甜瓜屬種間雜交種黃葉產(chǎn)生的機(jī)制及光合特性研究.pdf

1、甜瓜屬種間雜交種（正交雜種:野生黃瓜Cucumishystix×栽培黃瓜Cucumissativus，2n=2X=19;反交雜種:Cucumissativus×Cucumishystrix,2n=2X=19;正交雜種染色體加倍后形成的異源四倍體:CucumishytivusChenandKirkbride.，2n=4X=38)均發(fā)生了幼葉黃化變異，反交雜種比正交雜種黃化程度更深，并且正交和反交雜種功能葉黃化恢復(fù)呈綠色，異源四倍體功能葉黃

2、化恢復(fù)呈黃綠色。針對(duì)3個(gè)新種質(zhì)發(fā)生的葉色變異，本文從光合色素含量、葉綠素合成代謝、超微結(jié)構(gòu)等方面對(duì)其黃化幼葉和復(fù)綠（黃綠）功能葉進(jìn)行研究，初步探討黃化產(chǎn)生的原因;同時(shí)，對(duì)正反交雜種、異源四倍體及異源三倍體（Cucumishytivus×Cucumissativus，2n=3X=26）功能葉光合特性進(jìn)行了研究，為新種質(zhì)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。具體結(jié)果如下:
　　1.甜瓜屬新種質(zhì)光合色素及超微結(jié)構(gòu)分析
　　與雙親相比，新生黃化幼葉中，正反

3、交雜種葉綠素a(Chla)、葉綠素b(Chlb)和總?cè)~綠素(Chl)含量均顯著降低，但Chla/Chlb顯著升高，表明正反交雜種因Chla含量降低Chlb下降幅度更大，類胡蘿卜素(Caro)含量也相應(yīng)地降低，但Caro/Chl未發(fā)生明顯改變;異源四倍體新種Chla、Chlb和Chl含量也顯著降低，但Chla/Chlb和Caro/Chl變化不明顯。以上研究表明正反交雜種和異源四倍體幼葉黃化并非光合色素組分改變引起，而是因Chl含量減少引起

4、。
　　功能葉中，正反交雜種光合色素含量與組分和栽培黃瓜基本一致，葉片恢復(fù)綠色;但異源四倍體Chla、Chlb和Chl含量仍低于雙親，但色素組分未見明顯變化，葉片呈黃綠色。
　　超微結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，正反交雜種和異源四倍體黃化幼葉中，質(zhì)體呈現(xiàn)囊泡狀，葉綠體數(shù)、基粒數(shù)和基粒片層數(shù)與雙親存在明顯差異;復(fù)綠后，只有基粒片層數(shù)與雙親存在差異。
　　2.甜瓜屬新種質(zhì)葉綠素合成與代謝研究
　　葉綠素合成前體物質(zhì)含量結(jié)果顯示，正交

5、雜種受阻于原葉綠素酸酯(Pchlide)→Chla過(guò)程，反交雜種受阻于膽色素原(PBG)→尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)過(guò)程，說(shuō)明正交雜種和反交雜種間葉綠素合成代謝受限步驟存在一定差異;異源四倍體受阻于糞卟啉原Ⅲ(CoprogenⅢ)→原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)過(guò)程中。復(fù)綠功能葉中，3個(gè)新種質(zhì)前體物質(zhì)含量與雙親未見明顯差異。
　　黃化幼葉中，3個(gè)新種質(zhì)葉綠素酶(Chlase)活性與雙親未見明顯差異，說(shuō)明葉綠素降解不是引起幼葉黃化的主要

6、原因。正交雜種和反交雜種復(fù)綠功能葉中，Chlase與雙親未見差異;但異源四倍體黃綠色功能葉中，Chlase活性顯著升高，說(shuō)明葉綠素降解是造成其葉綠素含量降低的主要原因。
　　對(duì)反交雜種葉綠素合成受阻部位及前面的氨基乙酰脫氫酶（ALAD）和膽色素原脫氨酶(PBGD)活性測(cè)定顯示，黃化幼葉中，PBGD活性顯著降低，說(shuō)明反交雜種因PBGD活性下降影響了PBG→UrogenⅢ轉(zhuǎn)化;ALAD活性有所升高，說(shuō)明ALAD活性因δ-氨基乙酰丙酸(

7、ALA)生物合成量加大而上升。復(fù)綠功能葉中，反交雜種ALAD和PBGD活性與雙親差異不明顯。
　　對(duì)異源四倍體葉綠素合成受阻部位及前面的ALAD、PBGD、糞卟啉原Ⅲ氧化酶(CPOX)及原卟啉原Ⅸ氧化酶(PPOX)的活性測(cè)定顯示，PPOX活性顯著降低，說(shuō)明其葉綠素生物合成因PPOX活性降低影響了原卟啉原Ⅸ(ProtogenⅨ)→ProtoⅨ轉(zhuǎn)化。ALAD和PBGD與雙親未見明顯差異，但CPOX活性顯著升高，說(shuō)明CoprogenⅢ→

8、ProtogenⅨ轉(zhuǎn)化并未受阻。
　　3.黃瓜POR在正交和反交雜種中表達(dá)分析
　　從正交雜種、反交雜種及栽培黃瓜中克隆了846bp的POR編碼區(qū)序列片段。與栽培黃瓜進(jìn)行了序列比對(duì)，發(fā)現(xiàn)正交雜種發(fā)生了6個(gè)堿基置換，反交雜種發(fā)生了3個(gè)堿基置換。進(jìn)化樹分析，反交雜種與栽培黃瓜親緣關(guān)系更近。qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)，在正交和反交雜種黃化幼葉、復(fù)綠功能葉和老葉中均檢測(cè)到POR表達(dá)。新生黃化葉和復(fù)綠功能葉中，正交和反交雜種POR表達(dá)水平

9、均低于栽培黃瓜，并且反交雜種表達(dá)水平高于正交雜種，老葉中正交雜種、反交雜種與栽培黃瓜表達(dá)水平接近。
　　4.甜瓜屬正交和反交雜種光合特性分析
　　在整個(gè)試驗(yàn)期間，甜瓜屬正反交雜種凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)均低于雙親，但胞間CO2濃度(Ci)有所升高。正反交雜種PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）與雙親無(wú)顯著差異，PSⅡ光合電子傳遞量子效率(ФPSⅡ)明顯降低，其變化趨勢(shì)與光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)相一致

10、，非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)明顯加強(qiáng)。核酮糖1，5-二磷酸羧化/加氧酶（Rubisco）活性、Rubisco最大羧化速率(Vcmax)和最大電子傳遞速率(Jmax)在正反交雜種中有所降低。研究還發(fā)現(xiàn)在定植中后期，正反交雜種在Pn、Gs、ФPSⅡ、qP、qN和Vcmax上表現(xiàn)出一定的差異，說(shuō)明了甜瓜屬種間雜交存在正反交差異。
　　5.甜瓜屬不同倍性異源多倍體光合特性分析
　　以不同倍性的甜瓜屬二倍體種間正交雜種、異源三倍體和異源