亚麻温敏型雄性不育系生理生化特性研究

论文摘要

为明确亚麻温敏型雄性不育发生的机理,本研究以不育系1S及可育系(对照)陇亚9号植株上顶部叶片及不同发育时期的花蕾,在现蕾期、初花期、盛花期和末花期,对物质代谢、活性氧代谢和内源激素代谢的动态变化进行了研究,并讨论分析了生理生化指标与亚麻雄性不育发生的关系,结果表明:1.物质代谢与雄性育性表达的关系叶片可溶性蛋白质含量不育系高于可育系,花蕾中表现严重亏缺,说明不育系叶片可溶性蛋白质向生殖器官运输过程受阻,导致花蕾可溶性蛋白质含量的亏缺,从而影响了花药的正常代谢,导致雄性不育的发生;末花期可溶性蛋白质含量不育系和可育系相近,可能是亚麻温敏型雄性不育系育性恢复所致。叶片脯氨酸含量不育系高于可育系,花蕾中脯氨酸绝对含量很低,说明不育系花蕾中脯氨酸含量低的原因可能是营养器官或其它组织合成的脯氨酸向生殖器官运输过程受阻,也可能是花蕾本身合成和利用脯氨酸能力减弱造成的。叶片淀粉含量不育系高于可育系,花蕾中表现严重亏缺,说明正常花粉发育过程中,淀粉的代谢活跃,营养器官中的淀粉也向生殖器官运输,不育系则受到阻碍,导致花蕾中淀粉缺乏,可能与亚麻雄性不育的发生有关;末花期淀粉含量不育系和可育系相近,可能是亚麻温敏型雄性不育系育性恢复所致。2.活性氧代谢与雄性育性表达的关系无论叶片还是花蕾,H2O2和MDA含量不育系高于可育系,且花蕾中差异更显著,说明不育系中的H2O2未及时被清除,从而使膜脂过氧化程度增强,导致了亚麻小孢子的败育;同时,也说明不育系与可育系活性氧代谢的差异主要是存在于生殖器官—花蕾中。在花粉败育的主要时期,无论是叶片还是花蕾,POD活性不育系高于可育系,CAT活性和SOD活性则为不育系低于可育系,说明POD、CAT和SOD活性受到某些影响,不能有效清除体内的自由基,造成活性氧积累,这种不育系自由基代谢失调同花粉败育有关。3.内源激素代谢与雄性育性表达的关系3.1内源激素含量与雄性育性表达的关系无论是叶片还是花蕾, IAA含量不育系低于可育系,说明IAA亏缺可能造成花粉母细胞和小孢子不能得到足够的营养供应;也可能造成维管束发育异常,导致水和营养物质不能进入药室,从而代谢紊乱,从而引起花粉败育的发生。叶片ABA含量不育系高于可育系,花粉败育的主要时期,花蕾ABA含量不育系高于可育系,说明高含量的ABA导致通往花蕾的微管系统受到阻碍,不利于呼吸作用和同化物的运输,造成物质和能量的亏缺,导致小孢子不育。叶片ZR含量不育系低于可育系,花蕾ZR含量不育系高于可育系,说明不育系中ZR含量的升高造成了呼吸途径的改变和能量的亏损,从而导致小孢子的败育和雄性不育的发生。无论是叶片还是花蕾,GA3含量不育系低于可育系,因为GA3可以明显地改变碳水化合物的代谢过程,促进许多水解酶的活性,使贮存物水解,提供生长和发育所需能量,可以推测GA3含量的降低可能会影响到花药的正常发育。无论是叶片还是花蕾,JA含量不育系低于可育系,JA可能作为内源的花粉萌发调节剂抑制花粉的萌发,可以认为,JA含量在不育系的降低可能与亚麻雄性不育的发生有某种联系。3.2内源激素平衡与雄性育性表达的关系花蕾IAA/ZR、IAA/ABA、GA3/ABA和GA3/JA为不育系低于可育系,IAA/GA3、ZR/ABA、ZR/GA3、ZR/JA和ABA/JA,在花粉败育的主要时期,不育系高于可育系。说明不育系的几种内源激素的平衡发生了变化,表明植物体内的激素平衡对植株的正常发育至关重要,激素间的不平衡关系可能会导致雄性不育的发生。得出以下结论:亚麻雄性不育的发生与花蕾和叶片蛋白质、MDA、POD、内源激素等生理生化指标有关。总体来说,花蕾中蛋白质、脯氨酸和淀粉的亏缺;H2O2和MDA的过度积累,POD活性的升高,SOD和CAT活性的下降;IAA、ZR、GA3和JA含量的亏缺,以及ABA含量的过度积累,都是亚麻雄性不育的明显特征。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 第一章 文献综述
• 1 植物雄性不育
• 1.1 雄性不育的概念及应用
• 1.2 作物雄性不育类型的特性
• 1.2.1 雄性不育类型小孢子发育的特征
• 1.2.2 不育系花粉败育的原因
• 1.3 雄性不育类型生化代谢特点
• 1.3.1 物质代谢与雄性育性表达调控
• 1.3.2 活性氧系统代谢与雄性育性表达调控
• 1.3.3 植物激素与雄性育性表达调控
• 2 亚麻概述
• 2.1 亚麻的起源、传播与栽培史
• 2.2 亚麻的研究利用价值
• 2.3 亚麻雄性不育及杂种优势利用研究
