重庆温光敏核雄不育小麦育性转换规律及不育机理研究

论文摘要

小麦杂种优势利用研究已有四十多年历史，但杂交小麦仍未能大面积应用于生产，迫切需要拓宽思路和应用新技术、新方法。重庆温光敏细胞核雄性不育小麦是近年来发现的一种新型不育系，以之为基础建立的两系法小麦杂种优势利用系统是杂种小麦继细胞质雄性不育系统和化学杀雄系统之后的第三大系统，具有诸多优点。目前对这一宝贵遗传资源的基础理论研究还非常缺乏。本论文从育性转换规律、花粉败育的细胞学基础、植物生长物质与育性转换之间的关系、APRT基因的表达等方面对其进行了研究，旨在揭示重庆温光敏细胞核雄性不育小麦的育性表达规律和育性转换机理，为温光型两系法小麦杂种优势利用提供理论根据和技术支持。主要结果如下： 1 温光敏核不育小麦的育性转换规律 连续多年的分期播种试验表明，重庆温光敏核不育小麦C49S、C050S、C010S、C338S、C412S和C404S等，通过调整播种期改变雄性器官在形成和发育过程中的温光条件，均表现出“完全不育—半不育—高度可育”的育性转换特性，且在不同年份间育性转换特性稳定。在重庆，10月30日是不育临界播种期，在此之前播种表现完全不育或高度不育，自交结实率在5％以下；12月10日是其正常可育的临界播种期，在此之后播种表现正常可育，自交结实率在50％以上；11月10日至11月30日之间播种，处于半不育状态，自交结实率在5％～50％。 温光敏核不育小麦的主茎穗与分蘖之间、不同部位的小穗之间以及不同位次的小花之间育性存在差异。发育较晚的后生分蘖的结实率要稍高于主茎穗和早生分蘖；下部小穗＞中部小穗＞上部小穗；早播不育植株发育较晚的3、4位小花的结实性较好，而晚播可育植株发育较早的1、2位小花的结实率较高。这种差异主要取决于它们在育性敏感期感受的温光条件和它们在生长上的竞争能力。 通过不同发育时段的温度与自交结实率的相关性分析和人工气候箱温度控制试验表明，重庆温光敏核不育小麦的育性敏感期较长，从花粉母细胞形成期到花粉粒形成期，对低温或高温都有一定的敏感性，且前后时段的温度效应之间有累加或抵消效应；其育性对温度最敏感的时期是花粉母细胞减数分裂期。

