棉花溫敏雄性不育的細胞學(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”為試驗材料，分別從形態(tài)學(xué)、細胞學(xué)、生理生化及分子生物學(xué)等方面進行了深入、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；通過細胞學(xué)研究，明確了棉花溫敏雄性不育敗育的主要時期和敗育特征；通過生理生化指標(biāo)的分析，闡明了棉花溫敏雄性不育敗育的生理生化機理；通過分子標(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照“D7"小，兩者在鮮重、花瓣長度、花瓣寬度、花瓣長×寬、花絲長度、苞葉長度、苞葉寬度及苞葉長×寬等形態(tài)學(xué)性狀間差異明顯。另外，在生長后期，“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、通過壓片和石蠟切片等細胞學(xué)分析方法，我們對棉花溫敏雄性雄性不育系“特棉S-1”進行了細胞學(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)，花粉母細胞退化、花粉母細胞無胼胝質(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)上與對照不存在顯著差異，說明其光合作用、呼吸作用與對照相比正常。 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、淀粉含量均比對照“D7”低，其差異達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照低，而游離氨基酸含量則比對照明顯高，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”中也顯著比對照低，這可能是導(dǎo)致“特棉S-1”溫敏雄性不育的一個非常重要的原因，也是其突出的敗育指標(biāo)。 7、棉花溫敏雄性不育系的SOD酶活性明顯比對照低，而POD活性及MDA含量明顯比對照高，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的含量顯著比對照高，ZR和GAs的含量

6、則比對照顯著低，而ABA的含量在兩者之間無顯著差異，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期和敗育特征。細胞學(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，而花粉母細胞退化、花粉母細胞無胼胝質(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，為棉花溫敏雄性不育基因的定位、克隆提供了一個比較準(zhǔn)確的分子記號，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