不同油菜品種硼吸收利用差異與細(xì)胞壁組分關(guān)系的研究.pdf

1、硼是植物生長發(fā)育必需的微量營養(yǎng)元素。油菜是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一,對硼的缺乏非常敏感。我國長江中下游地區(qū)土壤大面積缺硼嚴(yán)重影響了油菜的產(chǎn)量與品質(zhì)。因此,開展硼高效油菜品種篩選和硼高效機(jī)理的研究,并運(yùn)用現(xiàn)代遺傳學(xué)和分子生物學(xué)方法對油菜品種進(jìn)行硼效率改良,對緩解我國硼礦資源匱乏、提高油菜產(chǎn)量與品質(zhì)具有重要的理論和實(shí)踐意義。本研究以實(shí)驗(yàn)室前期篩選到的硼高效品種‘QY10’和硼低效品種‘Westar10’為試驗(yàn)材料,采用土培、營養(yǎng)液培養(yǎng)等方法,

2、較系統(tǒng)地研究了不同硼效率品種甘藍(lán)型油菜細(xì)胞壁特性和硼效率的差異,探討了硼高效利用與細(xì)胞壁組分和發(fā)育的關(guān)系。獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　 1不同硼效率油菜品種硼的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和利用的差異
　　 以甘藍(lán)型油菜硼高效品種QY10及硼低效品種Westar10為材料,通過土培試驗(yàn)研究甘藍(lán)型油菜硼的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及利用。結(jié)果表明:不同硼效率品種甘藍(lán)型油菜對缺硼脅迫有明顯的差異。缺硼條件下,高效品種生物量高于低效品種,同時(shí)高效品種向新生部

3、位轉(zhuǎn)運(yùn)硼的能力高于低效品種,并且在苗期和蕾薹期高效品種莖稈中硼含量較高；硼正常條件下,低效品種硼累積量都要高于高效品種,說明低效品種對硼的需求量高,但對硼吸收分配能力較弱。
　　 2不同硼效率品種甘藍(lán)型油菜細(xì)胞壁特性與硼效率的關(guān)系
　　 以營養(yǎng)液培養(yǎng)甘藍(lán)型油菜硼高效品種QY10及硼低效品種Westar10為材料,通過提取細(xì)胞壁及組分分離、硼含量測定,研究油菜細(xì)胞壁及其組分含量及硼的分配差異。結(jié)果表明:首先,硼正常條件下,

4、根系及其細(xì)胞壁硼含量低于葉片,缺硼條件下正好相反；其次,硼主要存在于細(xì)胞壁果膠中,正常供硼時(shí),不同油菜品種葉片中的硼大約有40％結(jié)合在細(xì)胞壁上,根系的比例要大于葉片；缺硼時(shí)比例達(dá)到70％-90％；再次,細(xì)胞壁硼受外界硼濃度變化的影響小于相應(yīng)器官,缺硼時(shí)細(xì)胞壁硼比例升高,且硼低效品種升高幅度大于高效品種,同一油菜品種細(xì)胞壁硼含量與其果膠(特別是堿溶性果膠)含量呈正相關(guān)；最后,品種間的差異主要表現(xiàn)在硼低效品種對硼的需求量大,但是在細(xì)胞壁及果

5、膠中分配到的硼較少,等量硼不能滿足其生長需要,最終將導(dǎo)致生長受抑制,缺硼癥狀明顯,產(chǎn)量低。
　　 3硼對甘藍(lán)型油菜根系和葉片顯微及超微結(jié)構(gòu)的影響
　　 以營養(yǎng)液培養(yǎng)甘藍(lán)型油菜硼高效品種QY10及硼低效品種Westar10為材料,通過植物顯微技術(shù)觀察到:缺硼抑制油菜根系生長,表現(xiàn)為表皮受損傷、根尖膨脹,細(xì)胞排列紊亂,根系表面積、根系體積和根尖數(shù)都顯著降低。硼低效品種表皮受損、根尖膨脹及細(xì)胞排列紊亂程度要高于高效品種,且根系

6、表面積、根系體積和根尖數(shù)都顯著低于高效品種。從超微結(jié)構(gòu)來看,缺硼條件下,油菜根尖分生區(qū)細(xì)胞形狀發(fā)生變化,細(xì)胞數(shù)目增多,排列混亂,細(xì)胞中液泡數(shù)目增多且面積增大；細(xì)胞核活躍程度降低,染色質(zhì)萎縮,核仁變形且呈緊密結(jié)構(gòu)狀態(tài),核仁液泡難以看到；兩個(gè)品種細(xì)胞壁均不均勻加厚,且低效品種細(xì)胞壁破裂,細(xì)胞質(zhì)外溢。同時(shí)缺硼導(dǎo)致葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)異常、細(xì)胞壁增厚、葉綠體結(jié)構(gòu)不完整及片層結(jié)構(gòu)不清晰。硼低效品種受影響程度高于高效品種。
　　 4硼對甘藍(lán)型油菜細(xì)

7、胞壁合成相關(guān)基因KDOPS表達(dá)的影響
　　 以營養(yǎng)液培養(yǎng)甘藍(lán)型油菜硼高效品種QY10及硼低效品種Westar10為材料,通過定量PCR技術(shù)檢測到基因KDOPS在甘藍(lán)型油菜根系、老葉和幼葉中均有表達(dá),并且在硼水平及品種間的表達(dá)豐度存在差異:首先,KDOPS在幼葉中的表達(dá)豐度要高于根系和老葉；其次,在缺硼條件下,兩個(gè)品種均檢測到KDOPS的上升表達(dá),硼低效品種上升幅度要大于高效品種,且低效品種不同器官的表達(dá)豐度均高于高效品種。可見,