离子注入后的同源四倍体多胚苗突变水稻及其生殖发育特征

论文摘要

从全球的研究现状来看，在水稻遗传改良研究领域面临着两大难题有待攻关，即怎样通过现代生物技术在现有的产量水平上更有效地利用水稻杂种优势效应和固定水稻杂种优势效应。前人的研究结果已经证实，在染色体组多倍化水平探索同源四倍体水稻的潜在价值将为水稻遗传改良找到新的研究方向。借助于离子束生物技术对同源四倍体水稻的特征特性进行有效地遗传改良是离子束生物工程中值得进一步探索的重要问题。在本项研究中以氮离子束为诱变源，通过对同源四倍体水稻品系“IR36-4X”进行离子注入后在其第二代群体内发现了1株具有多胚苗性状特征的突变株（IR36-双）。对于氮离子束注入后所导致的生物学效应及其突变体所表现的后效性值得进行深入地研究，以便寻找出突变体的表现型与其微观机理的相关性，进而为离子束生物技术的进一步完善积累研究资料。 按照系谱筛选法对多胚苗突变株及其株系进行了多代筛选，由此获得了特征特性相对稳定的株系。在此基础上，对其稳定株系的主要农艺性状、多胚苗形态特征和多胚苗性状的遗传动态进行了鉴定和考查。利用激光扫描共聚焦显微镜技术对多胚苗水稻的雌雄配子（或雌雄配子体）的发育特征、受精作用的特异性、幼胚和胚乳的发育动态等进行了系统的观察研究。本项研究所获得的研究结果主要包括如下6个方面： 1．多胚苗突变株系“IR36-双”与其原始亲本“IR36-4X”在主要农艺性状上存在着明显的差异，在植株高度、穗长、千粒重和结实率等性状上前者比后者都有所下降，其下降的百分比分别为35.41％、5.08％、15.72％和12.39％。由此可见，氮离子束注入后所诱导的性状变异涉及到多种生物学特性。 2．多胚苗突变株系“IR36-双”在双胚苗性状的表现形态上有其特异性。在同一纯合株系的群体内双胚苗的苗位包括非完全双苗和完全双苗两种类型。在非完全双苗中可以进一步划分为单胚轴单胚根双苗和单胚根异胚轴双苗这两种类型。在完全双苗中也可以进一步划分为正常双苗和异常双苗（大小苗）这两种类型。在多胚苗材料中，单胚根异胚轴双苗所占的比例相对较大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1. 水稻多倍体育种研究进展
• 1.1 同源四倍体水稻育种研究简史
• 1.2 同源四倍体水稻的诱导方法
• 1.3 同源四倍体水稻的鉴定方法
• 1.4 同源四倍体水稻的遗传特性
• 1.5 同源四倍体特性及其在生产上的利用
• 2 水稻无融合生殖与多胚苗研究进展
• 2.1 水稻无融合生殖
• 2.2 水稻多胚苗研究
• 3 被子植物生殖生物学研究进展
• 3.1 雄配子体的发育和结构研究
• 3.2 雌配子体的发育和结构研究
• 3.3 双受精作用的研究
• 4 被子植物胚囊观察方法与观察技术的改进
• 4.1 胚囊观察方法的改进
• 4.2 胚囊观察技术的改进
• 5 离子束生物技术在水稻育种上的应用
• 5.1 离子束生物技术的原理
• 5.2 离子束生物技术在水稻育种中的应用
• 6 本研究的目的意义和主要内容
• 6.1 本研究的目的意义
• 6.2 本研究的主要内容
• 第二章 同源四倍体多胚苗水稻的筛选及其遗传稳定性
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 多胚苗突变株的筛选及其株系的建立
• 2.2 “IR36-双”双胚苗苗位的观察
• 2.3 “IR36-双”主要农艺性状的调查
• 2.4 “IR36-双”遗传稳定性研究
• 3 讨论
• 图版说明
• 图版
• 第三章 同源四倍体多胚苗水稻雌配子体的发育特征
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 “IR36-双”雌配子体发育形成过程及特征
• 2.2 IR36-2X和 IR36-4X 胚囊发育形成过程及特征
• 2.3 成熟胚囊结构与育性的关系
• 3 讨论
• 3.1 胚囊结构与育性的关系
• 3.2 胚囊结构发育异常的可能机理
• 3.3 低能离子束诱变对胚囊发育的影响
• 3.4 激光扫描共聚焦显微镜在观察水稻胚囊中的应用
• 图版说明
• 图版
• 第四章 同源四倍体多胚苗水稻雄配子体的发育特征
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 “IR36-双”雄配子体发育过程与特征
• 2.2 IR36-2X和 IR36-4X正常雄配子体发育过程及败育情况
• 2.3 成熟花粉育性与结实率调查
• 3 讨论
• 3.1 花粉结构与结实率的关系
• 3.2 花粉败育类型与败育时期
• 3.3 水稻花粉败育的机制
• 图版说明
• 图版
• 第五章 同源四倍体多胚苗水稻双受精及胚胎发育特征
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 “IR36-双”正常双受精过程及胚和胚乳的发育
• 2.2 “IR36-双”异常受精及胚和胚乳的发育
• 2.3 “IR36-双”多胚苗中多胚的可能来源
• 2.4 IR36-2X和 IR36-4X双受精过程及胚和胚乳的发育过程
• 2.5 正常双受精频率与结实率的关系
• 3 讨论
• 3.1 关于花粉管进入胚囊及发生受精作用的时间
• 3.2 关于精细胞在胚囊中的移动
• 3.3 “IR36-双”多胚的来源
• 图版说明
• 图版
• 第六章 总结
• 参考文献
• 附录 I 在读期间发表的学术论文
• 致谢