不同小麦雄性不育类型光合特性的比较研究

论文摘要

本研究利用2套同核异质的K、T、V、CHA型不育系及其保持系,对其不同生育时期净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、水分利用率（WUE）、光量子通量密度（PFD）、细胞间隙CO2浓度（Ci）、大气CO2浓度（Ca）、气孔限制值（Ls）、叶片温度（Ti）、大气温度（Ta）等光合、生理参数的日变化及其差异进行比较研究,探讨不同小麦雄性不育类型的胞质效应;并对K、T、V、CHA型不育系及其保持系净光合速率（Pn）与相关生理、环境因子间的关系及变化趋势进行分析研究,以探讨影响不同小麦雄性不育类型光合速率的生理、环境因子。试验通过利用CIRAS-Ⅰ型光合仪对供试材料4个生育时期（抽穗期、开花期、灌浆中期和灌浆后期）的旗叶净光合速率及其相关的光合、生理参数（气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、水分利用率WUE、光量子通量密度PFD、细胞间隙CO2浓度Ci、大气CO2浓度Ca、叶片温度Ti、大气温度Ta和气孔限制值Ls）进行测定,并采用SAS软件对试验数据进行相关、通径和回归分析。主要研究结果如下:1. K、T、V、CHA型不育系及其保持系净光合速率的日变化均呈双峰曲线,有明显的光合“午休”现象, Pn与Gs、Ci的相关系数分别为0.8187、0.8136,呈显著正相关（r0.05=0.8110）,与Ls的相关系数为-0.8496,呈显著负相关（r0.05=0.8110）,Pn的午间下降伴随着Gs、Ci的下降和Ls的升高,表明Pn的午间下降主要受气孔因素限制。2.与保持系的Pn值相比,CHA型和K、T、V型不育系分别降低0.88、2.76、3.30和2.04μmol CO2 m-2 s-1,产生不同程度的负效应,尤以T型和K型最明显。3.在水分利用率上,K、T、V型不育系较保持系降低0.94～1.54μmol CO2 mmol-1 H2O,负效应显著;CHA型不育系较保持系低0.36μmol CO2 mmol-1 H2O,差异不显著,说明化学杂交剂（CHA）对旗叶水分利用率无明显的不良影响。4. K、T、V、CHA型不育系及其保持系的Pn、Gs与Tr均在开花期达到最大值,Pn与Gs、Tr的r=0.9305～0.9677、0.8081～0.9068,呈显著（r0.05=0.754）或极显著（r0.01=0.874）正相关。5. K、T、V型不育胞质对旗叶Pn、Gs和WUE产生了不同程度的负向效应,CHA明显降低了旗叶Tr,而对WUE无不良影响。从开花期到灌浆期,各不育类型Pn与Gs、Ci的变化趋势相同,与Ls相反,表明其Pn的变化主要受气孔因素限制。6. K、T、V、CHA不育类型Pn变化与各生理、环境因子变化的回归关系显著,R2= 0.9658。7. K、T、V、CHA不育类型Pn最主要的直接影响因子是Gs（直接通径系数为0.4943～0.6774）,Tr、PFD和Ta对K、T型不育系Pn也有较大影响,PFD和Ca对V型不育系Pn的影响显著,Ci是限制CHA型不育系旗叶Pn的另一主要因子,其差异均达显著水平。8. Pn值因母本基因型的不同而异,冀5418及相应不育系的Pn值较太911289的高,差异达显著或极显著水平。因此,选择优势效应大的保持系回交,有利于降低不育胞质对小麦光合功能的负效应。9.透射电镜观察分析结果表明,K、V、T冀5418不育系较其保持系在叶绿体数目、基粒数目、基粒片层发育程度、淀粉粒数目和叶绿体形态上存在差异,导致不育类型小麦光合速率较其保持系较低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 英文缩略表
• 1 引言
• 1.1 小麦细胞质雄性不育机理的研究
• 1.1.1 细胞学研究
• 1.1.2 生理生化研究
• 1.1.3 分子生物学研究
• 1.1.4 叶绿体和线粒体与细胞质雄性不育性
• 1.2 CMS 的载体
• 1.2.1 质粒DNA 与CMS
• 1.2.2 mtDNA 与CMS
• 1.2.3 ctDNA 与CMS
• 1.3 细胞质雄性不育的“三系”配套及其应用
• 1.4 几种重要的CMS 类型
• 1.4.1 T 型细胞质雄性不育类型
• 1.4.2 K、V 型细胞质雄性不育类型
• 1.4.3 光温敏雄性不育
• 1.4.4 其它质核互作型雄性不育
• 1.5 分子标记在小麦CMS 中的应用
• 1.5.1 小麦恢复基因的染色体定位
• 1.5.2 小麦可育基因的定位研究
• 1.5.3 细胞质雄性不育（CMS）机理研究
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设计
• 2.3 测定项目与方法
• 2.3.1 光合、生理参数的测定
• 2.3.2 透射电镜的制样和观察
• 2.4 统计方法
• 3 结果与分析
• 3.1 光合、生理参数日变化及相互关系
• 3.1.1 光合、生理参数的日变化
• 3.1.1.1 Pn 的日变化分析
• 3.1.1.2 Tr 和WUE 的日变化
• 3.1.1.3 PFD 和Ca 的日变化
• 3.1.1.4 Ta 和Ti 的日变化
• 3.1.1.5 Gs、Ci 和Ls 的日变化
• 3.1.1.5.1 Gs 的日变化
• 3.1.1.5.2 Ci 和Ls 的日变化
• 3.1.2 Pn 与其他参数的相关性
• 3.2 不同不育类型光合、生理参数的差异分析
• 3.3 母本基因型对细胞质的反应
• 3.4 Pn 的生育期变化及差异比较
• 3.4.1 Pn 的生育期变化
• 3.4.2 不同生育期Pn 的差异比较
• 3.5 影响Pn 变化的因子分析
• 3.5.1 Gs 和Tr 的生育期变化
• 3.5.2 WUE 和PFD 的生育期变化
• 3.5.3 Ta 和Ti 的生育期变化
• 3.5.4 Ca 和Ci 的生育期变化
• 3.5.5 Ls 的生育期变化
• 3.6 Pn 与生理、环境因子的关系
• 3.6.1 相关分析
• 3.6.2 通径分析
• 3.6.3 回归分析
• 3.7 基因型的差异比较
• 3.8 核质互作效应
• 3.9 透射电镜观察分析
• 4 讨论
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文