丝瓜果实、种子性状发育遗传和种子质量的研究

论文摘要

用8个普通丝瓜品种及其配制的F1杂交组合为材料,组成含不规则缺失的非平衡数据双列杂交,对其亲本和F1植株果实不同发育时期果实外观品质性状以及亲本和F2种子发芽时期生物量性状和子叶光合色素性状进行了测定。用适合瓜类果实数量性状遗传发育的模型对果实外观品质性状进行了不同发育时期的遗传和相关分析;用适合双子叶植物种子发芽数量性状遗传模型对控制子叶光合色素性状的遗传效应进行了系统的研究;试验同时以普通丝瓜品种为材料,研究了不同发育时期丝瓜种子质量和种皮色泽相关色素的发育规律及两者之间的相互关系。获得以下主要结果:1、丝瓜果实外观品质性状的发育遗传和相关分析表明:（1）商品成熟（花后12d）和生理成熟（花后60d）时期丝瓜外观品质性状的遗传研究发现,不同成熟时期瓜长和瓜周长性状均是以直接基因的主效应为主,但也受到母体植株基因的显著影响,表明果实遗传研究时不可忽视母体植株的影响。条件方差分析结果表明,商品成熟期至生理成熟期的瓜长和瓜周长性状基因的净表达主要是果实直接遗传方差引起。对于瓜长,商品成熟期与生理成熟期之间的各遗传效应相关主要为显著的正相关,对于瓜周长,存在显著的负相关。亲本‘利丰’比其它亲本更能有效的增加瓜长,亲本‘丰园’在增加瓜周长上更为有效。（2）不同年份四个发育时期（分别为花后3d,6d,9d和12d）菜用丝瓜外观品质性状遗传研究发现,除了果实加性和显性主效应和母体植株基因的主效应可以控制不同发育时期（花后1～12d）的瓜周长和瓜长外,基因型与环境互作效应也可明显影响不同发育时期瓜周长和瓜长。果实直接遗传效应在整个丝瓜果实发育过程中起着主要作用。条件方差分量分析结果表明,果实和母体植株中控制瓜长和瓜周长表现的基因表达以发育早期为主,开花后1～3d是基因表达最为活跃时期。一些基因只在个别发育时期间断表达。2、丝瓜发芽期幼苗数量性状的发育遗传和相关分析表明:（1）幼苗茎干重和叶干重都受到种子胚和母体植株两套遗传体系的遗传效应控制,且以种子胚的遗传效应为主。茎干重和叶干重均受不同年份的影响,在遗传变异中,茎干重和叶干重均以种子加性×环境互作是主要遗传效应。环境互作遗传率是主要遗传率。（2）发芽7d和14d的丝瓜幼苗子叶光合色素叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量除同时受到种子胚加性效应、胚显性效应和母体植株效应等遗传主效应控制外,还明显受到各遗传效应与环境互作效应的影响,种子胚加性×环境互作是遗传变异的决定因素。多数成对性状遗传体系存在着较为密切的遗传关系,在杂交后代的间接选择中可加以利用。多数亲本在不同光合色素性状上的环境互作效应预测值有所差异,说明基因此部分互作效应会因不同年份的环境差异而发生变化,其影响程度因亲本而异。3、丝瓜种子发育过程中种子质量的研究表明:（1）在种子发育过程中,种子干重主要积累阶段在花后0～35d,占最大干重的84%以上。种子水分含量在花后14d一直呈下降趋势。种子过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸氧化酶（APX）活性和丙二醛（MDA）含量都呈发育前期较高,后期下降的趋势。花后14～21d为可溶性蛋白和可溶性糖含量迅速下降低期。丝瓜种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数在花后35d均为零,35～49d为快速上升期;大多数指标在花后49d趋向最大,说明49d收获的丝瓜种子质量最高。（2）种子鲜重、干重、水分含量、可溶性蛋白和可溶性糖含量（y）与花后天数（x）符合回归方程y=a+bx+cx2。种子POD,CAT、APX活性和MDA含量等与发育时间存在线性（x）和（或）二次型关系（x2）。种子质量指标与保护酶活性以及丙二醛含量之间存在显著的回归关系,APX活性与种子质量指标呈反相关,可用于指示丝瓜种子质量。4、丝瓜种子发育过程中种皮色泽相关色素的研究表明:（1）在种子发育过程中,丝瓜黑籽种皮的叶绿素和叶黄素含量逐步增加。类黄酮含量先降低再上升,最后又有所下降。多酚含量先迅速下降,再进入缓慢下降期。花色素含量先是一个快速下降期,再进入快速上升期,后期变化趋于平稳。黑色素含量在发育中期进入快速增加期,49d后含量趋于平稳。（2）种皮各色素之间的相关性分析表明,类黄酮含量与黑色素和叶绿素a含量呈正相关,多酚与黑色素、叶绿素和叶黄素存在负相关,花色素与类黄酮存在正相关。此外,黑色素还与叶绿素和叶黄素呈正相关。黑色素、类黄酮、叶绿素和叶黄素等色素与种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数之间均存在正相关,多酚则与种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数之间呈负相关。说明种皮色素可作为种子质量的检测指标,并用于预测不同发育阶段种子质量高低。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1 发育过程中种子质量形成的生物学基础研究进展
