大麦叶片黄化突变体筛选及其氮素利用特征分析

摘要

氮是植物生长发育所需的大量营养元素之一，是保证作物高产的前提。当前已有部分报道开展了作物氮代谢相关基因功能分析的研究，少量报道分析了某一特定基因对氮素代谢调控网络的影响机制。研究集中于硝酸盐转运蛋白、氮素同化部分酶类的调控机理方面有较深入的探讨，然而氮素代谢路径是植物体内非常复杂的一种代谢通路，现有的研究还不足以完全清晰准确地阐明氮代谢生理生化过程。因此，本研究通过测定3304份大麦材料SPAD(single-photon avalanche diode)值，筛选大麦叶片黄化突变体，分析其染色体形态特征，明确突变类型;结合其双亲材料Baudin与CN4027分析大麦叶片黄化突变体氮素利用效率特征与光合效率特征指标，明确大麦氮效率受叶片黄化突变的响应特征，主要结论如下:
　　(1)田间试验表明，大麦群体分蘖期SPAD值除CN0126为13.9，其余材料均为20-56之间，结合其全生育期叶片呈黄绿、生长迟缓等性状特征，且以上性状与其双亲材料Baudin、CN4027差异明显，说明CN0126为一株叶片黄化突变体材料。此外，CN0126染色体完整，其FISH（荧光原位杂交）探针(CTT)5、(AGG)5、Oligo-442A01、Oligo-HvT01.1信号位点与强度较其双亲材料无明显差异，说明其突变类型为DNA水平上的小片段变异或者核苷酸水平上的单碱基突变。
　　(2)不同氮水平下，大麦叶片黄化突变体材料CN0126根、茎、叶干重均显著低于双亲材料Baudin、CN4027;正常氮与高氮水平下，CN0126叶片氮含量显著低于Baudin与CN4027;CN0126叶片可溶性蛋白含量在3种氮水平下均显著低于Baudin与CN4027。说明CN0126的突变导致其叶片氮素同化效率降低，进而影响植株物质积累。
　　(3)不同氮水平下氮处理前14d、正常氮与高氮水平下氮处理14d后，CN0126叶绿素a含量，叶绿素b含量、类胡萝卜素含量均显著低于双亲材料Baudin与CN4027;试验期内不同氮水平下，除氮处理28d时低氮水平下CN0126净光合速率与CN4027差异不显著，其他条件下CN0126净光合速率均显著低于Baudin与CN4027;绝大部分条件下，CN0126的PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm、光化学淬灭系数qP值、电子传递效率ETR值、实际原初光能捕获效率ΦPSⅡ值显著低于Baudin与CN4027;与Baudin、CN4027相比较，CN0126叶绿体、类囊体数量少、形态差。说明CN0126的突变导致其上述性状的变化，可能为突变因其叶绿体、类囊体形态变化，进而影响光合色素的合成，进而影响光合与叶绿素荧光特性。

目录

声明

摘要

第一章绪论

2国内外研究现状

2．1氮素突变体材料研究现状

2．2作物氮素利用效率的生理表征

3研究内容与技术路线

3．1研究内容

3．2技术路线

第二章大麦叶片黄化突变体筛选及其染色体形态鉴定

1．1筛选试验

1．2染色体形态试验

2结果与分析

2．1大麦叶片黄化突变体材料筛选

2．2大麦叶片黄化突变体CN0126染色体数量及结构特征鉴定

2．3大麦叶片黄化突变体CN0126荧光原位杂交鉴定

3讨论

3．1大麦群体SPAD值差异性评价及大麦叶片黄化突变体筛选

3．2大麦叶片黄化突变体CN0126染色体形态及FISH探针信号分析

4小结

第三章大麦叶片黄化突变体氮素利用效率特征

1材料与方法

1．1供试材料

1．2试验设计与处理

1．3样品采集与制备

1．4测定项目与方法

1．5数据处理

2结果与分析

2．1不同氮水平下生物量间差异

2．2不同氮水平下氮含量间差异

2．3不同氮水平下可溶性蛋白含量差异

3讨论

3．1大麦叶片黄化突变体CN0126干重变化特征

3．2大麦叶片黄化突变体CN0126氮含量变化特征

3．3大麦叶片黄化突变体CN0126可溶性蛋白含量特征

4小结

第四章大麦叶片黄化突变体光合特征

1材料与方法

1．1供试材料

1．2试验设计与处理

1．3测定项目与方法

1．4数据处理

2结果与分析

2．1不同氮水平下光合色素含量差异

2．2不同氮水平下光合作用参数特性

2．3不同氮水平下叶绿素荧光参数特性

2．4不同氮水平下光合器官形态特征

3讨论

3．1不同氮水平下CN0126光和色素含量变化差异

3．2不同氮水平下CN0126光合作用参数变化差异

3．3不同氮水平下CN0126叶绿素荧光参数变化差异

3．4不同氮水平下CN0126光和器官形态差异

4小结

第五章全文主要结论与研究展望

2研究展望

参考文献

致谢

作者简历