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结球甘蓝细胞质雄性不育系细胞学及生理生化分析
一、绪论
结球甘蓝（BrassicaoleraceaL.var.capitataL.）是十字花科蔬菜之一，也是世界上最重要的蔬菜作物之一。该作物重要部位是其莲座，但其种植过程中，经常会出现花期植被期不一致的情况，影响巨大。为了解决这一问题，学者们研究了甘蓝的不育系，以期实现花期与植被期的协调。其中，结球甘蓝细胞质雄性不育系细胞学及生理生化分析成为一个比较热门的研究方向。
二、不育系的形态学特征
结球甘蓝细胞质雄性不育系与正常品种在外形上区别不大。但是，当正常品种的花药开裂时，花粉即可落下，而不育系的花药开裂时，并没有花粉的散落。另外，通过细胞学的观察，发现不育系的柄端未发育结球的花粉在亲本不育系的光镜下可见，且其内部异形质体的数量很少。而且，不育系花粉紫红色培养基中不会发芽。
三、细胞生物学特征
细胞质遗传主要通过有丝分裂和无丝分裂传递，研究细胞质遗传的首要问题是搞清楚孢子或花粉发育的起始过程。结球甘蓝花粉具有二核性，即大孢子母细胞在减数分裂后，形成四个小细胞+n）。随着花粉形成，小孢子细胞壁形成，小孢子细胞分化为不育和育性细胞。不育系在小孢子细胞发育阶段就引入了自外来的异形质体，这些异形质体会影响细胞线粒体的功能，导致线粒体细胞质发生不同程度的损害。因此，不育系中的小孢子细胞在分裂时，会出现胞核分离而线粒体的不同向子细胞会出现不均匀分布，或者只存在于一个细胞中，从而导致花粉发育不全，导致雄蕊充盈度下降，花粉形成和释放受阻，使得不育系无法正常生殖。
四、生理生化特征
与正常品种相比，不育系造成花粉杀伤的原因是其线粒体呼吸和糖代谢过程中的缺失和受损。线粒体功能障碍导致ATP及电荷质子浓度下降，阻碍了花粉萌发过程。此外，不育系花粉中还存在一些亲水性小分子物质（抗氧化剂、酶类等），并且在花粉催化解剂方面也存在差异，这些都是导致萌发突破阻滞的原因。其中，线粒体与抗氧化系统、杀菌剂和酶类染色体在花粉发育期间的作用特别重要。线粒体与糖代谢过程相关基因的表达量降低，同时，线粒体质量和ATP含量降低，导致花粉发育受到限制。
五、不育系的应用
目前，不育系科研的主要目的在于解决结球甘蓝花期和植被期不协调的问题。其中，不育系是育种技术领域中非常重要的一种辅助手段。通过不育系的交配杂交技术，可以将母本和父本的有利基因优势得以体现，从而形成优良新品系。同时，结球甘蓝不育系的研究还涉及植物发育、生殖的分子机理等，对这一方面的研究成果，也有望拓展到其他相关农业领域。
六、结论
在结球甘蓝细胞质雄性不育系细胞学及生理生化分析的研究中，我们发现不育系的不育性主要是受到其线粒体呼吸和糖代谢过程中的缺失和受损影响。其发生原因也主要与小孢子细胞发育中异形质体的存在、细胞内线粒体不均匀分布、组成不合理等有关。虽然不育系在生育上有很大局限性，但该项研究也为遗传育种理论奠定了基础，对提高植物杂交效果、改良农作物质量和增加作物产量等方面有着积极的意义。