棉花航天诱变农艺性状及芽黄突变材料研究

论文摘要

不同棉花品种对航天诱变的敏感性和诱变机理各不相同,本研究对10份不同棉花品种包括5份中熟棉(含2份海岛棉),5份短季棉,搭载实践八号育种卫星,而后对各航天材料及其对照的出苗率、株高、果枝数、开花期、吐絮期、铃数、突变率等农艺性状进行田间调查,比较不同特性的棉花材料对航天诱变的敏感性,对选择的航天芽黄突变材料进行形态学、细胞学、生理生化和分子标记等分析,初步探讨棉花航天诱变机理,以及棉花芽黄的生理生化基础,主要研究结果如下:(1)对10份不同特性的棉花航天诱变材料SP1/SP2代农艺性状及其突变率的调查结果表明:航天诱变能引起棉花农艺性状的改变,不同特性的棉花品种对航天诱变存在不同的敏感性,海岛棉的生理损伤大,SP1表现的明显变异较多,其中海岛棉中A3023明显变异率高达1.655%,但大多是不可遗传的变异。陆地棉主要表现在数量性状上的变异,明显变异较少,陆地棉中58中存在一株质量性状可遗传芽黄变异。同时,夏棉农艺性状比春棉的显著性变异多。(2)对航天诱变芽黄突变材料SP2代的农艺性状研究表明:芽黄不但新生真叶表现黄色,一直持续到开花结束,而且对株高,果枝数,大铃,小铃等的影响也都达显著水平,其中芽黄单株平均株高41.36cm,比对照矮15.14cm,果枝数平均11.58个,比对照少3.42个,大铃,小铃分别为7.37个,1.19个,比对照少6.42个,1.95个,表现早衰。(3)对航天诱变芽黄突变材料的叶绿体结构观察和叶绿素含量测定表明:芽黄突变新出叶叶绿体功能弱于对照,叶绿素含量远低于对照,而倒二叶叶绿体功能恢复,但叶绿素含量没有显著提高,在倒二叶叶绿体功能恢复的情况下,倒三叶叶绿素含量显著提高,说明芽黄突变首先造成叶绿体结构变异,导致叶绿素含量降低,从而表现芽黄性状。(4)对航天诱变芽黄突变材料的抗氧化酶系统酶测定和同工酶分析表明:芽黄突变材料引起棉花生理生化机制的显著变化,并且SOD/POD/CAT三者变化不一致,其中SOD/CAT和芽黄突变存在正相关,而POD和芽黄突变存在负相关,推测这可能是芽黄材料抗氧化作用的一种补偿机制。同工酶分析表明,芽黄材料POD同工酶在早期存在特异酶带,而SOD同工酶则没有特异酶带。说明芽黄在早期POD同工酶筛选有效。(5)对航天诱变芽黄突变材料的SSR分析和遗传分析表明:芽黄突变材料的SSR分子标记分析表明,芽黄突变和对照间存在多态性,芽黄突变是一种DNA水平上的变异,同时,芽黄突变和对照的正反交分析表明芽黄由核隐性基因控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 第一章 文献综述
• 1 航天育种研究进展
• 1.1 航天育种的特点
• 1.2 航天诱变的生物学效应
• 1.2.1 对生物个体的影响
• 1.2.2 细胞学水平的诱变效应
• 1.2.3 生理生化方面的诱变效应
• 1.2.4 分子水平的诱变效应
• 1.3 航天诱变的机理与理论
• 1.3.1 微重力假说
• 1.3.2 空间辐射假说
• 1.3.3 转座子假说
• 1.4 航天育种所取得的成就
• 1.4.1 育成大量植物新品种
• 1.4.2 提供大量优异的种质资源
• 1.5 航天育种存在的问题
• 2 叶色突变研究进展
• 2.1 叶色突变的来源
• 2.2 叶色突变的遗传方式
• 2.3 叶色突变的分子机制
• 2.3.1 叶绿素生物合成途径中的基因突变
• 2.3.2 血红素→光敏色素生色团生物途径中基因突变
• 2.3.3 编码其它叶绿体蛋白的基因突变
• 2.3.4 与光合系统无直接关系的基因突变
• 2.4 叶色突变的应用
• 2.4.1 叶色变异作为标记性状
• 2.4.2 作为优良种质资源
• 2.4.3 叶色突变体在植物生理学研究中的应用
• 2.4.4 叶色突变体在功能基因组学研究中的应用
• 2.5 棉花叶色突变
• 2.6 研究目的及其意义
• 第二章 航天诱变棉花的农艺性状分析
• 1 试验材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果分析
• 2.1 SP1出苗率
• 2.2 变异情况
• 2.3 航天搭载对棉花农艺性状和生育期的影响
• 3 结果与讨论
• 3.1 航天诱变棉花敏感性的分析
• 3.2 航天诱变对陆地棉的影响
• 3.3 航天诱变对海岛棉的影响
• 第三章 航天诱变芽黄突变的生物学分析
• 1 试验材料
• 2 试验用试剂与仪器设备
• 2.1 试验所用引物
• 2.2 试验所用试剂
• 2.3 试验仪器设备
• 3 试验方法
• 3.1 芽黄突变体田间农艺性状的调查
• 3.2 芽黄突变体叶绿素测定
• 3.3 芽黄突变体叶绿体结构的细胞学观察
• 3.4 芽黄突变体抗氧化酶系统酶活测定
• 3.5 芽黄突变体的SOD/POD同工酶分析
• 3.6 芽黄突变体的SSR分析
• 3.7 芽黄突变体的遗传分析
• 4 实验结果分析
• 4.1 芽黄突变对农艺性状的影响
• 4.2 芽黄突变的叶绿素变化
• 4.3 芽黄突变的细胞学观察
• 4.4 芽黄突变体抗氧化系统酶及丙二醛含量测定
• 4.5 芽黄突变的POD/SOD同工酶分析
• 4.6 芽黄突变的SSR分析
• 4.7 芽黄突变的遗传分析
• 5 结果与讨论
• 5.1 航天诱变芽黄突变材料的农艺性状及其表现
• 5.2 航天诱变芽黄突变材料的生物学效应
• 6 存在问题及后续工作设想
• 参考文献
• 致谢