棉花转GST基因恢复系恢复力提高机理的研究

摘要

本文以哈克尼西棉细胞质不育系和保持系为对照，以转基因恢复系“浙大强恢”所配F1和受体恢复系“DES-HAF277”所配F1为材料，通过田间考察和比较试验，研究外源GST基因parB对杂种F1花药、胚珠、产量和品质性状的效应；通过石蜡切片光学显微镜观察和超薄切片电子显微镜观察，研究外源GST基因parB对杂种F1花药显微和超微结构的影响。研究主要结果如下： 哈克尼西棉细胞质雄性不育系花药及其线粒体O2·-的产生速率明显高于正常，远远超出活性氧清除体系的清除能力，从而引起大量的活性氧积累，哈克尼西棉细胞质雄性不育系雄性细胞的败育是一个由过量活性氧诱导的细胞程序性死亡的过程。受体恢复系“DES-HAF277”所配F1的花药及其线粒体O2·-的产生速率较不育系低，抗氰呼吸较不育系高，但由于其恢复力不够强，与保持系相比，O2·-的产生速率仍较高，抗氰呼吸仍较低。外源GST基因parB,在“浙大强恢”所配F1植株(特别是花药)中有很高的转录水平，平均是内源GST基因(GeneBank序列号AF159229)转录量的1.9倍。GST酶活性的提高，很好地保护了“浙大强恢”所配F1花药及其线粒体中的活性氧防御系统，使其很好地运行，进而使“浙大强恢”所配F1小孢子的发生和雄配子的形成均正常，能产生大量壁结构完整、细胞质浓厚、细胞器丰富、积累大量淀粉粒和具有双核的成熟花药粒。

目录

文摘

英文文摘

论文说明

致谢

缩略语表

第一章文献综述

1棉花杂种优势的表现及其利用

1.1棉花杂种优势的表现

1.2棉花杂种优势的利用

2棉花细胞质雄性不育的研究和利用

2.1植物细胞质雄性不育机理研究的概况

2.2棉花细胞质雄性不育的研究概况

3棉花转GST基因恢复系的选育

3.1 GST酶简介

3.2 GST基因简介

3.3棉花转GST基因恢复系的选育过程及其意义

第二章外源GST基因对杂种F1农艺性状的效应

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1外源GST基因对杂种F1花器和花药性状的效应

2.2外源GST基因对杂种F1花粉育性的效应

2.3外源GST基因对杂种F1胚囊育性的效应

2.4外源GST基因对杂种F1产量和纤维品质性状的效应

2.5 2个恢复系主要农艺性状一般配合力的比较

2.6蜜蜂媒介传粉“三系法”制种的效果

3讨论

第三章外源GST基因对杂种F1花药显微结构的影响

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1外源GST基因对杂种F1小孢子发生和雄配子形成显微结构的影响

2.2外源GST基因对杂种F1花药绒毡层发育显微结构的影响

3讨论

附图

第四章外源GST基因对杂种F1花药超微结构的影响

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1外源GST基因对杂种F1小孢子发生和雄配子形成超微结构的影响

2.2外源GST基因对杂种F1花药绒毡层发育超微结构的影响

2.3外源GST基因对杂种F1线粒体超微结构的影响

3讨论

附图

第五章外源GST基因对杂种F1呼吸和活性氧代谢的影响

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1外源GST基因对杂种F1花药及其线粒体总呼吸速率和抗氰呼吸的影响

2.2外源GST基因对杂种F1花药及其线粒体02一的产生速率、H202和MDA含量的影响

2.3外源GST基因对杂种F1花药线粒体SOD、APX、GR、DHAR和GST活性的影响

2.4外源GST基因对杂种F1花药线粒体中谷胱甘肽和抗坏血酸含量的影响

2.5外源GST基因对杂种F1花药SOD、POD、CAT、APX和GST活性的影响

2.6外源GST基因对杂种F1花药可溶性蛋白含量的影响

2.7外源GST基因对杂种F1花药总DNA琼脂糖电泳的影响

3讨论

3.1植物细胞内的活性氧代谢

3.2活性氧积累导致雄性细胞败育

3.2外源GST基因能防止活性氧积累

第六章外源和内源GST基因的转录特征

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1总RNA的提取质量

2.2引物设计的质量

2.3外源和内源GST基因的转录特征

3讨论

第七章总结与展望

1总结

1.1线粒体缺陷导致CMS

1.2哈克尼西棉细胞质雄性不育机理

1.3受体恢复系恢复力不够强的原因

1.4转GST基因恢复系恢复力提高的机理

1.5棉花转GST基因恢复系选育的意义

2进一步研究的设想

参考文献

博士期间发表的论文及论著