论文部分内容阅读
我国棉花主要分布在长江流域、黄河流域和西北内陆三大主产棉区。近年来,黄河流域和长江流域棉区棉花种植面积呈下降趋势,在有限耕地资源的前提下,不断提高棉花产量和品质依然是棉花生产和研究的重心。衣分是重要的棉花产量因子,现代棉花高产品种通常具有高衣分的特点。衣分的高低是由碳水化合物在种子及纤维间的分配所决定,因此,研究种子库和纤维库的发生、发展及相互影响,揭示两者间的碳分配调控机制,不仅可以为培育高衣分棉花品种提供参考依据和技术思路,而且有助于深入了解棉花种子和纤维发育的互作机制,丰富棉花发育生物学的内容。试验材料为本课题组自育的陆地棉高品质系A201和A705,长期自交保纯,遗传性状稳定,分别代表了低衣分类型和高衣分类型,2015-2017年种植于江西农业大学农业科技园。棉花盛花期于中部果枝内围果节标记当天白花,花后5d-45d定期取样,测定纤维、种胚和种皮非结构性碳水化合物(如葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉等)的含量、大分子贮藏物质(纤维素、脂肪等)含量、碳代谢关键酶(转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶等)活性等,结合不同发育阶段的特点,研究碳代谢酶的表达模式对种子-纤维库的发生、发展的影响及与衣分形成的关系,揭示种子库-纤维库形成的互作机制及碳代谢酶的协同调控机制。主要研究结果如下:1.A201铃重、单铃种子重、子指显著大于A705,而单铃纤维重、衣指和衣分显著小于A705,表明A201种子库强较大,A705纤维库强较大。A705棉铃开花后1d胚珠原始纤维细胞启动的平均密度极显著高于A201,进一步表明A705纤维库容大;A201种胚中粗脂肪含量显著高于A705,表明其大分子物质合成能力更强,且花后20d和25d,A201的种胚子叶厚度极显著大于A705,进一步表明A201种子库容大。A201纤维品质综合优于A705,但差异不显著。2.生长发育期间(棉铃开花后10至45d),A705纤维己糖浓度前期(≤24 DPA开花后天数)低于A201,中后期(≥31DPA)则高于A201。A705蔗糖浓度普遍高于A201,但淀粉浓度低于A201。A705前中期(≤31 DPA)液泡酸性转化酶(VIN)和细胞壁酸性转化酶(CWIN)活性低于A201,后期(≥38DPA)差异不显著。A705蔗糖合成酶活性(SS)高于A201,蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性前中期(≤31 DPA)高于A201,后期(≥38DPA)则低于A201。以上结果表明相对于A201,A705纤维发育中后期(物质充实阶段)的蔗糖和己糖浓度更大,分解利用蔗糖的主要酶(SS)活性更高,纤维内合成纤维素的库活性更强。3.胚珠生长发育期间(棉铃开花后5至45d),A201前期(≤17 DPA)胚珠(种胚和种皮)己糖浓度低于A705,中后期(≥31DPA)种胚己糖浓度高于A705。A201前期(≤17 DPA)胚珠,中后期种胚(≥24DPA)蔗糖浓度均高于对应时期的A705。A201前期(≤17 DPA)胚珠淀粉浓度高于A705,种胚成熟时(45DPA)低于A705。A201中后期(≥24DPA)种皮蔗糖浓度大于A705,淀粉浓度小于A705。A201前中期(≤24 DPA)胚珠VIN和CWIN活性小于A705,后期没有显著差异。A201前期(≤17 DPA)胚珠和中后期(≥24DPA)种胚SS活性均大于A705。A201种皮中后期(≥24DPA)VIN,CWIN和SPS活性小于A705,SS活性大于A705。以上结果表明相对于A705,A201胚珠发育中后期(≥24DPA)蔗糖和己糖浓度更大,分解利用蔗糖的主要酶(SS)活性更高,种胚内合成脂肪和蛋白质的库活性更强。4.A705相对A201较高的衣分可能是来自其较大的纤维库强(较大的纤维库容和较强的纤维库活性)和较小的种子库强(较小的种子库容和较弱的种子库活性)的共同作用.