论文部分内容阅读
柱头外露作为可提高作物异交结实率的重要性状,被广泛应用于杂种优势利用育种中来提高杂交制种产量。2018年在许昌科教园区对柱头外露不育系MSK326SE、柱头正常发育雄性不育系MSK326和柱头正常发育可育系K326三个同核异质烟草材料初花期、盛花期、坐果期三个烟草材料不同发育时期花器发育特征比较,以及盛花期三个材料花蕾发育过程中花冠、花柱、子房的发育特征、内源激素变化及相关基因表达量变化研究,以期探明烟草细胞质遗传柱头外露性状形成的机制。主要研究结果如下:对三个材料初花期、盛花期、坐果期花蕾发育形态学观察发现:取样前10天的日均温分别为29.98℃、26.95℃、19.79℃的条件下,三个材料定长时的花蕾长度(43.58mm～57.33mm)和花冠长度(41.63mm～56.99mm)无显著性变化,花柱长度(33.40mm～41.99mm)随温度的降低而增长,其中K326坐果期花柱最长,MSK326SE柱头外露程度随温度的降低无显著性变化。说明在2018年许昌地区初花期、盛花期、坐果期的温度条件对烟株生长过程中花器的发育有一定的影响,但是对MSK326SE的柱头外露性状无影响。在盛花期对三个材料的花器发育特征观察比较发现:在时期1～9时,MSK326SE的花柱都高于其它两个材料,并且在时期3开始外露,时期9之后三个材料花柱长度无显著差异,说明MSK326SE花柱伸长早于其它两个材料。在花蕾定长后MSK326SE的花冠长度(41.63mm±2.36mm)显著小于K326、MSK326(55.48mm±1.92mm)。MSK326SE花冠显著短于其它两个材料是决定其柱头外露的主要原因。根据烟草花蕾19个时期的划分中各花器颜色、大小、相对位置与花蕾长度的关系,以不同材料花蕾长度为参照,将三个材料的花蕾分成5个发育阶段(T1-T5)以方便后续取样研究。三个材料5个发育阶段不同花蕾器官的激素含量及激素相关基因表达量测定分析结果发现:MSK326SE的细胞分裂素(CTK)、生长素(IAA)含量以及乙烯(ETH)相关基因表达量在T1、T2两个阶段均显著高于K326、MSK326。在T3发育阶段,MSK326SE花冠中IAA含量、赤霉素(GA)含量显著少于其它两个材料,脱落酸(ABA)及ABA相关基因表达量、水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)相关基因表达量都高于另外两个材料,T3发育阶段,MSK326SE花柱中ABA含量和ABA、SA、JA相关基因表达量都高于其它两个材料。说明MSK326SE花冠长度在T3发育阶段后短于其它两个材料可能与内源激素IAA、GA含量较少,ABA、JA、SA代谢旺盛有关。对三个材料花蕾5个发育阶段不同花蕾花器官的细胞分裂、活性氧代谢等相关基因表达量的测定分析发现:MSK326SE花蕾中细胞分裂相关基因的表达量在T1、T2阶段均显著高于其它材料,T4阶段之后,花冠中的基因表达量低于其它材料。MSK326SE花蕾中的活性氧代谢基因的表达量在T2阶段均显著高于其它材料,T3、T5阶段花冠中基因表达量低于其它两个材料。MSK326SE花冠中与应激蛋白合成相关基因的表达量在T3～T5阶段均低于其它两个材料,T5阶段花柱中的相关基因表达量显著低于其它两个材料。MSK326SE花蕾中聚胺类相关基因的表达量在T1、T2时期均显著高于K326、MSK326,花冠中聚胺相关基因在T5阶段低于K326、MSK326。MSK326SE花蕾中碳氮代谢相关基因表达量在T1、T2阶段均显著高于其它材料,T4、T5阶段花冠中相关基因表达量低于K326、MSK326。MSK326SE花蕾中的细胞分裂、聚胺、活性氧代谢相关基因在T1、T2时期的高表达说明,MSK326SE在T1、T2发育阶段生理活动旺盛可能是其花柱伸长早于其它两个材料的原因。花蕾定长时,MSK326SE花冠短于其它两个材料可能与细胞分裂、应激蛋白、聚胺、碳氮代谢相关基因表达量过低有关。总之,许昌地区初花期、盛花期、坐果期的温度条件对MSK326SE的柱头外露性状无影响,MSK326SE花冠长度显著变短是其柱头外露的主要原因。花蕾发育早期MSK326SE花蕾中IAA、GA、CTK、SA、ABA、ETH、JA、聚胺、碳氮代谢旺盛是其花柱伸长早于K326、和MSK326的原因。花蕾发育后期MSK326SE花冠中IAA、GA、CTK、活性氧代谢、应激蛋白合成、聚胺、碳氮代谢强度较弱,ABA、SA和JA代谢强度较高是导致其花冠长度显著短于K326和MSK326的原因,