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1、本研究以“特棉S-1”及其近等基因系“D7”為試驗(yàn)材料,分別從形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生理生化及分子生物學(xué)等方面進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的研究:從形態(tài)學(xué)研究入手,找到了與棉花溫敏雄不育緊密連鎖的形態(tài)學(xué)標(biāo)記;通過(guò)細(xì)胞學(xué)研究,明確了棉花溫敏雄性不育敗育的主要時(shí)期和敗育特征;通過(guò)生理生化指標(biāo)的分析,闡明了棉花溫敏雄性不育敗育的生理生化機(jī)理;通過(guò)分子標(biāo)記的篩選,找到了與棉花溫敏雄性不育基因緊密連鎖的RAPD標(biāo)記和SSR標(biāo)記。主要研究結(jié)果如下: 1、形態(tài)
2、學(xué)研究發(fā)現(xiàn),棉花溫敏雄性不育系花器官明顯較對(duì)照“D7"小,兩者在鮮重、花瓣長(zhǎng)度、花瓣寬度、花瓣長(zhǎng)×寬、花絲長(zhǎng)度、苞葉長(zhǎng)度、苞葉寬度及苞葉長(zhǎng)×寬等形態(tài)學(xué)性狀間差異明顯。另外,在生長(zhǎng)后期,“特棉S-1”出現(xiàn)葉片皺縮、果枝伸展緩慢、節(jié)間變短等現(xiàn)象,這些性狀可能是與棉花溫敏雄性不育性狀緊密連鎖的形態(tài)學(xué)標(biāo)記性狀。 2、通過(guò)壓片和石蠟切片等細(xì)胞學(xué)分析方法,我們對(duì)棉花溫敏雄性雄性不育系“特棉S-1”進(jìn)行了細(xì)胞學(xué)研究,研究結(jié)果表明:“特棉S-1
3、”敗育主要發(fā)生在四分體形成期;小孢子發(fā)育的顯微觀察發(fā)現(xiàn),花粉母細(xì)胞退化、花粉母細(xì)胞無(wú)胼胝質(zhì)膜、四分體質(zhì)核分裂不同步、多分孢子、花粉?;?、花粉粒粘連、絨氈層提前解體及藥隔組織薄壁細(xì)胞的退化等為棉花溫敏雄性不育系“特棉S-1”的敗育特征。 3、棉花雄性不育系“特棉S-1”在光合速率、呼吸速率等指標(biāo)上與對(duì)照不存在顯著差異,說(shuō)明其光合作用、呼吸作用與對(duì)照相比正常。 4、棉花溫敏雄性不育系“特棉S-1”葉片及花器官中的可溶性糖及
4、淀粉含量均比對(duì)照“D7”低,其差異達(dá)到顯著甚至極顯著水平,這可能是棉花溫敏雄性不育系糖代謝出現(xiàn)故障,從而導(dǎo)致可溶性糖及淀粉等糖代謝中間物質(zhì)的缺乏。 5、棉花溫敏雄性不育系“特棉S-1”與對(duì)照“D7”的可溶性蛋白及游離氨基酸含量在葉片及花器官中差異也達(dá)到顯著甚至極顯著水平,“特棉S-1”中的可溶性蛋白含量明顯比對(duì)照低,而游離氨基酸含量則比對(duì)照明顯高,這些可能跟“特棉S-1”中蛋白質(zhì)代謝紊亂有關(guān)。 6、作為逆境脅迫的產(chǎn)物,脯
5、氨酸的含量在棉花溫敏雄性不育系“特棉S-1”中也顯著比對(duì)照低,這可能是導(dǎo)致“特棉S-1”溫敏雄性不育的一個(gè)非常重要的原因,也是其突出的敗育指標(biāo)。 7、棉花溫敏雄性不育系的SOD酶活性明顯比對(duì)照低,而POD活性及MDA含量明顯比對(duì)照高,SOD酶活性的降低可能是棉花溫敏雄性不育系“特棉S-1”敗育的原因,而MDA、POD含量的升高是SOD酶活性降低的結(jié)果。 8、棉花溫敏雄性不育系中IAA的含量顯著比對(duì)照高,ZR和GAs的含量
6、則比對(duì)照顯著低,而ABA的含量在兩者之間無(wú)顯著差異,棉花溫敏雄性不育可能與IAA的積累、ZR和GAs缺乏密切相關(guān),而與ABA的關(guān)系并不是很大。 9、通過(guò)分子標(biāo)記的篩選,找到與棉花溫敏雄性不育基因緊密連鎖的RAPD標(biāo)記OPD32及SSR標(biāo)記BNL1551。 本論文的創(chuàng)新之處: 1、找到了棉花溫敏雄性不育基因緊密連鎖的形態(tài)學(xué)標(biāo)記。形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在生長(zhǎng)后期,“特棉S-1”出現(xiàn)葉片皺縮、果枝伸展緩慢、節(jié)間變短等現(xiàn)象,而
7、且在連續(xù)8年的回交過(guò)程中,這些性狀一直都與其溫敏不育性狀保持緊密連鎖。這些性狀可能是與棉花溫敏雄性不育性狀緊密連鎖的形態(tài)學(xué)標(biāo)記性狀。 2、確定了棉花溫敏雄性不育系的敗育時(shí)期和敗育特征。細(xì)胞學(xué)研究結(jié)果表明,“特棉S-1”敗育主要發(fā)生在四分體形成期,而花粉母細(xì)胞退化、花粉母細(xì)胞無(wú)胼胝質(zhì)膜、四分體質(zhì)核分裂不同步、多分孢子、花粉?;巍⒒ǚ哿U尺B、絨氈層提前解體及藥隔組織薄壁細(xì)胞的退化等為棉花溫敏雄性不育系“特棉S-1”的敗育特征。
8、 3、闡明了棉花溫敏雄性不育系敗育的生理生化機(jī)理。生理生化研究結(jié)果表明,糖代謝和蛋白質(zhì)代謝紊亂、熱脅迫物質(zhì)脯氨酸的缺乏、活性氧清除酶SOD活性的降低、ZR、GAs等植物激素的缺乏是導(dǎo)致棉花溫敏雄性不育系敗育的生理生化機(jī)制。 4、找到了棉花溫敏雄性不育基因緊密連鎖的RAPD標(biāo)記、SSR標(biāo)記各一個(gè),為棉花溫敏雄性不育基因的定位、克隆提供了一個(gè)比較準(zhǔn)確的分子記號(hào),為棉花溫敏雄性不育系“特棉S-1”的分子輔助育種奠定了基礎(chǔ),也為該不
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