一个水稻黄叶突变体的光合、遗传和农学特性研究

论文摘要

利用300Gy的60Co-γ射线辐照处理保持系Ⅱ32B,获得了一个黄叶突变体ⅡB11。经与Ⅱ32A回交,育成了一个全生育期带黄叶标记的不育系黄玉A及其保持系黄玉B。本试验研究了该突变体的光合特性,利用SSR分子标记对突变基因进行了初步定位,系统分析了黄玉A的农学特性,并应用该黄叶标记不育系开展了种子生产和品种纯度鉴定方法和有效性的研究。结果如下: 1、突变体黄玉A（B）与野生型Ⅱ32A（B）的光合色素含量存在显著差异。播后20-80d,与Ⅱ32A、Ⅱ32B相比,黄玉A、黄玉B的叶绿素（Chl）含量分别减少46.3%-53.2%、43.3%-47.8%,类胡萝卜素（Car）含量分别减少21.5%-31.9%、19.7%-30.9%。Ⅱ32A（B）的Chl a/Chl b和Car/Chl比值分别为4.1和0.20左右,黄玉A（B）的则分别高达7.5和0.25左右。以黄玉A、Ⅱ32A为母本与恢复系R3027配组生产的2个F1代,其剑叶的光合色素含量及比例没有显著差异,与野生型植株相近。 2、不同时间段内测定的突变体叶片光合气体交换速率均高于野生型,黄玉A、黄玉B在13:10-13:39时的PN为18.4μmol CO2m-2s-1、18.7μmol CO2m-2s-1,分别较Ⅱ32A、Ⅱ32B增加11.7%、25.0%。不同材料的光响应曲线也存在一定差异,突变体较野生型表现较强的光合效率和耐光抑制能力。当光合光量子流量（PPFD）大于500μmol m-2s-1以上时,与Ⅱ32A、Ⅱ32B相比,黄玉A、黄玉B的净光合速率（PN）分别增加19%-28%、11%-17%,但表观量子效率（AQY）分别为0.042、0.044,与对照相近。黄玉A/R3027在PPFD大于500μmol m-2s-1以上时的PN值比Ⅱ32A/R3027的增加12%-19%;其AQY为0.054,比Ⅱ32A/R3027的增加28%。突变体的PS2最大光化学量子产量（FV/FM）、PS2有效光化学量子产量（FV′/FM′）、PS2的实际利用量子产额(ΦPS2)、非环式电子传递速率（ETR）均显著高于野生型;在吸收光能的分配上,突变体的光化学猝灭（qp）较高、非光化学猝灭（qN）较低。 3、通过亲本与其它品种的杂交F2代群体叶色分离比例分析,确定该黄叶突变属于单基因隐性遗传,突变基因暂命名为xl（t）。进一步用两个F2群体（黄玉B×Ⅱ32B和黄玉A×泥青粘）开展了与水稻SSR分子标记的连锁分析,获得了一个

论文目录

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• ABSTRACT
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• 第1章 文献综述
• 1.1 水稻的光合特性及叶绿素b突变体研究
• 1.1.1 水稻的光合特性及高光效生理育种进展
• 1.1.2 叶绿素荧光分析技术
• 1.1.3 叶绿素b突变体光合特性研究进展
• 1.2 叶色突变研究进展
• 1.2.1 叶色突变的遗传
• 1.2.2 水稻叶色突变机理研究
• 1.2.3 水稻叶色突变基因定位
• 1.3 水稻雄性不育类型和生产应用中存在的问题
• 1.3.1 水稻雄性不育类型和纯度退化原因
• 1.3.1.1 核质互作型雄性不育性
• 1.3.1.2 光温敏核不育性
• 1.3.2 保持和提高水稻不育系纯度的方法
• 1.3.2.1 遗传提纯法
• 1.3.2.2 化学杀雄法
• 1.3.2.3 生理调控法
• 1.3.2.4 标记去杂法
• 1.4 杂交水稻品种纯度鉴定技术研究进展
• 1.4.1 形态（农艺性状）鉴定
• 1.4.2 理化反应和生理特性鉴定
• 1.4.3 生化指纹图谱鉴定
• 1.4.4 DNA指纹图谱鉴定
• 1.4.5 叶色突变在杂交水稻纯度鉴定上的应用
• 1.5 论文主要研究内容和目的意义
• 第2章 水稻黄叶突变体的光合特性研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.1.2.1 光合色素含量的测定
• 2.1.2.2 光合气体交换的测定
• 2.1.2.3 叶绿素荧光参数的测定
• 2.1.2.4 数据分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同生长时期突变体光合色素含量变化
• 2.2.2 水稻三系及杂交一代光合色素含量变化
• 2.2.3 突变体净光合速率变化
• 2.2.4 突变体和杂交一代光响应曲线
• 2.2.5 突变体叶绿素荧光参数变化
• 2.3 讨论
• 第3章 水稻黄叶突变的遗传和基因定位
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.2.1 黄叶突变的遗传分析及定位群体的构建
• 3.1.2.2 DNA的提取及纯化
• 3.1.2.3 SSR分析
• 3.1.2.4 PCR产物电泳
• 3.1.2.5 数据分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 黄叶突变的遗传分析
• 3.2.2 黄叶突变的分子定位
• 3.3 讨论
• 第4章 水稻细胞质雄性不育系黄玉 A的选育和农学特性研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.1.2.1 黄玉 A的选育过程
• 4.1.2.2 花粉败育特征鉴定
• 4.1.2.3 开花习性鉴定
• 4.1.2.4 抗病性鉴定
• 4.1.2.5 杂交优势比较
• 4.1.2.6 数据分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 黄玉 A花粉败育特征
• 4.2.2 黄玉 A开花习性
• 4.2.3 黄玉 A抗病性
• 4.2.4 黄玉 A（B）主要农艺性状
• 1）性状比较'>4.2.5 杂交一代（F₁）性状比较
• 4.3 讨论
• 第5章 黄玉 A在种子生产和品种纯度鉴定上的应用研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 供试材料
• 5.1.2 试验方法
• 5.1.2.1 黄玉 A不育系繁种
• 5.1.2.2 杂交一代制种
• 5.1.2.3 黄叶标记不育系和杂交一代品种纯度鉴定
• 5.1.2.4 浙江省杂交稻种子纯度鉴定资料分析
• 5.1.2.5 数据分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 黄玉 A繁种表现
• 5.2.2 杂交一代制种表现
• 5.2.3 应用黄叶标记鉴定不育系和杂交一代品种纯度的效果
• 5.2.4 浙江省杂交水稻品种纯度鉴定结果
• 5.3 讨论
• 5.3.1 杂交水稻杂株的类型和来源
• 5.3.2 黄叶标记在杂交水稻品种纯度鉴定上的应用价值
• 参考文献
• 附录1:Introduction of a xantha mutation for testing and increasing varietal purity in hybrid rice.Field Crops Research 96（2006）:71-79
• 附录2（Paper in print）:High photosynthetic efficiency of a rice（Oryza sativa L.）xantha mutant.Photosynthetica，2006