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不同棉花品种对航天诱变的敏感性和诱变机理各不相同,本研究对10份不同棉花品种包括5份中熟棉(含2份海岛棉),5份短季棉,搭载实践八号育种卫星,而后对各航天材料及其对照的出苗率、株高、果枝数、开花期、吐絮期、铃数、突变率等农艺性状进行田间调查,比较不同特性的棉花材料对航天诱变的敏感性,对选择的航天芽黄突变材料进行形态学、细胞学、生理生化和分子标记等分析,初步探讨棉花航天诱变机理,以及棉花芽黄的生理生化基础,主要研究结果如下:
(1)对10份不同特性的棉花航天诱变材料SP1/SP2代农艺性状及其突变率的调查结果表明:航天诱变能引起棉花农艺性状的改变,不同特性的棉花品种对航天诱变存在不同的敏感性,海岛棉的生理损伤大,SP1表现的明显变异较多,其中海岛棉中A3023明显变异率高达1.655％,但大多是不可遗传的变异。陆地棉主要表现在数量性状上的变异,明显变异较少,陆地棉中58中存在一株质量性状可遗传芽黄变异。同时,夏棉农艺性状比春棉的显著性变异多。
(2)对航天诱变芽黄突变材料SP2代的农艺性状研究表明:芽黄不但新生真叶表现黄色,一直持续到开花结束,而且对株高,果枝数,大铃,小铃等的影响也都达显著水平,其中芽黄单株平均株高41.36cm,比对照矮15.14cm,果枝数平均11.58个,比对照少3.42个,大铃,小铃分别为7.37个,1.19个,比对照少6.42个,1.95个,表现早衰。
(3)对航天诱变芽黄突变材料的叶绿体结构观察和叶绿素含量测定表明:芽黄突变新出叶叶绿体功能弱于对照,叶绿素含量远低于对照,而倒二叶叶绿体功能恢复,但叶绿素含量没有显著提高,在倒二叶叶绿体功能恢复的情况下,倒三叶叶绿素含量显著提高,说明芽黄突变首先造成叶绿体结构变异,导致叶绿素含量降低,从而表现芽黄性状。
(4)对航天诱变芽黄突变材料的抗氧化酶系统酶测定和同工酶分析表明:芽黄突变材料引起棉花生理生化机制的显著变化,并且SOD/POD/CAT三者变化不一致,其中SOD/CAT和芽黄突变存在正相关,而POD和芽黄突变存在负相关,推测这可能是芽黄材料抗氧化作用的一种补偿机制。同工酶分析表明,芽黄材料POD同工酶在早期存在特异酶带,而SOD同工酶则没有特异酶带。说明芽黄在早期POD同工酶筛选有效。
(5)对航天诱变芽黄突变材料的SSR分析和遗传分析表明:芽黄突变材料的SSR分子标记分析表明,芽黄突变和对照间存在多态性,芽黄突变是一种DNA水平上的变异,同时,芽黄突变和对照的正反交分析表明芽黄由核隐性基因控制。
(1)对10份不同特性的棉花航天诱变材料SP1/SP2代农艺性状及其突变率的调查结果表明:航天诱变能引起棉花农艺性状的改变,不同特性的棉花品种对航天诱变存在不同的敏感性,海岛棉的生理损伤大,SP1表现的明显变异较多,其中海岛棉中A3023明显变异率高达1.655％,但大多是不可遗传的变异。陆地棉主要表现在数量性状上的变异,明显变异较少,陆地棉中58中存在一株质量性状可遗传芽黄变异。同时,夏棉农艺性状比春棉的显著性变异多。
(2)对航天诱变芽黄突变材料SP2代的农艺性状研究表明:芽黄不但新生真叶表现黄色,一直持续到开花结束,而且对株高,果枝数,大铃,小铃等的影响也都达显著水平,其中芽黄单株平均株高41.36cm,比对照矮15.14cm,果枝数平均11.58个,比对照少3.42个,大铃,小铃分别为7.37个,1.19个,比对照少6.42个,1.95个,表现早衰。
(3)对航天诱变芽黄突变材料的叶绿体结构观察和叶绿素含量测定表明:芽黄突变新出叶叶绿体功能弱于对照,叶绿素含量远低于对照,而倒二叶叶绿体功能恢复,但叶绿素含量没有显著提高,在倒二叶叶绿体功能恢复的情况下,倒三叶叶绿素含量显著提高,说明芽黄突变首先造成叶绿体结构变异,导致叶绿素含量降低,从而表现芽黄性状。
(4)对航天诱变芽黄突变材料的抗氧化酶系统酶测定和同工酶分析表明:芽黄突变材料引起棉花生理生化机制的显著变化,并且SOD/POD/CAT三者变化不一致,其中SOD/CAT和芽黄突变存在正相关,而POD和芽黄突变存在负相关,推测这可能是芽黄材料抗氧化作用的一种补偿机制。同工酶分析表明,芽黄材料POD同工酶在早期存在特异酶带,而SOD同工酶则没有特异酶带。说明芽黄在早期POD同工酶筛选有效。
(5)对航天诱变芽黄突变材料的SSR分析和遗传分析表明:芽黄突变材料的SSR分子标记分析表明,芽黄突变和对照间存在多态性,芽黄突变是一种DNA水平上的变异,同时,芽黄突变和对照的正反交分析表明芽黄由核隐性基因控制。