论文目录

• 独创性声明
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• 摘要
• Abstract
• 第一章 小麦雄性不育与杂种优势利用体系研究进展及本研究的目的意义
• 第一节 小麦杂种优势利用的主要体系
• 1 小麦细胞质雄性不育三系杂交体系
• 2 小麦化学杀雄杂交体系
• 3 小麦生态遗传型雄性不育两系杂交体系
• 3.1 小麦光、温敏细胞质雄性不育两系杂交体系
• 3.2 小麦温、光敏细胞核雄性不育两系杂交体系
• 第二节 小麦温、光敏细胞核雄性不育性研究进展
• 1 小麦温、光敏细胞核雄性不育性的遗传基础研究
• 2 小麦温、光敏细胞核雄不育系花粉败育的细胞学研究
• 3 小麦温、光敏细胞核雄性不育系的育性转换研究
• 第三节 小麦雄性不育性的生理生化机理研究进展
• 第四节 本论文的主要研究内容和目的意义
• 第二章 重庆温光敏核不育小麦的育性转换规律研究
• 第一节 温光敏核不育小麦田间分期播种的育性表现
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 田间分期播种
• 1.3 育性鉴定
• 2 结果与分析
• 2.1 小麦温光敏核不育系和常规对照品种在不同播种期的花粉育性
• 2.1.1 常规对照品种在不同播种期的花粉育性表现
• 2.1.2 温光敏核不育小麦在不同播种期的花粉育性表现
• 2.2 小麦温光敏核不育系和常规对照品种在不同播种期的自交结实率
• 2.2.1 常规对照品种在不同播种期的结实率表现
• 2.2.2 温光敏核不育小麦在不同播种期的结实率表现
• 2.3 温光敏核不育小麦田间分期播种的育性稳定性及育性转换的临界播种期
• 2.4 温光敏核不育小麦在气温异常年份田间分期播种的育性表现
• 2.5 不同分蘖、小穗部位及小花位次对育性的影响
• 2.5.1 温光敏核不育小麦不同分蘖育性的差异
• 2.5.2 温光敏核不育小麦不同部位小穗育性的差异
• 2.5.3 温光敏核不育小麦不同位次小花育性的差异
• 第二节 温光敏核不育小麦人工气候箱温光处理的育性表现
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 人工气候箱温度和光照控制试验
• 1.2.1 温度控制试验
• 1.2.2 温度和日照长度联合控制试验
• 1.2.3 人工气候箱光照强度控制试验
• 1.3 育性鉴定
• 2 结果与分析
• 2.1 人工气候箱温度处理试验结果分析
• 2.2 人工气候箱温度和日照长度联合处理试验结果分析
• 2.2.1 药隔到开花期温度和日长处理对自交结实率的效应值分析
• 2.2.2 不同时段的温度和日长处理对自交结实率的效应值分析
• 2.3 光照强度对温光敏核不育小麦育性转换的影响
• 第三节 温光敏核不育小麦育性转换的温度敏感期及临界值研究
• 1 材料与方法
• 1.1 参试材料
• 1.2 研究方法
• 1.2.1 温光敏核不育小麦的育性敏感期分析
• 1.2.2 温光敏核不育小麦育性转换的温度临界值分析
• 2 结果与分析
• 2.1 温光敏核不育小麦自交结实率与温光综合因素的相关性分析
• 2.2 温光敏核不育小麦自交结实率与温度指标的相关性分析
• 2.3 温光敏核不育小麦发育时段的温度和日长与自交结实率的相关性比较
• 2.4 温光敏核不育小麦育性转换的温度临界值分析
• 第四节 本章讨论
• 1 温光敏细胞核雄性不育小麦的育性转换表现
• 2 温光敏细胞核雄性不育小麦的温度敏感期和临界值
• 3 光照长度和强度对温光敏核不育小麦育性转换的影响
• 第五节 本章结论
• 第三章 重庆温光敏核不育小麦花粉败育的细胞学研究
• 第一节 温光敏核不育小麦花粉败育的细胞学观察
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 温光敏核不育小麦花粉母细胞减数分裂过程观察
• 2.2 温光敏核不育小麦小孢子发育过程观察
• 第二节 温光敏核不育小麦雄性细胞发育进程与植株外部形态指标的对应关系
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 第三节 本章结论和讨论
• 1 结论
• 2 讨论
• 第四章 重庆温光敏核不育小麦育性转换与激素之间关系的研究
• 第一节 育性敏感期花药中内源激素与育性转换之间关系的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 花药中内源激素含量的测定
• 1.3 育性鉴定
• 2 结果与分析
• 2.1 试验材料温光敏核不育小麦和对照Ⅱ优726的育性表现
• 2.2 温光敏核不育小麦和对照植株花药中内源激素含量
• 2.2.1 温光敏核不育小麦不育株与可育株以及对照植株花药中IAA含量
• 3含量'>2.2.2 温光敏核不育小麦不育株与可育株以及对照植株花药中GA₃含量
• 2.2.3 温光敏核不育小麦不育株与可育株以及对照植株花药中ABA含量
• 2.2.4 温光敏核不育小麦不育株与可育株以及对照植株花药中ZR含量
• 2.2.5 温光敏核不育小麦不育株与可育株以及对照植株花药中内源激素的比例
• 3 小结
• 第二节 温光敏核不育小麦花药中激素水平的动态变化研究
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 育性鉴定
• 1.3 内源激素含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 试验材料C412S和对照CK412的育性表现
• 2.2 C412S不育与可育植株花药中IAA水平的动态变化
• 3水平的动态变化'>2.3 C412S不育与可育植株花药中GA₃水平的动态变化
• 2.4 C412S不育与可育植株花药中ZR的动态变化
• 2.5 C412S不育与可育植株花药中ABA的动态变化
• 2.6 C412S不育与可育植株花药中JA的动态变化
• 3 小结
• 第三节 温光敏核不育小麦花药中生长素代谢酶活性的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 测定方法
• 1.2.1 酶液提取
• 1.2.2 IAA-氧化酶活性测定
• 1.2.3 IAA-过氧化物酶活性测定
• 1.2.4 过氧化物酶活性测定
• 1.2.5 醛氧化酶活性测定
• 2 结果与分析
• 2.1 温光敏核不育小麦花药中IAA-氧化酶活性的动态变化
• 2.2 温光敏核不育小麦花药中IAA-过氧化物酶活性的动态变化
• 2.3 温光敏核不育小麦花药中过氧化物酶活性的动态变化
• 2.4 温光敏核不育小麦花药中醛氧化酶活性的动态变化
• 3 小结
• 第四节 激素调控对温光敏核不育小麦育性转换的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 外源化学物质对激素的调控
• 1.3 育性鉴定
• 2 结果与分析
• 2.1 外源IAA对温光敏核不育小麦育性转换的调控
• 3对温光敏核不育小麦育性转换的调控'>2.2 外源GA₃对温光敏核不育小麦育性转换的调控
• 2.3 外源ABA对温光敏核不育小麦育性转换的调控
• 2.4 乙烯调控对温光敏核不育小麦育性转换的影响
• 第五节 本章讨论
• 1 生长素与雄性不育的关系
• 2 赤霉素与雄性不育的关系
• 3 脱落酸与雄性不育的关系
• 4 细胞分裂素与雄性不育的关系
• 5 乙烯与雄性不育的关系
• 6 茉莉酸（JA）与雄性不育的关系
• 7 小麦雄性不育系育性稳定性的化学调控
• 第六节 本章结论
• 第五章 重庆温光敏核不育小麦APRT基因的表达研究
• 第一节 温光敏核不育小麦APRT基因的表达差异研究
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 幼穗材料取样与发育时期和育性的鉴定
• 1.2.2 总RNA的提取和cDNA的合成
• 1.2.3 APRT1和APRT2基因的半定量RT-PCR分析
• 2 结果与分析
• 2.1 温光敏核不育小麦和常规对照幼穗中APRT1基因的半定量RT-PCR分析
• 2.2 温光敏核不育小麦和常规对照幼穗中APRT2基因的半定量RT-PCR分析
• 第二节 温光敏核不育小麦APRT1基因的序列分析
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 目的片段的扩
• 1.2.2 目的片段的克隆
• 1.2.3 目的片段的序列测定
• 2 结果与分析
• 第三节 本章讨论与结论
• 第六章 结论
• 1 结论
• 1.1 温光敏核不育小麦的育性转换规律
• 1.2 温光敏核不育小麦花粉败育的细胞学研究
• 1.3 温光敏核不育小麦的育性转换与激素之间的关系
• 1.4 温光敏核不育小麦APRT基因的RT-PCR表达分析
• 2 特色与创新
• 主要缩略词
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 攻读博士学位期间主持和参加的主要科研项目