芝麻显性细胞核雄性不育的遗传分析及其分子标记

芝麻是我国重要的油料作物，营养和经济价值均很高。芝麻具有很强的杂种优势，一般可达15%以上，利用杂种优势可以大幅度提高芝麻单产。本项目以新发现的芝麻显性细胞核雄性不育系W1098AB为材料，通过测交、自交、回交等杂交方式研究其遗传模式；以隐性可育品种为轮回亲本构建BC1育性分离群体，在群体中大量分析AFLP、SSR、SRAP等标记，通过Joinmap软件构建芝麻遗传图谱，实现芝麻显性核不育基因的定位，并获得相关的分子标记，为芝麻杂交品种选育提供材料和技术支撑。本研究中所用到的芝麻显性核不育材料W1098AB为世界首次报道，可实现"三系"化制种，是一条全新的芝麻杂种优势利用途径，研究结果将具有原创性。

本研究通过远缘杂交和回交转育，创制出新型芝麻不育系W1098AB；以这个不育系为材料，开展了遗传分析、花粉败育形态特征、花药败育细胞学过程和生理生化基础、雄性不育性状的分子标记等研究工作，取得主要研究结果如下：.1、遗传分析.本项目以野生芝麻（Sesamum. malabaricum L.）野芝2号为母本与栽培芝麻（Sesamum indicum L.）鄂芝1号杂交，再回交4代以上获得了新的不育系W1098AB。经遗传分析表明其育性受1对显性基因控制。W1098A的育性比较彻底、稳定，不受环境因素影响，但目前尚未找到恢复源。.2、细胞学观察.利用光学显微镜和扫描电镜观察了W1098AB花粉的形态，结果发现不育花药为白色，不饱满，手捏很少有花粉散出。败育花粉粒呈小圆形或凹陷形，无内含物。在电子显微镜下，不育花粉粒多呈半球状凹陷；可育花药饱满，手捏有大量花粉散出，花粉呈圆球形或椭圆形，具萌发沟10～12个。石蜡切片观察发现，花药败育时期起始于花粉母细胞期，以后逐渐败育，至小孢子后期达败育最高峰。败育的原因可能与绒毡层提早解体和不完全解体有关。透射电镜观察发现，花药败育时期也起始于花粉母细胞，但败育的原因可能是药壁结构出现了异常。绒毡层细胞分泌的乌氏体的减少、绒毡层细胞的不完全降解、中层细胞的变形解体、药壁细胞的次生不均匀加厚、小孢子核膜不均匀加厚、基粒棒的减少及不均匀分布均会导致小孢子败育。.3、生理生化研究.利用ELISA技术测定了不育系W1098AB叶片和花蕾中生长素（IAA）、脱落酸（ABA）、茉莉酸（JA）以及水杨酸（SA）含量的动态变化，分析了不同内源激素的平衡关系，同时比较了可溶性糖和淀粉含量差异。结果表明：（a）在整个花药发育时期，不育株和可育株中的4种内源激素含量变化趋势明显不同，且含量高低差异明显；IAA含量的降低及ABA含量的提高可能与芝麻雄性不育的发生密切相关；（b）不育株叶片中的IAA含量显著下降，JA和ABA显著上升；（c）IAA/ABA、IAA/SA和IAA/JA在不育株和可育株间的变化趋势不一致，且大小差异很大，表明4种内源激素之间平衡关系受到破坏可能会影响到花药的正常发育；（d）不育系花蕾中的可溶性糖、淀粉含量充足，含量过高也可能与花药败育有关。.4、分子标记.在包含224个单株的W1098AB兄妹交群体中，运用BSA法构