生境型和生理型小麦雄性不育的生理生化基础研究

摘要

本文以低温敏感型核雄性不育小麦BNS和普通小麦品种矮抗58为供试品种，分别采用低温和乙烯利诱导的手段，建立生境型和生理型雄性不育模型，对雄蕊发育过程中两种小麦叶片、幼穗和花药进行了可溶性糖和可溶性蛋白含量、过氧化物酶(Peroxidase，POD)活力和丙二醛(Malondialdehyde，MDA)含量、过氧化物酶同工酶和细胞色素氧化酶(Cytochrome Oxidase，COD)同工酶种类和数量和内源乙烯释放量等生理生化指标进行了检测。结果表明:
　　 1.低温可以使小麦BNS雄性不育彻底，同时对雌蕊的育性无明显抑制作用。乙烯利可以致使矮抗58雄性不育彻底，但同时强烈抑制雌蕊的育性，本试验建立的小麦雄性不育模型成立。
　　 2.BNS叶片可溶性糖含量、叶片和幼穗中可溶性蛋白含量均存在傍晚高早晨低的昼夜节律，花药中这两个指标的昼夜差异均与叶片中的相反，即低温能够逆转或干扰不育系花药中可溶性糖含量的变化规律和可溶性蛋白含量的昼夜节律;且低温对BNS可溶性糖含量起升高效应，对叶片、幼穗和花药开花期早晨取样时可溶性蛋白含量多起升高效应，仅对三核期早晨取样花药可溶性蛋白含量起降低效应。BNS叶片中POD活力和MDA含量均存在傍晚低早晨高的昼夜节律，幼穗中POD活力和幼穗、花药中MDA含量的昼夜差异则与叶片中的相反;低温对POD活力和MDA含量多起升高效应。矮抗58上述四个生理生化指标的昼夜节律与BNS基本一致，乙烯利对矮抗58可溶性糖和可溶性蛋白含量的昼夜差异和变化趋势的干扰效应，以及对四个指标的升高效应与BNS基本相似，不同之处在于，乙烯利处理对叶片和幼穗中可溶性蛋白含量起降低效应，对花药中可溶性蛋白含量起升高效应。
　　 3.低温对BNS单核期幼穗POD同工酶正常的昼夜差异起干扰作用，且对BNS单核期至三核期叶片中POD同工酶种类和表达量均起降低效应，这说明低温可能是由于抑制了这些酶带有关基因的表达，进而引起物质能量代谢受阻，造成雄性不育的产生;低温对BNSCOD同工酶的变化无明显影响，说明低温可能不是通过细胞色素氧化酶途径影响细胞能量供应，引起雄性不育的发生可能另有其因。乙烯利处理有诱导矮抗58POD和COD同工酶种类增多和活性增强的效果，尤其在花药中表现更为明显，这可能与强烈的膜脂过氧化作用有关，进而导致雄性不育的发生。两种模型下POD和COD同工酶的变化不同，反应出雄性不育机理的复杂性，其深层次的原因还有待于进一步研究。
　　 4.BNS雄性不育系小麦叶片和幼穗乙烯的含量均表现出明显的昼夜节律，其昼夜变化随器官和发育时间不同而不同;与可育植株叶片和单核期幼穗相比，不育植株叶片乙烯释放量在傍晚有不同程度降低，在早晨有不同程度的提高，花药乙烯释放量则表现出相反的变化和处理间差异（三核期早晨取样与叶片和幼穗中相应变化一致除外），尤其是单核期幼穗中乙烯释放量早晨取样时为可育植株的2.74倍。温敏核雄性不育小麦BNS单核期幼穗中乙烯释放量早晨取样时迅速升高，可能是导致花粉败育的重要原因。

目录

摘要

缩略语

1 前言

1．1 雄性不育简介

1．2 小麦雄性不育的研究现状

1．2．1 小麦雄性不育细胞学方面的研究现状

1．2．2 小麦雄性不育生理生化方面的研究现状

1．2．3 小麦雄性不育定位及分子生物学方面的研究现状

1．3 小麦雄性不育的研究展望

1．3．1 从分子生物学水平进行小麦败育机理的研究

1．3．2 用基因工程手段开发雄性不育恢复系

1．4 本研究的目的和意义

2 材料与方法

2．1 供试材料

2．2 材料处理

2．2．1 试验模型的建立

2．2．2 试验材料收集与保存

2．3 形态指标的测定

2．4 生理生化指标的测定

2．4．1 可溶性糖含量测定

2．4．2 可溶性蛋白含量测定

2．4．3 POD活力的测定

2．4．4 MDA含量的测定

2．5 POD和COD同工酶电泳

2．5．1 实验仪器

2．5．2 试剂配方

2．5．3 实验步骤

2．6 BNS雄性不育小麦乙烯释放量的测定

2．6．1 实验器材

2．6．2 气相色谱参考条件

2．6．3 色谱分析

2．6．4 实验过程

3 结果与分析

3．1 小麦生境型雄性不育和生理型雄性不育模型的检测

3．1．1 小麦生境型雄性不育模型的检测

3．1．2 小麦生理型雄性不育模型的检测

3．2 生境型雄性不育和生理型雄性不育小麦可溶性糖和可溶性蛋白含量、POD活力和MDA含量的变化

3．2．1 生境型雄性不育小麦可溶性糖和可溶性蛋白含量、POD活力和MDA含量的变化

3．2．2 生理型雄性不育小麦可溶性糖和可溶性蛋白含量、POD活力和MDA含量的变化

3．3 生境型和生理型雄性不育小麦POD和COD同工酶的变化

3．3．1 生境型雄性不育小麦POD和COD同工酶的变化

3．3．2 生理型雄性不育小麦POD和COD同工酶的变化

3．4 生境型雄性不育小麦内源乙烯释放量的变化

4 讨论

4．1 生境型和生理型雄性不育小麦生理生化指标的变化

4．2 生境型和生理型雄性不育POD和COD同工酶的变化

4．3 生境型雄性不育小麦内源乙烯释放量的变化

5 结论

参考文献

致谢

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