若干甘蓝型油菜叶片和茎杆突变体的形态学研究

【摘要】突变体在农作物品种改良、功能基因研究等方面具有十分重要的意义。本试验以甘蓝型油菜叶片和茎杆形态性状突变体为材料,通过田间性状调查、叶绿素含量测定、叶片解剖结构观察、叶绿体超微结构研究及植物激素处理对突变体的突变性状进行了初步形态学及细胞学研究,主要结果如下：1、黄化叶片突变体研究：以本实验室通过EMS诱变得到的4个黄化叶突变体NJ-CDM-1、NJ-CDM-2、NJ-CDM-3和NJ-CDM-4为材料,开展工作,结果如下：(1)突变体叶色表型：4个黄化叶突变体幼苗期开始表现叶片黄化,植株长势比野生型弱,且叶片黄化程度都随着温度降低而加深。抽薹期逐渐变绿。NJ-CDM-1和NJ-CDM-2抽薹期后,叶色变成正常绿色；NJ-CDM-3抽薹后,叶色逐渐转为黄绿色；NJ-CDM-4抽薹期后逐渐由黄色转为黄绿色,其株型矮小。四种叶色突变体在生育进程中,叶色表现存在明显差别。5叶期NJ-CDM-1、NJ-CDM-2、NJ-CDM-3和NJ-CDM-4的叶绿素a的含量分别为野生型的49.3%、44.7%、43.6%、39.1%,叶绿素b的含量分别为野生型含量的29.0%、34.0%、30.7%、27.3%,叶绿素a/b的比值分别为野生型的1.722倍、1.325倍、1.423倍和1.436倍。抽薹期,以上4种黄化突变体叶绿素a的含量分别为野生型的49.9%、63.0%、38.5%、31.1%,突变体叶绿素b的含量分别为野生型含量的43.3%、63.6%、40.4%、30.5%,叶绿素a/b的比值接近于野生型,说明突变体在抽薹期叶片内叶绿素b的含量较之叶绿素a有更大幅度的上升。因此,黄化突变体中叶绿素的含量均低于野生型,而突变体黄化性状与其叶绿素含量尤其是叶绿素b的含量相关。(2)石蜡切片观察：观察了四种黄化突变体苗期叶片的解剖特征。突变体NJ-CDM-1叶肉细胞结构疏松,细胞内有淀粉粒,栅栏组织由2-3层细胞排列而成,但排列不整齐,海绵组织细胞间隙较大。NJ-CDM-2叶肉细胞内淀粉粒数量减少,细胞多为短柱细胞,栅栏组织及海绵组织细胞层数较多。NJ-CDM-3叶肉细胞多为短柱状细胞且排列紧密,细胞内淀粉粒数量较少。NJ-CDM-4叶肉细胞多为短柱细胞,栅栏组织细胞层数较多,但细胞间隙较大,细胞内无淀粉粒。这四种黄化突变体叶片解剖的共性特征是：叶肉细胞多为短柱状细胞,栅栏组织排列不紧密,海绵组织细胞间隙较大、结构松散。但是NJ-CDM-1突变体的淀粉粒较多,其余三者很少。(3)电镜观察：野生型油莱叶绿体形状规则,类囊体膜系统发达且高度分化,基粒数量多,含有较大的淀粉颗粒。NJ-CDM-1叶绿体呈纺锤状沿细胞壁排列,叶绿体中也含有淀粉颗粒,但淀粉粒数量多、体积小,且类囊体膜分化不完全,形状弯曲,基粒片层数较少。NJ-CDM-2叶绿体堆叠且结构不规则,内类囊体膜分化完全,基粒数量、基粒片层垛叠层数以及基质片层比较正常,但淀粉粒少,且含有质体小球。NJ-CDM-3叶绿体畸形,叶绿体内类囊体膜的数量极少且未分化,无垛叠的基粒片层,有较多质体小球,无淀粉粒。NJ-CDM-4叶绿体内类囊体膜数量较多,但未形态畸形,基粒数量少,部分类囊体膜发生膨胀,基质内存在囊泡及质体小球。这些观察说明,黄化突变体的叶绿体均有不同程度的缺陷,而各突变体的叶绿体形态也有较大差别。2、下卷叶突变体M423的形态学：(1)石蜡切片观察结果：突变体M423叶肉细胞排列紧致,细胞体积小、密度大且层数较多；叶尖处的细胞密度高于其他部位。因此,叶片反卷可能是是由于叶尖处细胞过度生长所致。(2)电镜观察：M423的叶绿体结构正常,但叶绿体较短且厚度增加,叶绿体内基粒数量少,基粒片层较厚。说明突变体叶绿体畸形。3、激素处理矮秆突变体M176的下胚轴解剖：以矮秆突变体M176为材料,向MS培养基中分别加入GA3、IAA及BR,恒温培养箱中培养使M176种子萌发,观察种子下胚轴伸长情况。突变体M176的下胚轴比野生型短,石蜡切片观察发现突变体下胚轴细胞长度比野生型短,而激素处理后的下胚轴细胞长度明显伸长,均超过野生型下胚轴细胞长度。其中GA3处理后的M176下胚轴长度伸长幅度最大,明显长于野生型对照组及GA3处理后的野生型下胚轴。因此,M176可能是GA3敏感型矮秆突变体。
【作者】张乘；
【导师】管荣展；
【作者基本信息】南京农业大学，作物，2013，硕士
【关键词】甘蓝型油菜；突变体；黄化；下卷叶；矮秆；形态学；

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