兩個(gè)早稻品種耐熱性生理及分子遺傳基礎(chǔ)的研究.pdf

1、本文以抽穗揚(yáng)花期對(duì)溫度敏感、且在耐熱性方面具有顯著差異的兩個(gè)早稻品種耐熱品種996及熱敏感品種4628為材料，通過人工氣候室控溫(8：00-17：00,37℃，17：00-8：00，30℃)，并以自然常溫為對(duì)照，從水稻耐熱性的生理、分子遺傳等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。另外，在生化和細(xì)胞學(xué)方面進(jìn)行了研究。獲得結(jié)果如下： (1)高溫脅迫對(duì)水稻花器官有影響，耐熱性不同的品種間存在著顯著差異。高溫脅迫下水稻的花藥開裂系數(shù)、花粉活力、花粉萌發(fā)率

2、和柱頭上花粉粒數(shù)比常溫條件下的低；兩種溫度條件下，耐熱品種996的花藥開裂系數(shù)、花粉活力、花粉萌發(fā)率和柱頭上花粉粒數(shù)變化幅度小于熱敏感品種4628，差異達(dá)極顯著水平，表明高溫下耐熱品種能保持較好的花粉散落特性和花粉萌發(fā)特性；進(jìn)一步的分析表明，花藥開裂系數(shù)與柱頭上花粉粒數(shù)，花粉活力與結(jié)實(shí)率呈顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為：r=0.8476*，r=0.9908*)。 (2)水稻劍葉中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化

3、物酶(POX)和抗壞血酸過氧化物酶(AsA-POX)活性在高溫脅迫初期均有明顯增加，爾后快速下降。兩種溫度條件下，耐熱品種996劍葉中SOD、CAT、POX和AsA-POX變幅大于熱敏感品種4628；熱敏感品種4628劍葉中硫代巴比妥酸反應(yīng)產(chǎn)物(TBARS)含量和膜透性變幅大于耐熱品種996；劍葉中超氧陰離子(O2·-)產(chǎn)生速率和過氧化氫(H2O2)含量隨著高溫脅迫時(shí)間延長而增加，其增幅熱敏感品種4628大于耐熱品種996，且葉片內(nèi)O2

4、·-產(chǎn)生速率和H2O2含量分別與TBARS積累呈顯著正相關(guān)(耐熱品種996相關(guān)系數(shù)分別為r=0.992**和r=0.8731*，熱敏感品種4628相關(guān)系數(shù)分別為r=0.9731**和r=0.9687**)。 (3)高溫使水稻劍葉葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和非結(jié)構(gòu)碳水化合物含量下降，胞間CO2濃度和蒸騰速率升高。光合作用受到一定程度的影響。耐熱品種996在高溫下仍能維持較高的葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和非結(jié)構(gòu)碳水化合物

5、含量和較低的胞間CO2濃度、蒸騰速率，對(duì)高溫逆境適應(yīng)性較強(qiáng)。 (4)高溫影響植物體正常氮代謝。隨著高溫脅迫加重，水稻劍葉中硝酸還原酶活性和可溶性蛋白質(zhì)含量下降，熱穩(wěn)定蛋白含量、游離脯氨酸含量和游離氨基酸含量上升，爾后有所下降。兩種溫度條件下，耐熱品種996具有較高的硝酸還原酶活性、可溶性蛋白質(zhì)含量和較低的熱穩(wěn)定蛋白含量、游離脯氨酸含量和游離氨基酸含量，脅迫結(jié)束后能較快恢復(fù)到正常水平。 (5)高溫對(duì)水稻劍葉的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)和

6、超微結(jié)構(gòu)有影響，品種間存在顯著差異。耐熱品種996葉片中脈維管束發(fā)達(dá)，特別是木質(zhì)部導(dǎo)管發(fā)達(dá)，整片葉總維管束數(shù)目多；葉肉細(xì)胞排列緊密；氣孔開度和氣腔小，部分氣孔呈關(guān)閉狀態(tài)；葉綠體被膜還比較清楚，基粒類囊體片層緊湊，排列整齊，基質(zhì)片層清楚可見；線粒體受傷害??；細(xì)胞核結(jié)構(gòu)保持完整。而熱敏感品種4628維管束相對(duì)不發(fā)達(dá)，氣孔通常開放，葉肉細(xì)胞排列疏松；葉綠體被膜變得模糊，類囊體片層松散，排列紊亂，基質(zhì)片層模糊不清，葉綠體內(nèi)部出現(xiàn)數(shù)目多、體積大的

7、嗜餓顆粒；線粒體膜出現(xiàn)大小不同程度地?cái)嗔?、解體，甚至變得模糊不清；細(xì)胞核受到破壞，核膜大部分?jǐn)嗔?，界面變得模糊不清，核?nèi)出現(xiàn)許多染色較深的纖維狀顆粒。 (6)研究了各成份變化(模板、引物、dNTP、Taq酶、退火溫度和循環(huán)次數(shù))對(duì)SSR-PCR結(jié)果的影響，通過對(duì)SSR反應(yīng)體系的優(yōu)化，最終確定SSR-PCR的最佳反應(yīng)體系為：在25ul反應(yīng)體系中MgCL22.0mM，Taq酶1U，dNTP0.1mmol/L，模板DNA50ng，引物

8、濃度0.9umol/L。反應(yīng)程序：95℃預(yù)變性3min，94℃變性30sec，58℃退火40sec，72℃延伸1min20sec，72℃延伸10min，共35個(gè)循環(huán)。 (7)以耐熱品種996/熱敏感品種4628F2的279個(gè)單株為群體，以高溫條件與自然適溫條件下結(jié)實(shí)率差值作為衡量水稻耐熱性指標(biāo)，對(duì)親本、F1和F2群體各單株進(jìn)行耐熱性鑒定。結(jié)果表明，開花期結(jié)實(shí)率呈連續(xù)正態(tài)分布，表明水稻開花期耐熱性是受多基因控制的數(shù)量性狀。

9、 (8)用200對(duì)SSR引物對(duì)耐熱品種996和熱敏感品種4628進(jìn)行篩選，共篩選出在兩者間有擴(kuò)增差異的引物61對(duì)，占30％，選用10個(gè)極端高結(jié)實(shí)單株和10個(gè)極端低結(jié)實(shí)單株的DNA組成抗、感池，用上述61對(duì)引物對(duì)抗、感池和兩親本同時(shí)進(jìn)行篩選，篩選出兩對(duì)在耐高溫親本996、耐高溫池與熱敏感親本4628、感敏感池之間表現(xiàn)多態(tài)性的SSR引物RM3735和RM3586，并用這兩對(duì)引物對(duì)279株F2單株進(jìn)行驗(yàn)證，通過單標(biāo)記分析法，初步認(rèn)為染色體4和