水稻脆茎和卷叶突变体的解剖和化学特性及其生理生态学特征

论文摘要

创制和建立水稻饱和突变体库、建立突变体研究体系、定位和克隆不同发育和生理途径的基因及获取高产、优质、多抗、高效和环境友好型新品种（系）将是水稻的研究重点。本研究对来源于γ-射线照射诱导产生的两个水稻典型性状突变体——水稻脆茎和卷叶突变体维管束解剖结构、细胞壁化学成分沉积特点、以及植株个体生理生态特征进行了研究。脆茎是一个重要的农艺性状,在农业活动中可作为动物饲料,具有潜在的应用价值,但其发育机制尚不清楚。与野生型（WT,wild type）相比,脆茎突变体（bcm,brittleness culm mutant）具有较大的茎维管束间距、较薄的茎壁厚以及较低的叶维管束间距和叶片厚度。在脆茎突变体中,叶维管束鞘细胞与全维管束的比例以及全维管束面积和叶维管束鞘细胞面积减小,而木质部和韧皮部与全维管束的比例升高。傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析及进一步组织化学和生理测定结果表明,叶细胞壁成分如果胶质、木质素、纤维素和木栓质等结构与沉积水平的改变与水稻脆性突变密切相关。然而,水稻脆茎突变体的叶片光合动态和质外体运输能力与野生型相比并无明显差异。这些研究结果表明,叶维管束解剖结构及细胞壁化学特性的显著变化参与了水稻脆性突变,而主要生理生态特性指标如光合作用和质外体运输能力等与水稻脆性突变无密切关系。本脆性突变体的生物量与野生型相比并没有明显差别甚至表现为少量增加,本研究结果为该突变体在生产实践中的应用提供了理论依据。卷叶被看成是水稻的理想性状,在生产上有巨大潜力。在本研究中,与野生型相比,水稻卷叶突变体（rlm,rolling leaf mutant）的叶全维管束和木质部面积增加,木质部与全维管束和木质部与韧皮部比例较高,而叶片泡状细胞面积和宽度则较低。傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析显示卷叶突变体叶细胞壁成分沉积水平与野生型差异显著,其叶细胞壁蛋白质和多糖含量与野生型相比显著降低。生理生化测定结果还发现卷叶突变体的果胶质含量也明显降低。对分别处于灌浆期、乳熟期、晚熟期这三个生长时期的植株叶片光合动态的分析表明,水稻卷叶突变体的光合速率降低,而气孔导度和胞间CO2浓度与野生型相比升高。此外,表征质外体运输能力的PTS荧光测定结果显示,卷叶突变体的荧光强度与野生型相比降低了11%。上述结果表明,叶片解剖和化学特性的改变,如蛋白质、果胶质和其他叶细胞壁多糖成分的减少等,参与了水稻卷叶突变,并影响了植株光合动态和质外体运输能力。

论文目录

• 目录
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• 常用缩写词
• 第一章 前言
• 一、水稻突变体的诱变方法
• 1.1 自发突变
• 1.2 物理、化学诱变
• 1.3 插入突变法
• 1.3.1 T-DNA插入法
• 1.3.2 转座子法
• 二、突变的机制
• 2.1 直接作用于DNA模板
• 2.2 碱基类似物诱变
• 2.3 移码突变
• 2.4 转座成分的致突变作用
• 2.5 紫外线等的致突变作用
• 三、水稻突变体的数量
• 四、水稻突变体的分类
• 五、突变在水稻种质资源改良上的应用
• 5.1 构建丰富的水稻基因资源库
• 5.2 实现分子育种的重要物质基础
• 六、展望
• 6.1 创制和建立水稻饱和突变体库
• 6.2 建立突变体研究体系
• 6.3 重要基因的克隆
• 6.4 为分子育种提供物质基础
• 七、本研究的目的意义
• 7.1 水稻脆茎突变体的研究现状及意义
• 7.2 水稻卷叶突变体的研究现状及意义
• 第二章 水稻脆茎突变体的解剖与化学特性及其生理生态学特征
• 1.前言
• 2.材料和方法
• 2.1 植物材料和生长条件
• 2.2 光学显微和组化分析
• 2.3 提取细胞壁和化学测定
• 2.4 PTS荧光测定
• 3.结果
• 3.1 维管束组织的形态学和解剖学特征
• 3.2 茎和叶细胞壁化学特征
• 3.3 光合动态和质外体运输能力分析
• 4.讨论
• 第三章 水稻卷叶突变体的形态解剖、化学与生理生态学特征
• 1.前言
• 2.材料和方法
• 2.1 植物材料和生长条件
• 3.结果
• 3.1 维管束的形态学和解剖学特征
• 3.2 叶细胞壁的化学特征
• 3.3 光合动态和质外体运输能力
• 4.讨论
• 参考文献
• 硕士期间研究成果及参与的科研工作
• 致谢