【摘要】：柱頭外露作為可提高作物異交結(jié)實率的重要性狀,被廣泛應(yīng)用于雜種優(yōu)勢利用育種中來提高雜交制種產(chǎn)量。課題組在田間發(fā)現(xiàn)了一個煙草柱頭外露不育系突變體,經(jīng)典遺傳分析發(fā)現(xiàn),柱頭外露性狀呈細胞質(zhì)遺傳,通過連續(xù)回交獲得了柱頭外露不育系MSK326SE、柱頭正常發(fā)育不育系MSK326和K326三個同核異質(zhì)煙草材料。本試驗擬通過對三個煙草品種(系)花蕾的形態(tài)發(fā)育特征、花蕾發(fā)育過程中的生理指標變化、花蕾花柱定長時的細胞學(xué)特征及花蕾發(fā)育過程中的相關(guān)基因表達量變化研究,探明煙草細胞質(zhì)遺傳柱頭外露的遺傳發(fā)育機理。主要研究結(jié)果如下:(1)對三個煙草品種(系)花蕾發(fā)育過程中的形態(tài)學(xué)特征測量發(fā)現(xiàn):MSK326SE的花柱快速發(fā)育時期早于花蕾快速發(fā)育時期。MSK326SE的柱頭在時期3(花蕾長度8.58±0.38mm)開始外露。MSK326SE的花蕾長度極顯著小于K326、MSK326,花柱長度極顯著大于K326、MSK326。為方便研究煙草柱頭外露,我們根據(jù)三個煙草品種(系)花蕾的形態(tài)學(xué)發(fā)育特征研究結(jié)果,以K326花蕾發(fā)育的主要長度特征為參照,將三個材料的花蕾按長度特征分成5個發(fā)育階段。(2)對三個煙草品種(系)花蕾5個發(fā)育階段的激素含量、抗氧化酶等生理指標測定發(fā)現(xiàn):MSK326SE的CTK含量、IAA含量、抗氧化酶活性以及可溶性蛋白含量在柱頭發(fā)育早期均極顯著高于K326、MSK326。MSK326SE的CTK含量、IAA含量在柱頭發(fā)育早期發(fā)育的含量最高,說明柱頭外露可能與細胞數(shù)目增多有關(guān)。MSK326SE的抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量說明在柱頭發(fā)育早期的含量最高,說明柱頭外露材料的生理活動代謝旺盛,可溶性蛋白積累較多。(3)對花蕾花柱定長時的細胞學(xué)特征的比較觀察觀察分析發(fā)現(xiàn):MSK326SE的花柱細胞長度、花柱細胞面積均顯著小于K326、MSK326。MSK326SE的花柱細胞總數(shù)極顯著高于K326、MSK326,這說明柱頭外露性狀可能與花柱細胞數(shù)目增多有關(guān)。(4)通過對三個煙草品種(系)花蕾5個發(fā)育階段的細胞分裂相關(guān)基因、激素相關(guān)基因、活性氧代謝基因、應(yīng)激蛋白基因以及聚胺合成基因表達量的測定分析發(fā)現(xiàn):MSK326SE花蕾中與細胞分裂相關(guān)基因(Nt CYCD3;1、Nt CDKB1-1、Nt ANTL)的表達量在柱頭發(fā)育早期均極顯著高于K326、MSK326。MSK326SE花蕾中與激素相關(guān)基因(Nt PR2、Nt CHN50、Nt EFE26、Nt NCED1)、應(yīng)激蛋白基因(Nt ERD10C、Nt ERD10D)的表達量柱頭發(fā)育早期均極顯著高于K326、MSK326。MSK326SE花蕾中的活性氧代謝基因(Nt GST1、Nt CAT1、Nt APX、Nt SOD)的表達量在柱頭發(fā)育早期均極顯著高于K326、MSK326。MSK326SE花蕾中與多胺合成相關(guān)基因(Nt SAMDC、Nt ADC1)的表達量在柱頭發(fā)育早期均極顯著高于K326、MSK326。細胞分裂相關(guān)基因(Nt CYCD3;1、Nt CDKB1-1、Nt ANTL)能促進細胞周期的進行,激素相關(guān)基因(Nt PR2、Nt CHN50、Nt EFE26、Nt NCED1)分別是水楊酸響應(yīng)基因、乙烯生物合成基因、脫落酸合成基因,水楊酸、乙烯、脫落酸在植物體內(nèi)可以參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo),抑制細胞伸長。MSK326SE花蕾中與細胞分裂相關(guān)基因(Nt CYCD3;1、Nt CDKB1-1、Nt ANTL)、激素相關(guān)基因激素相關(guān)基因(Nt PR2、Nt CHN50、Nt EFE26、Nt NCED1)在柱頭發(fā)育早期的高表達說明,柱頭外露材料的細胞伸長受到抑制、細胞分裂活動旺盛。多胺在植物體內(nèi)參與調(diào)控衰老進程、花芽分化進程等,MSK326SE花蕾中與多胺合成相關(guān)基因(Nt SAMDC、Nt ADC1)在柱頭發(fā)育早期的高表達說明,多胺可能參與柱頭外露的調(diào)控。MSK326SE花蕾中的應(yīng)激蛋白基因(Nt ERD10C、Nt ERD10D)、活性氧代謝基因(Nt GST1、Nt CAT1、Nt APX、Nt SOD)在柱頭發(fā)育早期的高表達說明,柱頭外露材料的生理代謝活動旺盛。細胞質(zhì)遺傳煙草柱頭外露材料MSK326SE的柱頭外露發(fā)生在時期3。柱頭外露的主要原因與MSK326SE花蕾的生理代謝旺盛、細胞分裂活動旺盛有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S572
【圖文】：

