天然棕色棉纖維色素合成機(jī)理及其SRAP分子標(biāo)記.pdf

1、本試驗主要研究天然棕色棉纖維色素的化學(xué)成分、色素的合成地點、棉纖維發(fā)育與色素合成之間關(guān)系以及棕色棉SRAP分子標(biāo)記，以期為彩色棉育種提供依據(jù)和參考。 本文首先系統(tǒng)研究了天然棕色棉纖維色素的溶解性和純化方法，包括重結(jié)晶法、鉛鹽/銅鹽法、紙層析法和硅膠柱層析法，設(shè)計了高效率提取棕色棉纖維色素的工藝流程，通過薄層層析等方法證實了高效率純化方法得到的色素具有足夠純度。利用純化色素進(jìn)行化學(xué)性質(zhì)鑒定、波譜測定以及生理學(xué)指標(biāo)分析，推斷出天然棕

2、色棉纖維色素為縮合單寧氧化而來的醌類化合物。 分析了棕色棉纖維色素的分布規(guī)律、種皮和棉纖維中棕色素、縮合單寧變化等。結(jié)果表明：(1)棕色棉種皮中色素含量高于棉纖維中色素含量；(2)棕色棉種皮細(xì)胞色素加深期早與棉纖維細(xì)胞；(3)棕色棉沒有發(fā)育成纖維的種皮細(xì)胞顏色也是深棕色；(4)棕色棉纖維顏色深淺的主要原因是色素在纖維和種皮之間的分配比例不同；(5)棕色棉纖維靠近種皮一端的顏色最深；(6)種皮細(xì)胞中的縮合單寧含量高于棉纖維細(xì)胞中縮

3、合單寧的含量；(7)在5-30 DPA期間，棕色棉的纖維細(xì)胞和種皮細(xì)胞中的縮合單寧的含量的動態(tài)走勢是一致的，白色棉則不具有這一特征；(8)白色棉的種皮中存在著與棕色棉纖維中相同的色素；(9)棕色棉纖維顏色加深最快的時期在棉鈴脫水成熟期，此階段棉纖維細(xì)胞代謝的活力正在逐漸下降；(10)如果色素運輸?shù)嚼w維細(xì)胞中發(fā)生在25 DPA以后，就很難解釋在試驗中觀察到的色素在棉纖維上的分布特征；(11)彩色棉纖維顏色都與種皮顏色一致，棕色棉種皮顏色是

4、棕色，綠色棉種皮顏色是綠色。以此，推斷棕色棉纖維色素的合成地點在種皮細(xì)胞中。 試驗結(jié)果還表明：(1)各發(fā)育時期，每一種棕色棉纖維中或種皮中縮合單寧的含量遠(yuǎn)高于白色棉，并且棕色棉纖維色素含量越高，棉纖維中或種皮中縮合單寧的含量就越高；(2)各發(fā)育時期棕色棉纖維細(xì)胞磨碎液滴加1％FeCl<,3>(g/g)試劑，均表現(xiàn)為藍(lán)綠色，而白色棉不具有這種現(xiàn)象或很微弱；(3)成熟棉纖維的色素含量越高，5-30 DPA期問種皮細(xì)胞中的縮合單寧運輸

5、到纖維細(xì)胞中的效率就越高；(4)成熟棉纖維中色素的含量與20-25 DPA棉纖維中縮合單寧的含量、棉纖維中縮合單寧總平均含量極顯著相關(guān)。結(jié)合化學(xué)性質(zhì)鑒定的結(jié)果，說明無色的縮合單寧是棕色棉纖維色素的合成前體。 以白色棉泗棉3號為對照，測定了4種棕色棉纖維各發(fā)育階段的生化物質(zhì)組分變化的規(guī)律，結(jié)果顯示：白色棉40 DPA含水率、10 DPA還原糖高于棕色棉，30 -40 DPA還原糖含量反而比棕色棉低，白色棉20 DPA可溶性蛋白質(zhì)出

6、現(xiàn)高峰期，棕色棉相應(yīng)的蛋白質(zhì)高峰期出現(xiàn)在25 DPA，白色棉纖維生長的各階段纖維素的含量均高于棕色棉；成熟棉纖維色素的含量與10 DPA還原性糖含量、30-40 DPA纖維素含量呈負(fù)相關(guān)，達(dá)到顯著水平(p<0.05)，與35DPA還原性糖含量呈正相關(guān)，達(dá)到極顯著水平(p<0.01)，與15DPA纖維素含量呈負(fù)相關(guān)，達(dá)到極顯著水平(p<0.01)。比較了5種棉花基因組DNA提取方法，結(jié)果表明預(yù)處理除酚法可以明顯提高棉花基因組 DNA的質(zhì)量

7、。SRAP-PCR反應(yīng)體系的優(yōu)化的結(jié)果是：25 ml 反應(yīng)體系中加入25 mmol/L Mg<'2+> 2.0μl-10 mmol/L dNTPs 0.5μl-DNA模板60 ng-5U/μl TaqDNA聚合酶0.2μl-10 mmol/L 引物1.5μl。根據(jù)SRAP分子標(biāo)記，在Jaccard相似系數(shù)0.88的水平上，可以將本試驗的10個棉花品種聚為4類。 系統(tǒng)地研究了棕、綠彩色棉棉鈴生長發(fā)育動態(tài)，發(fā)現(xiàn)棉鈴動態(tài)發(fā)育過程中，多

8、數(shù)指標(biāo)棕色棉和白色棉相接近，而綠色棉棉鈴的動態(tài)發(fā)育與白色棉相差較大；棉鈴長度、鈴橫徑、種仁長度、單鈴體積都是鈴齡0-10天呈現(xiàn)直線變化，鈴齡15天達(dá)到或接近最大值；纖維長度，單鈴纖維干重鈴齡在15天以后繼續(xù)增長。 根據(jù)白色棉與棕色棉雜交后代的表現(xiàn)型，分析了天然棕色棉纖維色素的遺傳規(guī)律。自交F2代三種類型的數(shù)量為：深棕色類型62株、中棕色類型121株和白色類型78株，卡平方檢驗符合1:2:1的比數(shù)(p>0.05)。親本及雜交后代棉