明，在新合成芸薹属异源六倍体中，减数分裂双极纺锤体异常导致减数分裂过程染色体不均等分离，从而影响了雄配子体形成过程中基因组的保留，最终影响花粉育性。总的来说，本实验为新合成芸薹属异源六倍体花粉发育提供了详细的细胞学资料。
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