棉花温敏雄性不育的细胞学特征、生化基础及其分子标记的研究

论文摘要

棉花是重要的经济作物。我国年杂交棉种植面积约100万公顷，为世界第一大杂交棉生产大国。棉花雄性不育在杂种优势利用中具有重要价值。1993年，湖南农业大学棉花研究所发现具有温敏雄性不育特性的不育株，经过连续8年的回交、定向选育，于2001年育成棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”。作为棉花中一种新型的雄性不育系，其败育的细胞学机理、生理生化机理以及相关的分子生物学等方面的研究仍为空白。为了探讨该材料雄性不育发生的机理，加快其利用进程，本研究以“特棉S-1”及其近等基因系“D7”为试验材料，分别从形态学、细胞学、生理生化及分子生物学等方面进行了深入、系统的研究：从形态学研究入手，找到了与棉花温敏雄不育紧密连锁的形态学标记；通过细胞学研究，明确了棉花温敏雄性不育败育的主要时期和败育特征；通过生理生化指标的分析，阐明了棉花温敏雄性不育败育的生理生化机理；通过分子标记的筛选，找到了与棉花温敏雄性不育基因紧密连锁的RAPD标记和SSR标记。主要研究结果如下： 1、形态学研究发现，棉花温敏雄性不育系花器官明显较对照“D7”小，两者在鲜重、花瓣长度、花瓣宽度、花瓣长×宽、花丝长度、苞叶长度、苞叶宽度及苞叶长×宽等形态学性状间差异明显。另外，在生长后期，“特棉S-1”出现叶片皱缩、果枝伸展缓慢、节间变短等现象，这些性状可能是与棉花温敏雄性不育性状紧密连锁的形态学标记性状。 2、通过压片和石蜡切片等细胞学分析方法，我们对棉花温敏雄性雄性不育系“特棉S-1”进行了细胞学研究，研究结果表明：“特棉S-1”败育主要发生在四分体形成期；小孢子发育的显微观察发现，花粉母细胞退化、花粉母细胞无胼胝质膜、四分体质核分裂不同步、多分孢子、花粉粒畸形、花粉粒粘连、绒毡层提前解体及药隔组织薄壁细胞的退化等为棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”的败育特征。 3、棉花雄性不育系“特棉S-1”在光合速率、呼吸速率等指标上与对照不

