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空间环境诱变小麦叶绿素缺失突变体的研究

作　者: 赵洪兵
导　师: 刘录祥
学　校: 中国农业科学院
专　业: 作物遗传育种
关键词: 小麦空间诱变叶绿素缺失突变体超微结构生物遗传学特性
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本研究以空间环境诱变创制的三份小麦叶绿素缺失突变体Mt135、Mt6172和Mt18为试验材料,对其生物学特性、主要农艺性状、叶绿体超微结构、光合特性和遗传规律进行了初步研究,主要结果如下:1、Mt135和Mt6172的表型特征主要表现为白化株、条纹株和绿株三种类型。其中白化株不能存活,苗期即死亡;条纹株正常成穗结实,但株高、株粒数、株粒重和千粒重显著降低。Mt18是一个受低温诱导的温度敏感型叶绿素突变体,叶色变化主要表现为绿-白-绿的变化过程,能够正常成穗结实,主要农艺性状都发生显著降低。2、叶绿体超微结构分析表明,与原始亲本相比,Mt135条纹株绿色组织在苗期叶绿体数目减少,超微结构无显著差异;拔节期叶绿体数目与原始亲本无显著差异,基粒片层数目减少;抽穗期叶绿体数目和基粒片层数明显增多。Mt135条纹株白色组织和白化株叶绿体数目在苗期和拔节期减少,基粒类囊体数减少或消失,基质类囊体清晰可见,并在抽穗期出现空化叶绿体。Mt6172条纹株绿色组织仅在拔节期叶绿体数目少于原始亲本,叶绿体超微结构在三个时期均表现正常;Mt6172条纹株白色组织和白化株叶绿体存在不同类型的变异,叶绿体数目在三个时期均少于原始亲本。Mt18的叶绿体数目和结构在变白前期与原始亲本无显著差异,变白期突变体叶绿体基粒类囊体数减少甚至完全消失,复绿期突变体叶绿体数目少于原始亲本,大部分叶绿体恢复正常。3、叶绿素荧光动力学参数分析表明,与原始亲本相比,Mt135条纹株绿色组织的光合效率在苗期和拔节期显著降低,抽穗期显著升高,而条纹株白色组织和完全白化株完全失去光合能力;Mt6172条纹株的光合效率苗期正常,拔节期和抽穗期显著降低,白化株依然保持着极低的光合能力;Mt18在变白期的光合效率显著降低,但变白前期和复绿期基本正常。另外,随着光照强度的增加,与原始亲本相比,Mt135条纹株绿色组织的光合效率在拔节期下降最显著,抽穗期显著升高,条纹株白色组织和白化株不能进行光合作用;Mt6172条纹株的光合电子传递速率在不同生育期均显著降低,而光能转化率和实际量子产量无显著变化,白化株光合效率极低;Mt18的光合效4、初步遗传分析表明,Mt135和Mt18表现为细胞质遗传,而Mt6172是一个由核基因控制的隐性遗传突变材料。cDNA-AFLP初步分析显示,突变体与原始亲本均在分子水平上存在显著差异,扩增差异条带类型表现为增加、缺失、增强和减弱四种。以上试验结果证实,空间环境可诱变创制不同遗传特点的小麦叶绿素缺失突变体。三份叶绿素缺失突变体的叶绿体超微结构存在不同程度的缺陷,光合作用受到较大的影响,光合特性与主要农艺性状发生了显著改变,为小麦光合作用基础研究提供了新材料。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 研究目的与意义  11
  1.2 国内外叶绿素缺失突变体的研究进展  11-17
    1.2.1 诱发突变创制叶绿素缺失突变体  12
    1.2.2 叶绿素缺失突变体的类型  12
    1.2.3 叶绿素缺失突变体的遗传学研究  12-14
    1.2.4 叶绿素缺失突变体的突变机制  14-17
  1.3 叶绿素缺失突变体的应用  17-18
    1.3.1 作为标记性状在生产实践中的应用  17
    1.3.2 在植物生理学研究中的应用  17
    1.3.3 在功能基因组学研究中的应用  17-18
  1.4 研究内容与目标  18-19
第二章小麦叶绿素缺失突变体表型鉴定及农艺性状分析  19-26
  2.1 材料与方法  19
    2.1.1 试验材料  19
    2.1.2 材料的种植  19
    2.1.3 突变体叶色变化观察及主要农艺性状统计  19
    2.1.4 统计分析方法  19
  2.2 结果与分析  19-21
    2.2.1 突变体的叶色表型特征  19-20
    2.2.2 突变体的主要农艺性状  20-21
  2.3 小结  21-26
第三章小麦叶绿素缺失突变体叶绿体超微结构观察  26-35
  3.1 材料与方法  26
    3.1.1 试验材料  26
    3.1.2 材料的种植  26
    3.1.3 突变体叶绿体超微结构观察  26
  3.2 结果与分析  26-27
    3.2.1 Mt135 叶绿体超微结构  26-27
    3.2.2 Mt6172 叶绿体超微结构  27
    3.2.3 Mt18 叶绿体超微结构  27
  3.3 小结  27-35
第四章小麦叶绿素缺失突变体光合特性分析  35-44
  4.1 材料与方法  35
    4.1.1 试验材料  35
    4.1.2 材料的种植  35
    4.1.3 突变体叶绿素荧光参数的测定  35
    4.1.4 统计分析方法  35
  4.2 结果与分析  35-42
    4.2.1 Mt135 的主要光合特性  35-38
    4.2.2 Mt6172 的主要光合特性  38-41
    4.2.3 Mt18 的主要光合特性  41-42
  4.3 小结  42-44
第五章小麦叶绿素缺失突变体遗传与cDNA-AFLP 分析  44-52
  5.1 材料与方法  44-47
    5.1.1 试验材料  44
    5.1.2 突变体的遗传分析  44
    5.1.3 突变体cDNA-AFLP 初步分析  44-47
    5.1.4 统计分析方法  47
  5.2 结果与分析  47-51
    5.2.1 突变体的遗传分析  47-49
    5.2.2 突变体cDNA-AFLP 初步分析  49-51
  5.3 小结  51-52
第六章讨论与结论  52-55
  6.1 讨论  52-54
    6.1.1 叶绿素缺失突变体的表型和遗传方式  52
    6.1.2 叶绿素缺失突变体的超微结构与光合特性以及农艺性状的关系  52-53
    6.1.3 光照强度和生育时期对叶绿素缺失突变体光合特性的影响  53-54
  6.2 结论  54-55
参考文献  55-62
致谢  62-63
作者简历  63

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