化学杀雄剂诱导小麦雄性不育系的物质代谢及光合特性研究

论文摘要

本试验利用SN02-3和SN05-3两个基因型小麦,在大田条件下利用新型化学杀雄剂BAU-9403诱导其完全雄性不育,对其不同生长发育时期的光合特性及光合产物的积累和转运进行分析研究,探讨CHA小麦雄性不育类型生产杂交种子籽粒皱缩不饱满的原因。并通过对CHA诱导的不育株及正常植株的籽粒醇溶蛋白进行A-PAGE分析,以寻找与CHA雄性不育有关的特异多肽片段。结果如下:1.在旗叶叶绿素含量上,化杀植株药剂反应明显,花后30d以内旗叶相对叶绿素含量低于正常植株,差异显著。花后35dCHA化杀植株旗叶中部仍为绿色,叶绿素相对含量为6.5810.33,而正常植株旗叶已完全失绿;2.净光合速率方面,两个品系CHA不育系表现不同。抽穗期,SN02-3化杀植株的Pn值最低,仅为11.73μmol CO2·m-2·s-1。SN05-3的化杀植株旗叶的在灌浆初期以前Pn一直处于较高水平,但后期下降幅度最大,降为14.3011.31μmol CO2·m-2·s-1,比其正常植株低0.711.44μmol CO2·m-2·s-1,但差异不显著,说明CHA并未影响植株的Pn,旗叶仍具有较强的光合产物生产能力;3.蒸腾速率的变化与气孔导度一样没有一致的变化规律,但二者的总体变化趋势相似。SN05-3和SN02-3化杀植株从灌浆初期Gs值就处于大幅下降状态,显著低于正常株的234.0368.3和215.6300.9。正常株的Gs与化杀植株相比要高些,且变化较小,尤其是灌浆后期,仍较高(215.6234.0 mmol·m-2·s-1)。两个品系蒸腾速率的的变化不大相同,表现为:SN02-3化杀植株的Tr在整个生育过程中均低于其正常株,低幅为0.390.77μmol H2O·m-2·s-1,而SN02-3化杀植株的Tr则表现为灌浆期以前高于对正常株,而灌浆后期比正常株低0.330.91μmol H2O·m-2·s-1。化杀植株的蒸腾速率较正常株低,可能是由于化学药剂的伤害所造成的,尤其是灌浆后期,更为明显;4.化杀植株的旗叶光合产物积累和转运的研究表明,化杀植株各生育期旗叶的蔗糖含量均显著高于正常株,说明化杀植株在整个灌浆期可运输的同化物很充足,CHA对源叶的供应能力无显著影响。但灌浆后期旗叶的蔗糖含量升高,大量可用性碳水化合物滞留于叶片中,产物无法及时有效输出,在源叶中积累,从而导致叶片中蔗糖含量升高。化杀植株后期的光合产物有富余,可能因为没有及时外运,光合产物以淀粉形式储存在了旗叶中,不利于同化物向籽粒转运以形成经济学产量。CHA的使用影响了干物质从茎、叶、鞘中的输出,导致化杀植株物质输出效率较低,有较多同化物滞留源端,且对品系SN05-3的影响较大;5.对籽粒体积、含水量、干物质累积、可溶性糖、蔗糖、淀粉含量等指标进行了动态分析测定。化杀植株与正常株的籽粒扩张生长期一致,且化杀植株的单粒潜在库容大于正常株,分别高1.66μL/粒3.36μL/粒。但化杀植株籽粒的灌浆速率、灌浆持续时间要小于正常株。化杀植株籽粒对碳水化合物的转化利用能力差,淀粉积累速率显著低于正常株,收获时籽粒淀粉含量仅为正常株的69.21%和34.23%;6.化杀植株及其正常株籽粒进行A-PAGE电泳分析发现,两个品系化杀植株籽粒电泳图谱与相比正常株在α区分别多两条谱带,其他区域未见差异。从表达量来看,正常株籽粒的表达量要小于化杀植株,其原因有待进一步研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 英文缩略符号表
• 1. 引言
• 1.1 小麦杂种优势利用及获取雄性不育的途径
• 1.1.1 细胞核质互作雄性不育
• 1.1.2 化学杂交剂系统
• 1.1.3 核基因雄性不育
• 1.1.4 光温敏雄性不育系统
• 1.2 CHA 诱导小麦雄性不育机理的研究进展
• 1.2.1 细胞学研究
• 1.2.2 生理生化机理研究
• 1.2.3 蛋白质研究
• 1.3 籽粒产量影响因素
• 1.3.1 小麦光合特性的研究
• 1.3.1.1 叶绿素含量与光合速率的关系
• 1.3.1.2 气孔导度与光合作用
• 1.3.2 库源关系与籽粒产量
• 1.4 丙烯酰胺电泳技术的应用
• 1.5 试验目的及研究意义
• 2. 材料与方法
• 2.1 研究材料
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验材料采集
• 2.1.3 化学杂交剂
• 2.1.4 实验试剂
• 2.2 田间试验设计
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 光合生理指标的测定
• 2.3.2 叶绿素含量的测定
• 2.3.3 地上部干物质贮藏器官干物质量
• 2.3.4 旗叶糖含量测定
• 2.3.4.1 可溶性总糖及淀粉含量测定
• 2.3.4.2 蔗糖含量测定
• 2.3.5 籽粒指标测定
• 2.3.5.1 籽粒体积测定
• 2.3.5.2 籽粒可溶性糖、淀粉测定
• 2.3.5.3 蔗糖含量测定
• 2.3.5.4 淀粉积累量
• 2.3.6 籽粒醇溶蛋白电泳
• 2.3.6.1 醇溶蛋白提取
• 2.3.6.2 醇溶蛋白电泳方法
• 2.3.7 数据分析
• 3. 结果与分析
• 3.1 CHA 杀雄不育株形态
• 3.2 叶生理特性
• 3.2.1 旗叶叶绿素含量
• 3.2.2 旗叶光合生理
• n）'>3.2.2.1 净光合速率（P_n）
• s）'>3.2.2.2 气孔导度（G_s）
• r）'>3.2.2.3 蒸腾速率（T_r）
• 3.2.2.4 水分利用率（WUE）
• 3.2.3 干物质积累与转运
• 3.2.4 旗叶碳水化合物含量
• 3.2.4.1 可溶性总糖含量
• 3.2.4.2 蔗糖含量
• 3.2.4.3 淀粉含量
• 3.3 库器官生理特性
• 3.3.1 籽粒含水量和籽粒体积
• 3.3.2 籽粒灌浆进程
• 3.3.3 籽粒碳水化合物
• 3.3.3.1 可溶性糖含量
• 3.3.3.2 蔗糖含量
• 3.3.3.3 淀粉含量
• 3.3.4 旗叶、籽粒主要生理指标及差异比较
• 3.4 不育系醇溶蛋白分析
• 4. 讨论
• 4.1 叶生理特性分析
• 4.2 库器官生理特性分析
• 4.3 库-源平衡
• 4.4 不育系的醇溶蛋白分析
• 4.5 进一步的研究设想
• 5. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文