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《华中农业大学》 2010年
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不同油菜品种硼吸收利用差异与细胞壁组分关系的研究

潘媛  
【摘要】: 硼是植物生长发育必需的微量营养元素。油菜是我国重要的经济作物之一,对硼的缺乏非常敏感。我国长江中下游地区土壤大面积缺硼严重影响了油菜的产量与品质。因此,开展硼高效油菜品种筛选和硼高效机理的研究,并运用现代遗传学和分子生物学方法对油菜品种进行硼效率改良,对缓解我国硼矿资源匮乏、提高油菜产量与品质具有重要的理论和实践意义。本研究以实验室前期筛选到的硼高效品种‘QY10’和硼低效品种'Westar10'为试验材料,采用土培、营养液培养等方法,较系统地研究了不同硼效率品种甘蓝型油菜细胞壁特性和硼效率的差异,探讨了硼高效利用与细胞壁组分和发育的关系。获得的主要研究结果如下: 1不同硼效率油菜品种硼的吸收、转运和利用的差异 以甘蓝型油菜硼高效品种QY10及硼低效品种Westar10为材料,通过土培试验研究甘蓝型油菜硼的吸收、转运及利用。结果表明:不同硼效率品种甘蓝型油菜对缺硼胁迫有明显的差异。缺硼条件下,高效品种生物量高于低效品种,同时高效品种向新生部位转运硼的能力高于低效品种,并且在苗期和蕾薹期高效品种茎秆中硼含量较高;硼正常条件下,低效品种硼累积量都要高于高效品种,说明低效品种对硼的需求量高,但对硼吸收分配能力较弱。 2不同硼效率品种甘蓝型油菜细胞壁特性与硼效率的关系 以营养液培养甘蓝型油菜硼高效品种QY10及硼低效品种Westar10为材料,通过提取细胞壁及组分分离、硼含量测定,研究油菜细胞壁及其组分含量及硼的分配差异。结果表明:首先,硼正常条件下,根系及其细胞壁硼含量低于叶片,缺硼条件下正好相反;其次,硼主要存在于细胞壁果胶中,正常供硼时,不同油菜品种叶片中的硼大约有40%结合在细胞壁上,根系的比例要大于叶片;缺硼时比例达到70%-90%;再次,细胞壁硼受外界硼浓度变化的影响小于相应器官,缺硼时细胞壁硼比例升高,且硼低效品种升高幅度大于高效品种,同一油菜品种细胞壁硼含量与其果胶(特别是碱溶性果胶)含量呈正相关;最后,品种间的差异主要表现在硼低效品种对硼的需求量大,但是在细胞壁及果胶中分配到的硼较少,等量硼不能满足其生长需要,最终将导致生长受抑制,缺硼症状明显,产量低。 3硼对甘蓝型油菜根系和叶片显微及超微结构的影响 以营养液培养甘蓝型油菜硼高效品种QY10及硼低效品种Westar10为材料,通过植物显微技术观察到:缺硼抑制油菜根系生长,表现为表皮受损伤、根尖膨胀,细胞排列紊乱,根系表面积、根系体积和根尖数都显著降低。硼低效品种表皮受损、根尖膨胀及细胞排列紊乱程度要高于高效品种,且根系表面积、根系体积和根尖数都显著低于高效品种。从超微结构来看,缺硼条件下,油菜根尖分生区细胞形状发生变化,细胞数目增多,排列混乱,细胞中液泡数目增多且面积增大;细胞核活跃程度降低,染色质萎缩,核仁变形且呈紧密结构状态,核仁液泡难以看到;两个品种细胞壁均不均匀加厚,且低效品种细胞壁破裂,细胞质外溢。同时缺硼导致叶片细胞结构异常、细胞壁增厚、叶绿体结构不完整及片层结构不清晰。硼低效品种受影响程度高于高效品种。 4硼对甘蓝型油菜细胞壁合成相关基因KDOPS表达的影响 以营养液培养甘蓝型油菜硼高效品种QY10及硼低效品种Westar10为材料,通过定量PCR技术检测到基因KDOPS在甘蓝型油菜根系、老叶和幼叶中均有表达,并且在硼水平及品种间的表达丰度存在差异:首先,KDOPS在幼叶中的表达丰度要高于根系和老叶;其次,在缺硼条件下,两个品种均检测到KDOPS的上升表达,硼低效品种上升幅度要大于高效品种,且低效品种不同器官的表达丰度均高于高效品种。可见,硼低效品种合成细胞壁对KDO的需求多于高效品种,也间接说明其细胞壁含量高,对硼需求量大。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S565.4

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