棉花溫敏雄性不育的細(xì)胞學(xué)特征、生化基礎(chǔ)及其分子標(biāo)記的研究.pdf

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