几种新型化学药物诱导油菜雄性不育效果及其机理的初步研究

论文摘要

油菜具有明显的杂种优势,化学杀雄是油菜杂种优势利用的重要途径之一。本实验以西北农林科技大学油菜研究中心生物技术育种课题组经过多年研究鉴定出的三种磺酰脲类化合物为化学杀雄剂,从杀雄效果、细胞学观察、生理生化指标和靶酶(ALS)活性变化等方面进行研究,为化学杀雄剂的开发和应用提供理论参考与技术支持。得到的主要结果如下:1、三种新型化学药物诱导油菜雄性不育效果的研究两年多次试验研究结果表明,三种CHAs都有一定的杀雄效果。CHA1和CHA2杀雄效果较好,叶面2次喷施能诱导植株100%的不育株率,不育持续时间长达20多天;对于半冬性品种,最佳施药浓度为0.05～0.1μg/mL,对于冬性品种,最佳施药浓度为0.1～0.2μg/mL。综合对农艺性状的影响,CHA1、CHA2可用于油菜化学杀雄剂,CHA1效果更优,CHA3则不适合做油菜化学杀雄剂。CHA1诱导油菜雄性不育的效果因品种而异,根据诱导不育株率的差异,可将50份参试油菜品种分成敏感品种、较敏感品种和不敏感品种三类。敏感品种,不育株率≥95%,不育持续时间大于15天;不敏感品种,不育株率≤30%,不育持续时间短,小于15天;较敏感品种,诱导的多为半不育株,不育持续时间在15天左右。在考察的4个主要农艺性状中,株高、单株角果数与不育率呈负相关;每角粒数、单株粒数与不育率呈正相关,但这4个性状与不育率的相关性均未达到显著水平。2、化学杀雄剂CHA1诱导油菜雄性不育的细胞学研究细胞学实验结果表明,CHA1对油菜花药发育的各个时期都有一定影响;花粉母细胞间隙增大,细胞质液泡化,内含物降解,细胞核收缩并逐渐解体;绒毡层细胞排列疏松,内含物减少,收缩粘连,并部分坏死。其中,绒毡层的异常发育很可能是CHA1诱导油菜雄性不育的主要原因。3、化学杀雄剂CHA1对油菜叶片和花蕾中活性氧代谢变化的影响化学杀雄剂CHA1对油菜保护酶(SOD、POD和CAT)酶活性变化和膜脂过氧化产物MDA含量变化都有影响:无论是对敏感品种638,还是不敏感品种82089,经CHA1处理后,叶片中SOD、POD和CAT酶活性都升高,MDA含量降低;花蕾中,SOD酶活性升高,POD和CAT酶活性降低,MDA含量升高,敏感品种638的变化幅度大于不敏感品种82089。POD和CAT酶活性降低,导致花蕾中自由基清除受阻,膜脂过氧化,从而导致油菜雄性败育。4、化学杀雄剂CHA1对不同油菜品种ALS酶活性的影响经CHA1处理后,50个油菜品种的ALS酶活性均受到抑制,不同油菜品种受抑制程度不同,对敏感品种的抑制程度大于不敏感品种。但是,不同的油菜品种对CHA1的选择性不大,无论是敏感品种还是不敏感品种,ALS酶活性下降幅度都不是很大。相关分析结果表明,不育率和ALS酶活性呈负相关,但不显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 油菜杂种优势利用概况
• 1.1.1 细胞质雄性不育（CMS）
• 1.1.2 细胞核雄性不育（GMS）
• 1.1.3 自交不亲和（SI）
• 1.1.4 化学杀雄（CH）
• 1.2 植物化学杀雄剂育种研究进展
• 1.2.1 植物化学杀雄剂育种的研究概况
• 1.2.2 植物化学杀雄剂的优缺点
• 1.2.3 油菜化学杀雄剂育种的研究进展
• 1.3 化学杀雄剂诱导植物雄性不育机理的研究进展
• 1.3.1 化学杀雄剂诱导植物雄性不育的细胞学研究
• 1.3.2 化学杀雄剂诱导植物雄性不育的生理生化机理研究
• 1.3.3 乙酰乳酸合成酶（ALS）与化学杀雄的关系
• 1.4 本试验研究的目的和意义
• 第二章 三种新型化学药物诱导油菜雄性不育效果及对农艺性状影响的研究
• 2.1 材料与方法
• 2.2 实验处理
• 2.2.1 三种新型化学药物诱导油菜雄性不育效果的研究
• 2.2.2 化学杀雄剂CHA1 诱导效果与不同基因型的互作研究
• 2.2.3 结果观察记载与数据处理
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 叶面喷施CHA1 对甘蓝型油菜生长发育的影响
• 2.3.2 叶面一次喷施CHA1 对甘蓝型油菜“中双9 号”的影响
• 2.3.3 二次喷施三种CHAs 对甘蓝型油菜育性的影响
• 2.3.4 叶面二次喷施3 种CHAs 对甘蓝型油菜主要农艺性状的影响
• 2.3.5 化学杀雄剂CHA1 诱雄效果与不同基因型的互作研究
• 2.4 讨论与结论
• 第三章 化学杀雄剂CHA1 诱导油菜雄性不育花药的细胞学研究
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 压片观察结果
• 3.2.2 石蜡切片观察结果
• 3.3 讨论和结论
• 第四章 化学杀雄剂CHA1 对油菜叶片和花蕾中活性氧代谢变化的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料与处理
• 4.1.2 测定方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 化学杀雄剂CHA1 对油菜叶片和花蕾中SOD 酶活性的影响
• 4.2.2 化学杀雄剂CHA1 对油菜叶片和花蕾中POD 酶活性的影响
• 4.2.3 化学杀雄剂CHA1 对油菜叶片和花蕾中CAT 酶活性的影响
• 4.2.4 化学杀雄剂CHA1 对油菜叶片和花蕾中MDA 含量的影响
• 4.3 讨论与结论
• 第五章 化学杀雄剂CHA1 对不同油菜品种ALS 酶活性的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.2 结果和分析
• 5.2.1 CHA1 处理对不同油菜品种的ALS 酶活性的影响
• 5.2.2 CHA1 处理后不同油菜品种的ALS 酶活性变化与育性的关系
• 5.3 讨论和结论
• 第六章 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介