木薯四倍体离体诱导与诱变材料评价研究

摘要

木薯（Manihot esculenta Crantz）是大戟科(Euphorbiaceae)木薯属（Manihot）植物，耐旱抗贫瘠，美洲、亚洲和非洲等100余个国家或地区皆有广泛种植。木薯用途广泛，可食用、饲用和加工成各种工业产品，如淀粉、酒精等。我国木薯种植面积约700万亩，年产鲜薯1000万吨左右，远远无法满足国内产业发展需求。随着酒精工业、燃料乙醇以及饲料等产业的发展，我国对木薯的需求日益增长。但是目前高产优质木薯品种格外匮乏，良种覆盖率低，比较经济效益低下。因此，高产优质的木薯品种选育对木薯产业发展格外重要。
　　多倍体育种是现今非常热门的育种手段。多倍化的物种的器官往往比原倍性植株有所增大，所以多倍体育种是木薯育种中非常重要的手段。为了探究木薯四倍体是否有成为高产优质木薯品种的潜力，本实验通过秋水仙素离体诱导木薯四倍体，并应用几种方法对诱导植株进行鉴定以及对木薯四倍体与原二倍体亲本进行各方面比较。主要得出以下结果:
　　1.秋水仙素浓度为0.1 g/L时，三个品种的大部分外植体褐化死亡。当秋水仙素浓度为0.25 g/L时，在该浓度下的外植体几乎无一存活。在三个经过秋水仙素处理的木薯品种中，华南205的存活率最低，南植199的存活率最高。本实验认为，0.05 g/L是诱导木薯四倍体的较适宜浓度。
　　2.经过流式细胞仪分析，获得18株木薯品种新选048嵌合体和20株该品种的四倍体植株，四倍体的荧光强度是二倍体的2倍。
　　3.对木薯品种新选048二倍体和四倍体进行形态学比较，发现四倍体的叶片颜色较深，叶片形态较宽圆，叶形指数比二倍体低;裂叶数，茎干粗细，内外皮颜色，薯块内外皮颜色，以及薯肉颜色没有差异。
　　4.对四倍体和二倍体的叶片的解剖结果表明:四倍体的保卫细胞比二倍体的显著增大;保卫细胞内含的叶绿体数目比二倍体的多，四倍体的气孔密度较二倍体的小。从木薯叶片的横截面解剖来看，四倍体的栅栏组织、海绵组织和上下表皮均比二倍体显著增厚，叶厚将近比二倍体厚1/3。这几项结果均达显著差异。
　　5.四倍体和二倍体的生理生化特性的比较结果表明:四倍体的叶绿素含量、含水量较二倍体增大，淀粉含量减小。光合作用的测定结果表明:四倍体的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率这几项指标较二倍体有所增强，胞间CO2浓度差异不显著。
　　6.建立了SCoT分子标记技术体系以及利用该体系筛选出了19条可适用于木薯相关研究的引物，该体系为:DNA使用量为60 ng，引物浓度为0.3μmol/L，Taq聚合酶使用量为1.5 U，Mg2+浓度为1.5mmol/L，dNTPs浓度为0.25 mmol/L，总反应体积为20μL。
　　7.通过使用SSR分子标记技术和SCoT分子标记技术探究木薯四倍体与二倍体的基因组差异，结果表明没有任何变异条带产生，即没有发现基因组差异。
　　8.对四倍体和二倍体的木薯产量进行调查，结果表明木薯四倍体的收获指数和薯数与二倍体相当，但单株薯重比二倍体下降20％，差异达到显著水平。

目录

声明

摘要

附录 英文缩略词

第一章 引言

1．1 木薯概述

1．2 秋水仙碱离体诱导多倍体概述

1．2．1 秋水仙碱简介

1．2．2 离体诱导多倍体的意义

1．2．3 影响诱导多倍体效率的因素

1．2．4 植物多倍体鉴定

1．3 木薯多倍体研究进展

1．4 本文研究的目的、意义与技术路线

1．4．1 研究的目的与意义

1．4．2 技术路线图

第二章 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 试验药品

2．3 实验设备

2．4 实验方法

2．4．1 无菌组培苗获得

2．4．2 四倍体诱导

2．4．3 四倍体鉴定

2．5 木薯二倍体与四倍体的比较研究

2．5．1 四倍体与二倍体的形态学比较研究

2．5．2 四倍体与二倍体解剖学比较研究

2．5．3 四倍体与二倍体生理生化特性比较研究

2．5．4 四倍体与二倍体基因组变化研究

2．5．5 四倍体与二倍体的产量比较研究

2．6 数据分析

第三章 结果分析

3．1 木薯四倍体诱导体系研究

3．2 四倍体鉴定

3．2．1 木薯组培苗的流式细胞仪鉴定

3．2．2 木薯根尖染色体检测

3．3 木薯二倍体与四倍体的比较

3．3．1 四倍体与二倍体的形态学比较研究

3．3．3 四倍体与二倍体解剖学比较

3．3．4 四倍体与二倍体生理生化特性比较研究

3．3．5 四倍体与二倍体基因组变化研究

3．3．6 产量比较

第四章 讨论

4．1 四倍体诱导技术

4．1．2 离体培养诱导四倍体

4．1．3 诱导浓度的选择

4．1．4 嵌合体发生与分离

4．1．5 秋水仙素替代剂的应用

4．2 鉴定方法

4．2．1 形态鉴定方法讨论

4．2．2 流式细胞仪鉴定技术

4．2．3 染色体两种观察方法讨论

4．2．4 保卫细胞气孔鉴定法

4．3 多倍体与二倍体的比较研究讨论

4．3．1 形态学比较讨论

4．3．2 光合特性比较研究

4．4 基因组差异讨论

4．4．1 SCoT分子标记技术

4．4．2 基因组差异讨论

4．5 产量比较讨论

第五章 结论

第六章 问题与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表论文情况