• 3 本研究的目的及意义
• 第二章 亚麻温敏型雄性不育系物质代谢的研究
• 1 材料和方法
• 1.1 植物材料、种植及取材
• 1.2 物质代谢相关指标的测定
• 1.2.1 可溶性蛋白质含量的测定
• 1.2.2 脯氨酸含量的测定
• 1.2.3 淀粉含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 可溶性蛋白质含量的变化
• 2.1.1 盛花期可溶性蛋白质含量
• 2.1.2 生殖生长发育过程中可溶性蛋白质含量
• 2.2 脯氨酸含量的变化
• 2.2.1 盛花期脯氨酸含量
• 2.2.2 生殖生长发育过程中脯氨酸含量
• 2.3 淀粉含量的变化
• 2.3.1 盛花期淀粉含量
• 2.3.2 生殖生长发育过程中淀粉含量
• 3 讨论
• 第三章 亚麻温敏型雄性不育系活性氧代谢的研究
• 1 材料和方法
• 1.1 植物材料、种植及取材
• 1.2 活性氧代谢相关指标的测定
• 2O₂）含量的测定'>1.2.1 过氧化氢（H₂O₂）含量的测定
• 1.2.2 丙二醛（MDA）含量的测定
• 1.2.3 酶活性的测定
• 2 结果与分析
• 2O₂）含量的变化'>2.1 过氧化氢（H₂O₂）含量的变化
• 2O₂ 含量'>2.1.1 盛花期H₂O₂含量
• 2O₂ 含量'>2.1.2 生殖生长发育过程中H₂O₂含量
• 2.2 丙二醛（MDA）含量的变化
• 2.2.1 盛花期MDA 含量
• 2.2.2 生殖生长发育过程中MDA 含量
• 2.3 保护性酶活性的变化
• 2.3.1 过氧化物酶（POD）活性的变化
• 2.3.2 过氧化氢酶（CAT）活性的变化
• 2.3.3 超氧化物歧化酶（SOD）活性的变化
• 3 讨论
• 2O₂ 和MDA 与雄性育性表达的关系'>3.1 H₂O₂ 和MDA 与雄性育性表达的关系
• 3.2 活性氧系统保护性酶与雄性育性表达的关系
• 第四章 亚麻温敏型雄性不育系内源激素代谢的研究
• 1 材料和方法
• 1.1 植物材料、种植及取材
• 1.2 激素含量的测定
• 1.2.1 实验试剂
• 1.2.2 样品中激素的提取
• 1.2.3 样品测定
• 1.2.4 结果计算
• 2 结果与分析
• 2.1 内源激素含量的变化
• 2.1.1 生长素（IAA）含量的变化
• 2.1.2 脱落酸（ABA）含量的变化
• 2.1.3 玉米素核苷（ZR）含量的变化
• 3）含量的变化'>2.1.4 赤霉素（GA₃）含量的变化
• 2.1.5 茉莉酸（JA）含量的变化
• 2.2 内源激素平衡的变化
• 2.2.1 生长素（IAA）与玉米素核苷（ZR）比值
• 2.2.2 生长素（IAA）与脱落酸（ABA）比值
• 3）比值'>2.2.3 生长素（IAA）与赤霉素（GA₃）比值
• 3）与脱落酸（ABA）比值'>2.2.4 赤霉素（GA₃）与脱落酸（ABA）比值
• 2.2.5 玉米素核苷（ZR）与脱落酸（ABA）比值
• 3）比值'>2.2.6 玉米素核苷（ZR）与赤霉素（GA₃）比值
• 2.2.7 生长素（IAA）与茉莉酸（JA）比值
• 3）与茉莉酸（JA）比值'>2.2.8 赤霉素（GA₃）与茉莉酸（JA）比值
• 2.2.9 玉米素核苷（ZR）与茉莉酸（JA）比值
• 2.2.10 脱落酸（ABA）与茉莉酸（JA）比值
• 3 讨论
• 3.1 内源激素与雄性育性表达的关系
• 3.1.1 IAA 与雄性育性表达的关系
• 3.1.2 ABA 与雄性育性表达的关系
• 3.1.3 ZR 与雄性育性表达的关系
• 3 与雄性育性表达的关系'>3.1.4 GA₃与雄性育性表达的关系
• 3.1.5 JA 与雄性育性表达的关系
• 3.2 亚麻雄性不育系内源激素平衡的变化
• 第五章 结论
• 1 主要结论
• 1.1 亚麻温敏型雄性不育系物质代谢的变化
• 1.1.1 可溶性蛋白质含量的变化
• 1.1.2 脯氨酸含量的变化
• 1.1.3 淀粉含量的变化
• 1.2 亚麻温敏型雄性不育系活性氧代谢的变化
• 2O₂ 和MDA 含量的变化'>1.2.1 H₂O₂ 和MDA 含量的变化
• 1.2.2 保护性酶活性的变化
• 1.3 亚麻温敏型雄性不育系内源激素代谢的变化
• 1.3.1 内源激素含量的变化
• 1.3.2 内源激素平衡的变化
• 2 进一步研究的设想
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 导师简介