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苯磺隆诱导油菜雄性不育的效果及其机理研究

作　者: 张宝娟
导　师: 赵惠贤；胡胜武
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 油菜(Brassica napus L.) 苯磺隆雄性不育细胞学乙酰乳酸合成酶ALS活性乙酰乳酸合成酶基因ALS
分类号: S565.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

大量研究和实践表明,油菜具有明显的杂种优势。目前,利用油菜杂种优势的主要途径有细胞质雄性不育、细胞核雄性不育、自交不亲和及化学杀雄等。其中,利用化学杀雄剂生产杂交种具有许多优点,如亲本选择更加灵活,可克服亲本育性配套和保持上的繁琐工序,后代无胞质不良效应等,因此,化学杀雄育种将成为油菜杂种优势利用的一条重要途径。本研究经过2年4次重复试验,研究了苯磺隆、爱将、水杨酸、胜必定、麦极5种化学药物诱导油菜雄性不育的效果,筛选出了一种有效的化学杀雄剂——苯磺隆;进一步观察了苯磺隆诱导油菜不育雄蕊的显微及超微结构变化,分析了乙酰乳酸合成酶(ALS)活性变化,不同品种油菜ALS等位基因的变化及其与苯磺隆诱导的雄性不育的关系,为油菜化学杀雄育种奠定理论基础及技术储备。现将主要研究结果总结如下:1、苯磺隆无论是叶面喷施还是涂茎或涂一次分枝均有很好的诱导雄性不育的效果,而爱将、水杨酸、胜必定、麦极等其它4种药物诱导雄性不育的效果差或没有效果。在甘蓝型油菜抽薹15-20cm高,最大花蕾长度1-2mm时用苯磺隆进行第1次处理,单株用药量15-20mL,相隔10天左右进行第2次处理,单株用药量8-10mL。叶面喷施最佳浓度为0.075-0.1μg/mL,叶面喷施2次可获得94-100%的全不育株率,不育持续时间可以达到21-25天。该种处理方式,有望用于油菜大田制种。涂茎处理最佳浓度为0.3-0.5μg/mL,处理1次可获得97-100%的全不育株率,不育持续时间为14-20天。分枝涂药以0.3-0.6μg/mL处理最佳。涂茎处理和分枝涂药可以代替油菜有性杂交过程中的人工去雄工作。2、苯磺隆诱导的雄性不育与遗传性雄性不育有着明显不同的细胞学特征。苯磺隆诱导的雄性不育,可发生在花药发育的各个时期,且不育现象复杂。苯磺隆使花药各组织都受到影响,其中绒毡层的异常很可能是导致花药败育的主要原因。3、苯磺隆叶面喷施处理后油菜叶片ALS活性显著降低,处理第9天时ALS活性降至低谷。苯磺隆对油菜不同组织中ALS酶活性的抑制程度不同,其抑制程度顺序为:花蕾>上部叶片>中部叶片和下部叶片。苯磺隆诱导不同油菜品种雄性不育的效果不同。经苯磺隆叶面喷施处理后,敏感品种和不敏感品种ALS活性均受到抑制,但敏感品种受到的抑制程度更大。苯磺隆不敏感品种82089与敏感品种中双9号的ALS1、ALS3基因的编码区核苷酸序列无差异.用6对ALS2基因特异引物PCR扩增时,在82089中有扩增产物,但在中双9号中无扩增产物;进一步用ALS2基因特异引物对50个不同油菜品种进行了扩增,结果显示部分品种有扩增产物,部分品种无扩增产物;但是不同油菜品种ALS2基因扩增产物的有无与苯磺隆诱导其雄性不育效果的差异没有相关性。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
第一章文献综述  12-24
  1.1 植物化学杀雄剂育种的研究进展  12-15
    1.1.1 植物化学杀雄剂育种的研究概况  12-13
    1.1.2 油菜化学杀雄剂育种的研究进展  13-15
  1.2 化学杀雄剂诱导植物雄性不育的机理研究  15-19
    1.2.1 化学杀雄剂诱导的雄性不育的细胞学研究  15-16
    1.2.2 化学杀雄剂诱导的雄性不育的生化机理  16-19
    1.2.3 CHA 诱导的雄性不育的分子生物学研究  19
  1.3 乙酰乳酸合成酶与化学杀雄的关系  19-23
    1.3.1 植物乙酰乳酸合成酶（ALS）研究现状  19-22
    1.3.2 植物对ALS 抑制剂类除草剂的抗性研究进展  22-23
  1.4 本研究的目的和意义  23-24
第二章油菜有效化学杀雄剂的筛选及效果研究  24-35
  2.1 引言  24
  2.2 研究材料与方法  24-26
    2.2.1 材料  24
    2.2.2 研究方法  24-26
  2.3 结果与分析  26-33
    2.3.1 不同化学药物叶面喷施对甘蓝型油菜的影响  26-30
    2.3.2 苯磺隆涂茎处理对甘蓝型油菜的影响  30-31
    2.3.3 苯磺隆分枝涂药处理对甘蓝型油菜的影响  31-33
  2.4 讨论与结论  33-35
第三章苯磺隆诱导油菜雄性不育的显微和超微结构观察  35-50
  3.1 引言  35
  3.2 材料与方法  35-36
    3.2.1 材料  35
    3.2.2 细胞学观察方法  35-36
    3.2.3 超微结构观察方法  36
  3.3 结果与分析  36-48
    3.3.1 油菜花药显微结构观察  36-40
    3.3.2 油菜花药超微结构观察  40-48
  3.4 讨论  48-50
第四章油菜乙酰乳酸合成酶及其与苯磺隆诱导的雄性不育的关系  50-76
  4.1 引言  50
  4.2 材料与方法  50-52
    4.2.1 材料  50
    4.2.2 喷药处理  50-51
    4.2.3 ALS 酶的提取和测定方法  51
    4.2.4 ALS 基因克隆的方法  51-52
  4.3 结果与分析  52-73
    4.3.1 喷施苯磺隆后油菜ALS 酶活性变化  52-54
    4.3.2 苯磺隆诱导不同油菜品种雄性不育的效果  54-59
    4.3.3 不同油菜品种乙酰乳酸合成酶ALS 基因的结构差异  59-73
  4.4 讨论  73-76
    4.4.1 不同油菜品种苯磺隆诱导雄性不育效果存在差异  73
    4.4.2 ALS 酶活性的变化与苯磺隆诱导油菜雄性不育效果的关系  73-74
    4.4.3 油菜ALS 等位基因的变化与苯磺隆诱导的雄性不育的关系  74-76
第五章全文结论  76-77
  5.1 油菜有效化学杀雄剂的筛选及效果  76
  5.2 苯磺隆处理引起油菜雄蕊显微和超微结构变化  76
  5.3 乙酰乳酸合成酶及其与苯磺隆诱导的雄性不育性的关系  76-77
参考文献  77-84
致谢  84-85
作者简介  85

苯磺隆诱导油菜雄性不育的效果及其机理研究

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