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短季棉群体的SOD活性研究

窦俊辉  
【摘要】: 棉花是我国的重要经济作物之一,也是关系到国计民生的重要的战略物资之一,它关系到我国数千万人的就业。但是我国人多地少,粮棉争地矛盾突出,解决这一矛盾的一个重要途径就是短季棉的推广。短季棉往往存在着早熟早衰的问题,其严重影响棉花的产量和质量。研究表明,超氧化物歧化酶(SOD)是在短季棉早熟不早衰复杂调控过程中一个很重要的酶类,是消除超氧阴离子的第一道防线。因此,在短季棉群体中对SOD进行研究具有重要意义,可以为短季棉的生化辅助育种提供理论依据。 本研究以早熟早衰中棉所10×早熟不早衰的辽4086为亲本建立的F2:6/F2:7群体为试验材料,分别从分子标记,蛋白,转录和田间性状的角度去研究SOD活性与早熟早衰和早熟不早衰的关系。开发了一个SOD活性的新STS标记,鉴定了以早熟早衰的中棉所10x早熟不早衰的辽4086为亲本建立的后代群体的早衰特性,研究了不同时期SOD同工酶的变化。主要研究结果如下: 1)、首先测定了本群体246个株系的SOD酶的活性,筛选出两组SOD酶活性差异较大的材料;提取了全部株系的DNA,然后用以SOD的EST序列设计的引物对两组SOD酶活性差异较大的材料的DNA进行扩增。在两组材料中,SOD酶活性大的材料扩增出587bp的片段,SOD酶活性小的扩增出842bp的片段;利用本群体对此标记验证表明,在全部的材料中,有56份扩增出587bp的片段,有190份扩增出842bp的片段,扩增出587bp片段材料的SOD酶活性的平均值约为840.476(unit/gFW)以上,但也有少量SOD活性低的材料扩增出短片段;扩增出842bp片段的SOD酶活性的平均值大约为690.276(unit/gFW),但也有少量SOD活性在840.476(unit/gFW)以上的材料扩增出长片段。说明此标记可用来判断短季棉SOD酶活性的高低。 2)、依据SOD酶活性变化的总规律,在2009年7月25日(Ⅰ),2009年8月10日(Ⅱ)及2009年8月25日(Ⅲ)分别对本群体的材料进行取样。测定酶活性,提取RNA,然后进行同工酶电泳和RT-PCR。结果表明,无论是在转录水平和翻译水平,SOD的表达量都在Ⅱ时期达到最高,说明SOD酶活性的变化趋势与它的基因表达量变化趋势是一致的。其中,Cu/Zn-SOD基因在构成总SOD酶活性中起着最大作用,有报道指出Cu/Zn-SOD活性可占到SOD总活性的86%。系统进化分析结果表明,在不同的植物中,棉花与葡萄的SOD基因相似性高,相同种类的SOD基因之间相似性高;在棉花中,这种趋势更为明显,且在相同组织中的各种SOD基因较为相似。 3)、对本群体田间调查的结果进行分析,结果表明:各个数量之间的交互作用关系是非常复杂的,既有相辅相成,也有互相制约,某一个性状的变化往往也会导致另外一些性状的变化。SOD与各性状(除整齐度外)都呈极显著的正相关,说明SOD对各性状所起的作用都为正效应。


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