黃瓜葉色突變體的生理生化及遺傳特性研究.pdf

1、黃瓜（Cucumis sativus L.）也稱胡瓜、青瓜，屬于葫蘆科黃瓜屬，一年生蔓生或攀緣草本植物，普遍栽培于溫帶和熱帶地區(qū)，是重要的經(jīng)濟(jì)作物之一。以往研究結(jié)果表明葉色突變體在理論和實(shí)踐方面具有重要意義。
　　本實(shí)驗(yàn)以黃瓜黃綠葉色突變體Z3t為研究對象，對其主要農(nóng)藝性狀、生物學(xué)特性、生理生化特性（包括光合色素含量、光合特性、抗氧化酶系統(tǒng)、可溶性糖及可溶性蛋白）、遺傳特性等方面進(jìn)行研究，并初步利用SSR分子標(biāo)記在突變株系與正常綠

2、葉株系之間篩選出多態(tài)性標(biāo)記，為突變基因的初步定位奠定基礎(chǔ)，從而對闡明黃瓜葉色突變的生理機(jī)制及突變機(jī)理奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.通過黃瓜黃綠葉色突變體的表型觀察，發(fā)現(xiàn)該突變體Z3t的子葉表現(xiàn)為黃色，隨著植株生長真葉逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄S綠色，一直保持到生育末期。能完成正常的生育周期，包括伸蔓、開花、結(jié)實(shí)，突變體的株高、莖粗、葉長、葉寬、蔓長、單果重等農(nóng)藝性狀都較對照小，并且正常田間管理期間發(fā)現(xiàn)突變體的葉片較薄，莖和葉柄較脆，易折斷

3、。
　　2.用透射電鏡對葉綠體超微結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果顯示，該突變體Z3t葉片的葉綠體結(jié)構(gòu)異常。該突變體葉片細(xì)胞形狀呈圓形，細(xì)胞中出現(xiàn)圓形空腔，葉綠體分布紊亂，淀粉粒少，基粒少，類囊體堆疊薄且排列不規(guī)律。而對照綠色株葉片葉綠體分布均勻，結(jié)構(gòu)發(fā)育正常，類囊體膜系統(tǒng)發(fā)達(dá)且高度分化，基粒片層多且排列整齊。
　　3.對突變體Z3t的光合色素含量的測定分析，結(jié)果表明，各光合色素含量均低于對照，均減少了約50％;而總?cè)~綠素含量隨著生長增加，幼苗

4、期、伸蔓期、結(jié)果期的葉綠素含量分別為對照的27.9％、41.3％、44％，但葉綠素b的含量隨著植株生長發(fā)育未顯著增加;葉綠素a/b在生育各期較對照株大，類胡蘿卜素/總?cè)~綠素的比值無明顯變化，均為0.3左右。
　　4.通過對突變體Z3t的膜脂化程度及抗氧化酶活性測定，結(jié)果表明，突變體超氧化物歧化酶(SOD)活性在幼苗期、伸蔓期、結(jié)果期均顯著高于對照株，隨著植株生長SOD酶活性也相對增加;幼苗期突變株的過氧化物酶(POD)活性與對照無

5、顯著差異，隨著生長發(fā)育，突變體的POD活性大于對照，在結(jié)果期突變體的POD酶仍保持較高活性;幼苗期突變體的過氧化氫酶(CAT)活性顯著低于對照，但隨著植株生長發(fā)育，在伸蔓期CAT活性增強(qiáng)且明顯大于對照，在結(jié)果期其CAT活性有所降低但仍顯著大于對照。突變體和對照株隨著生長，葉片中MDA含量及相對電導(dǎo)率呈上升趨勢，突變體葉片MDA含量及相對電導(dǎo)率在幼苗期、伸蔓期、結(jié)果期顯著大于對照株。
　　5.對突變體的光合特性分析，結(jié)果表明，幼苗期

6、、伸蔓期、結(jié)果期的黃瓜黃綠突變體Z3t及對照株的凈光合速率都隨著光合輻射強(qiáng)度增強(qiáng)而增大;幼苗期突變體的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)均較對照低;伸蔓期對照株的光補(bǔ)償點(diǎn)增大，突變體的光飽和點(diǎn)增大;結(jié)果期突變體及對照的光補(bǔ)償點(diǎn)較伸蔓期有所下降，對照株的光飽和點(diǎn)增大，突變體則無較大變化。通過對達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率測定表明在生育期各階段對照株的最大凈光合速率較突變株大，而胞間CO2濃度及氣孔導(dǎo)度顯著大于對照，蒸騰速率

7、在二者間無顯著差異。
　　6.對突變體葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定分析，結(jié)果表明，突變株Z3t中光合系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、PSⅡ?qū)嶋H利用量子產(chǎn)額Y(Ⅱ)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)無顯著差異，初始熒光值(F0)、相對電子傳遞速率(ETR)和對照比較有一定程度的減少，非光化學(xué)猝滅(NPQ)則顯著大于對照株，這表明突變株Z3t葉色雖表現(xiàn)為黃綠色，PSⅡ結(jié)構(gòu)未受損，捕獲光能后轉(zhuǎn)化為電子由PSⅡ反應(yīng)中心向PSⅠ的電子傳遞情況未受

8、其影響，非環(huán)式電子傳遞傳遞速率降低，但突變體能及時(shí)耗散過剩光能，從而保護(hù)光合結(jié)構(gòu)。
　　7.對突變體Z3t的遺傳規(guī)律研究，結(jié)果表明，突變體自交后代表現(xiàn)為單一表型為黃綠色;與突變體親本正反交結(jié)果一致，后代表現(xiàn)單一表型為綠色，其回交后代及F2分離群體后代黃綠葉與綠葉表型比例分別為1∶1與1∶3。該黃瓜黃綠葉色突變體是由一對隱性核基因控制，暫命名為yl。
　　8.通過280對SSR引物利用突變體Z3t與突變親本、黃綠葉與綠葉基因池