论文目录

• 第一章 文献综述
• 1 棉花杂种优势利用途径
• 2 棉花雄性不育的主要类型
• 2.1 细胞核雄性不育系
• 2.2 质核互作型雄性不育系
• 2.3 生态敏感性雄性不育系
• 2.4 转基因棉花雄性不育系
• 3 棉花雄性不育的细胞学机理
• 4 棉花雄性不育的生理生化机制
• 5 棉花雄性不育的分子机理
• 6 分子标记技术在棉花遗传育种中的应用
• 6.1 遗传标记及其类型
• 6.2 分子标记的类型
• 6.3 几种常用分子标记的原理及其比较
• 6.3.1 RFLP
• 6.3.2 RAPD
• 6.3.3 SSR
• 6.3.4 AFLP
• 6.3.5 ISH
• 6.4 分子标记在棉花遗传育种中的应用
• 6.4.1 研究棉花属内的种质进化及亲缘关系
• 6.4.2 研究棉花的遗传结构和多样性
• 6.4.3 遗传图谱的构建及目标基因的定位
• 6.4.4 品种指纹图谱的构建及品种（杂种）纯度鉴定
• 6.4.5 分子标记辅助育种
• 6.5 分子标记的应用前景
• 7 本研究的目的、意义和内容
• 7.1 本研究的目的、意义
• 7.2 主要研究内容
• 7.3 预期目标
• 第二章 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”的形态学、细胞学研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 形态学观察
• 1.2.2 细胞学研究
• 1.2.2.1 醋酸洋红压片
• 1.2.2.2 石蜡切片
• 2 结果与分析
• 2.1 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”的形态学特征
• 2.2 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”的细胞学机理研究
• 2.2.1 “特棉S-1”药隔维管组织的观察
• 2.2.2 “特棉S-1”小孢子发育过程
• 2.2.3 “特棉S-1”花药发育过程
• 3 讨论
• 3.1 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”形态学特征
• 3.2 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”的败育时期
• 3.3 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”的小孢子败育特征
• 3.4 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”花药败育特征
• 第三章 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”的生理、生化机理研究
• 第一节 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”的光合与呼吸作用
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 3 讨论
• 第二节 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”的糖、蛋白质代谢
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 可溶性糖含量的测定
• 1.2.2 淀粉含量的测定
• 1.2.3 可溶性蛋白含量的测定
• 1.2.4 游离氨基酸总量含量的测定
• 1.2.5 脯氨酸含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 棉花温敏雄性不育系与对照中可溶性糖含量的变化
• 2.2 棉花温敏雄性不育系与对照中淀粉含量的变化
• 2.3 棉花温敏雄性不育系与对照中可溶性蛋白含量的变化
• 2.4 棉花温敏雄性不育系与对照中游离氨基酸含量的变化
• 2.5 棉花温敏雄性不育系与对照中脯氨酸含量的变化
• 3 讨论
• 3.1 棉花温敏雄性不育系的糖代谢
• 3.2 棉花温敏雄性不育系的蛋白质代谢
• 3.3 棉花温敏雄性不育与脯氨酸的关系
• 第三节 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”与膜脂过氧化的关系
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 丙二醛含量的测定
• 1.2.2 SOD活性的测定
• 1.2.3 POD活性的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 棉花温敏雄性不育系与对照中丙二醛含量的变化
• 2.2 棉花温敏雄性不育系与对照中SOD活性的变化
• 2.3 棉花温敏雄性不育系与对照中POD活性的变化
• 3 讨论
• 3.1 棉花温敏雄性不育与膜脂过氧化的关系
• 3.2 棉花温敏雄性不育与活性氧保护酶的关系
• 第四节 棉花温敏雄性不育系“特棉S-1”与植物激素的关系
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 植物激素的提取
• 1.2.2 植物激素的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 棉花温敏雄性不育系与对照中IAA含量的变化
• 2.2 棉花温敏雄性不育系与对照中GAs含量的变化
• 2.3 棉花温敏雄性不育系与对照中ABA含量的变化
• 2.4 棉花温敏雄性不育系与对照中ZR含量的变化
• 3 讨论
• 3.1 棉花温敏雄性不育与IAA的关系
• 3.2 棉花温敏雄性不育与GAs的关系
• 3.3 棉花温敏雄性不育与ABA的关系
• 3.4 棉花温敏雄性不育与ZR的关系
• 第四章 棉花温敏雄性不育基因的分子标记
• 第一节 棉花温敏雄性不育基因连锁的RAPD标记
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 基因组DNA的提取
• 1.2.2 基因组DNA浓度及纯度的检测
• 1.2.3 棉花PCR反应体系的优化
• 1.2.4 棉花温敏雄性不育基因的RAPD标记
• 2 结果与分析
• 2.1 基因组 DNA浓度及纯度的检测
• 2.2 棉花PCR反应体系的优化
• 2.2.1 DNA模板浓度对RAPD扩增的影响
• 2+浓度对RAPD扩增的影响'>2.2.2 Mg²⁺浓度对RAPD扩增的影响
• 2.2.3 dNTPs浓度对RAPD扩增的影响
• 2.2.4 Taq酶用量对RAPD扩增的影响
• 2.2.5 引物浓度对RAPD扩增的影响
• 2.2.6 棉花RAPD分析的优化反应体系
• 2.3 棉花温敏雄性不育基因的RAPD标记
• 3 讨论
• 3.1 棉花基因组DNA浓度及纯度的检测
• 3.2 RAPD的重复性
• 3.3 棉花温敏雄性不育基因连锁RAPD标记OPD32的可靠性
• 第二节 棉花温敏雄性不育基因的SSR标记
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 基因组DNA的提取
• 1.2.2 棉花温敏雄性不育基因的SSR标记
• 2 结果与分析
• 3 讨论
• 全文总结
• 缩略词表
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介