• 1.1 种子质量及影响因素
• 1.2 发育过程中种子质量形成的生理生化基础
• 1.3 发育过程中环境因素对种子质量形成的影响
• 2 植物种子种皮色泽研究现状
• 2.1 种皮
• 2.2 种皮色泽遗传
• 2.3 种皮色泽与种子质量的关系
• 2.4 植物种子种皮色泽相关色素
• 3 作物数量性状遗传研究新进展
• 3.1 农艺性状的遗传模型
• 3.2 种子或幼苗性状的遗传模型
• 3.3 数量性状的发育遗传模型
• 第二章 商品和生理成熟时期丝瓜果实外观品质性状的遗传研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 田间试验
• 1.3 遗传模型与统计分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 丝瓜果实外观品质性状的平均表现
• 2.2 丝瓜果实外观品质性状遗传变异的方差分量分析
• 2.3 丝瓜果实外观品质性状商品成熟期与生理成熟期的遗传相关分析
• 2.4 商品成熟和生理成熟期丝瓜亲本外观品质性状的遗传效应预测值
• 3 讨论
• 第三章 不同环境下菜用丝瓜果实外观品质性状的发育遗传研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 田间种植
• 1.3 遗传模型与统计分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 菜用丝瓜果实外观品质性状的方差分析
• 2.2 不同环境条件下不同发育时期菜用丝瓜果实外观品质性状的遗传方差分量估算
• 2.3 不同环境条件下不同发育时期菜用丝瓜果实外观品质性状的条件遗传方差分析
• 2.4 菜用丝瓜果实外观品质性状不同发育时期间的遗传相关分析
• 3 讨论
• 第四章 双子叶植物种子发芽数量性状遗传模型及其分析方法:以丝瓜为例
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 试验方法
• 1.3 遗传模型和统计分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 丝瓜亲本幼苗茎干重和叶干重的表现型分析
• 2.2 丝瓜幼苗茎干重和叶干重的遗传方差分析
• 2.3 丝瓜幼苗茎干重和叶干重性状的遗传率分析
• 3 讨论
• 第五章 胚基因和母体效应对丝瓜幼苗子叶光合色素性状的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 试验方法
• 1.3 遗传模型与统计分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 丝瓜种子发芽期幼苗子叶光合色素性状的平均表现
• 2.2 丝瓜种子发芽期幼苗子叶光合色素性状遗传变异的方差分量分析
• 2.3 丝瓜种子发芽期幼苗子叶光合色素性状间的相关性分析
• 2.4 丝瓜亲本胚加性遗传效应及环境互作效应的预测
• 3 讨论
• 第六章 丝瓜种子发育过程中种子质量的变化
• 1 材料与方法
• 1.1 材料和田间试验
• 1.2 种子鲜重、干重、水分含量、保护酶活性和丙二醛含量的测定
• 1.3 种子可溶性蛋白和可溶性糖含量的测定
• 1.4 种子发芽测定
• 1.5 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 种子发育期间种子鲜重、干重和水分含量的变化
• 2.2 种子发育期间保护酶活性和丙二醛含量的变化
• 2.3 种子发育期间可溶性蛋白和可溶性糖含量的变化
• 2.4 种子发育期间种子质量的变化
• 2.5 种子发育期间种子质量指标与保护酶以及丙二醛之间的回归关系分析
• 3 讨论
• 第七章 丝瓜种子发育过程中种皮色泽变化及其与种子质量的关系
• 1 材料与方法
• 1.1 材料和田间试验
• 1.2 叶绿素和叶黄素的提取和测定
• 1.3 总酚、花色素和类黄酮的测定
• 1.4 黑色素的提取和测定
• 1.5 种子发芽测定
• 1.6 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 种皮中叶绿素和叶黄素含量随着种子发育过程的变化
• 2.2 种皮中类黄酮和多酚含量随着种子发育过程的变化
• 2.3 种皮中花色素和黑色素含量随着种子发育过程的变化
• 2.4 种子发育期间种子质量指标的变化
• 2.5 种子发育期间种皮色泽性状间以及与种子质量指标间的相关分析
• 3 讨论
• 参考文献
• 作者简历