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《山东农业大学》 2010年
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不同小麦雄性不育类型AGPase活性及杂种光合特性的分析

吴世文  
【摘要】: 为进一步探寻小麦不育系的不育机制和籽粒不饱满的生理机制,以冀5418核基因为遗传背景,对同核异质K、V、T型不育系叶片、幼穗和籽粒中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)活性和淀粉积累量进行了动态观测,并与各自的保持系进行了比较;为了探讨不同细胞质对其杂种光合生理特性的影响,以8个同核异质雄性不育系(K、V、T、CHA型不育系)及其恢复系758461-4配制的杂种F1为材料,在4个生育时期(抽穗期、开花期、灌浆中期、灌浆后期)测定了旗叶净光合速率(Pn)及相关生理参数(气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、细胞间隙CO2浓度Ci、大气CO2浓度(Ca),并对水分利用率WUE和气孔限制值Ls进行了分析。主要研究结果如下: (1)雄性不育的可能原因是雌雄蕊原基分化期幼穗和叶片中AGPase活性高,幼穗发育所需能量供应不足;而四分体期幼穗AGPase活性低,影响了花粉中淀粉积累。在雌雄蕊原基分化期,不育系幼穗中AGPase活性较保持系高9.33~27.94μmol g?1 FW h?1,差异达极显著水平(F=133.81, P0.0001);而在四分体期,不育系幼穗中该酶活性极显著低于保持系(F=13.97~75.20, P0.0001),差异为4.27~7.44μmol g?1 FW h?1。雌雄蕊原基分化期至四分体时期,不育系叶片中AGPase活性较保持系高7.39~80.77μmol g?1 FW h?1,差异达极显著水平(F=135.76~5454.28, P0.0001); (2)不育系对籽粒AGPase活性具有明显的不良胞质效应,降低了ADPG供应水平,影响淀粉的积累是籽粒不饱满的重要原因之一。不育系强、弱势粒中总淀粉、直链淀粉和支链淀粉积累量、AGPase平均活性、淀粉含量及直/支比均极显著低于保持系,且这些指标均表现为强势粒显著高于弱势粒。Logistic方程显示,不育系籽粒淀粉积累量的减少主要由淀粉积累速率降低引起;籽粒AGPase活性与淀粉积累速率显著或极显著正相关(r=0.4460~0.7150, P=0.0004~0.0487);灌浆期,叶片中AGPase活性与光合速率呈负相关(r=?0.28634, P=0.2823); (3)杂种F1的净光合速率和生理参数Ci、Gs、WUE的优势普遍存在,其中T型胞质杂种净光合速率的优势最强,超中亲(MP) 20.029%,K、V型杂种分别超MP 10.630%、7.099%; (4)杂种F1的净光合速率在一定程度上受气孔因素的限制。杂种F1及其亲本净光合速率、生理参数4个生育时期的变化趋势相同,从开花期到灌浆期,Pn与Ci、Gs的变化趋势相同,与Ls的相反; (5) K、V、T型细胞质对杂种F1的净光合速率、生理参数无不良影响。K型杂种的Pn较CHA型低0.077μmolCO2·m?2·s?1,V、T型杂种的Pn较CHA型分别高0.419μmolCO2·m?2·s?1、0.725μmolCO2·m?2·s?1,但差异不显著; (6)在配制杂种时,通过选择优良的基因型可以改善杂种F1的气孔导度。以太911289为母本配制的杂种的Gs比以冀5418为母本配制的杂种高29.127 mmolm?2·s?1,差异极显著。
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