12圖 1 煙草花蕾的形態(tài)學(xué)指標測量Fig.1 Methods for measuring morphological indexes of tobacco buds

注：（A）、（B）、（C）分別為 K326、MSK326、MSK326SE 從時期-5 至?xí)r期 12 時期的花蕾發(fā)育過程。圖 2 三個材料花蕾發(fā)育過程的形態(tài)學(xué)特征比較Fig.2 Comparison of morphological characteristics of bud development in three materials表 4 三個材料花蕾發(fā)育時期與對應(yīng)的花蕾長度Table 4 Developmental buds and corresponding bud lengths of three materials (mm)

注：大寫字母和小寫字母分別表示在 0.01 和 0.05 水平差異顯著，下同。圖 4 三個材料花蕾的激素含量比較Fig.4 Comparison of hormone content in buds of three materials激素對于植物生長發(fā)育有重要的調(diào)控作用，能積極調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育過程[97,98]。CTK 能促進細胞分裂，細胞體擴大、抑制衰老等[99]。IAA 作為促生長類激素，影響細胞的伸長和分裂，并與花器官的形成有關(guān)[100]。GA 能打破種子休眠、促進種子萌發(fā)以及完整植株的伸長生長，并參與調(diào)解花的性別分化。ABA 具有引起植物芽休眠、葉子脫落和抑制細胞生長等生理作用[101]。對三個煙草品種（系）花蕾的 CTK、IAA、GA、ABA 含量進行測定，試驗結(jié)果表明，三個材料的 CTK 含量，均呈現(xiàn)先升高而后趨于平穩(wěn)的趨勢。在 T1、T2、T3、T4 發(fā)育階段時，柱頭外露材料 MSK326SE 均高于柱頭不外露材料 K326、MSK326，并呈顯著差異（圖 4A）。在五個發(fā)育階段，MSK326SE 的 IAA 含量總體上呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，K326、MSK326 總體呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢。柱頭外露材料 MSK326SE 的 IAA 含量在 T1、T2、T3、發(fā)育階段時，均顯著高于柱頭不外露材料 K326、MSK326（圖 4B）。MSK326SE 的 GA 含量呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢，在 T1、T3、T4 發(fā)育階段時，柱頭外露材料 MSK326SE 均低于柱頭不外露材料 K326、MSK326。在 T5 發(fā)育階段時，柱頭外露材料 MSK326SE>柱頭不外露 MSK326>柱頭不外露 K326（圖 4C）。柱頭外

【參考文獻】

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本文編號：2752664