黄瓜花性别分化的生理学研究
黄瓜花性别分化的生理学研究
作 者: 陈学好导 师: 曾广文；朱祝军；曹碚生
学 校: 浙江大学
专 业: 蔬菜学
关键词: 黄瓜 性别 鉴别 花发育 性别逆转 植物激素 多胺
分类号: S642.201
类 型: 博士论文
年 份: 2001年
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内容摘要
本学位论文选用历时10代以上的纯化、已达到完全纯合的、全雌性黄瓜品系ZQ-18和强雄性黄瓜品系ZH-20为试验材料，研究了花性器官发育过程中和花性别逆转过程中的生理学、生物化学及细胞学变化，并对花性别分化发育机理进行了讨论。 本文应用我们自己建立的一种新的显著提高花粉图像清晰度的黄瓜花粉压片染色法和石蜡切片法，观察了黄瓜雌、雄花性器官发育的细胞学进程并对雌、雄花几个典型发育时期内源激素、多胺、核酸和蛋白质含量的变化进行了研究。结果表明： 雌、雄花发育进程存在差异，雄花发育略快于雌花；内源激素、多胺、核酸和蛋白质均参与了黄瓜性别决定过程。黄瓜雌、雄花几个典型发育时期（雄花为两性期、小孢子母细胞时期、小孢子四分体时期、花粉粒初成期和雄花成熟期；雌花为两性期、大孢子母细胞时期、大孢子四分体时期、大孢子时期和雌花成熟期）内源激素含量及其比值变化的结果为：雌花中GA3和IAA含量均高于雄花；但只有IAA在雌、雄花中的变化规律有明显差异，即雌花IAA含量在大孢子母细胞时期以后直到发育成熟持续增加，而雄花则相反，在小孢子母细胞时期以后直到发育成熟，其IAA含量连续下降；看来，内源IAA是调控黄瓜性别发育的关键性激素；ZT含量增加有利于大孢子母细胞形成；ABA含量增加有利于大孢子和小孢子的四分体形成。高水平的ZT/IAA有利于大孢子母细胞和花粉粒的形成，而大孢子四分体的形成则需要高的GA3/ZT比值。在两性期到大、小孢子母细胞时期，内源总多胺、精胺和尸胺的水平决定花性发育的命运，即提高总多胺、精胺和尸胺的内源水平使两性花向雌性发育，相反，降低总多胺、精胺和尸胺的内源水平使两性花向雄性发育。腐胺对小孢子四分体和花粉粒的发育具有重要作用，尸胺与小孢子四分体发育有关，而精胺与花粉粒的成熟有关。尸胺、亚精胺和精胺的水平关系到大孢子母细胞的发育，此外尸胺还与大孢子四分体发育有关。 在两性向单性转变的初期，DNA显著增加。雌雄花中蛋白质和RNA的变化一致，但雄花中蛋白质和RNA在小孢子母细胞时期以后迅速增加，雌花中二者则在大孢子四分体时期以后迅速增加。 用硝酸银和乙烯利分别处理黄瓜雌性系和强雄性系黄瓜幼苗，可在一定节位上诱发 性别逆转。在雌性转雄过程中，茎尖赤霉素pA3)和腐胺含量升高，而生长素（IAAX细 胞分裂素pT）和亚精胺含量则下降。与此相反，在雄性转雌过程中，茎尖赤霉素、腐胺 含量下降，而生长素、细胞分裂素和亚精胺含量升高。可见雄蕊的分化与 GA3和 pllt密 切关连，而雌蕊的分化与 IAA、ZT和 Spd密切关连。这些结果先前均未曾见有过报道。 应用 BTB（滨露香草酚蓝）法、NADH（还原辅酶 I）法和 TTC（氯化三苯基四氮哩）法对 黄瓜雌、雄株进行了苗期鉴别试验。结果显示：雌株还原能力较雄株强。雌、雄株提取 液分别加人BTB液后雌株转色快于雄株，反应后5小时在630urn处雌、雄株吸光值差 异最大，是鉴别黄瓜雌、雄株的最佳时期。BTB法、NADH法和 TTC法鉴别雌、雄株 其差异显著概率均为极显著，但对混种群体的鉴别正确率分别为 100％。71．4％和 100％； BTB和 TTC法可应用于黄瓜雌、雄株茵期鉴别。
全文目录
中文摘要 9-11
英文摘要 11-14
第1章 文献综述 14-29
1．1 高等植物性别多样性及其早期鉴别 14-21
1．1．1 性染色体多样 14-15
1．1．2 性基因多样性 15-16
1．1．2．1 单基因决定 15
1．1．2．2 双基因决定 15-16
1．1．2．3 多基因决定 16
1．1．2．4 复等位基因决定 16
1．1．3 性连锁遗传 16-17
1．1．4 性别早期鉴别方法 17-21
1．1．4．1 形态差异鉴别法 17
1．1．4．2 孢粉学鉴别法 17-18
1．1．4．3 核型分析及染色体鉴别法 18
1．1．4．4 氧化还原鉴别法 18-19
1．1．4．5 同功酶鉴别法 19-20
1．1．4．6 酚类物质鉴别法 20
1．1．4．7 鞣质含量鉴别法 20
1．1．4．8 其他生理指标鉴别法 20-21
1．1．4．9 分子标记鉴别法 21
1．2 高等植物性别表现生理机制研究进展 21-26
1．2．1 环境因素对黄瓜性别分化和性别表现的影响 21-22
1．2．1．1 温度和光照 21-22
1．2．1．2 其它因素 22
1．2．2 酶活性和同功酶与植物性别表现的关系 22
1．2．3 内源激素和多胺代谢与植物性别表现的关系 22-24
1．2．4 蛋白质、核酸代谢与植物性别表现的关系 24-25
1．2．5 植物性别诱变 25-26
1．3 植物性别分化和决定过程 26-27
1．4 植物性别决定基因或相关基因的克隆 27-29
第2章 黄瓜雌雄株性别苗期鉴别研究 29-34
2．1 材料与方法 29-30
2．1．1 试材和取样 29
2．1．2 测定方法 29-30
2．1．2．1 溴麝香草酚蓝法（BTB法） 29
2．1．2．2 还原辅酶Ⅰ法（NADH法） 29-30
2．1．2．3 氯化三苯基四氮唑法（TTC法） 30
2．2 结果 30-33
2．2．1 BTB法检测结果 30-32
2．2．1．1 最佳鉴别时期的确定 30
2．2．1．2 最适鉴别波长的确定 30-31
2．2．1．3 混种群体雌雄株鉴别准确率测定 31-32
2．2．2 NADH法检测结果 32
2．2．2．1 雌雄株NADH含量比较 32
2．2．2．2 混种群体雌雄株鉴别准确率测定 32
2．2．3 TTC法 32-33
2．2．3．1 雌雄株TTCH含量比较 32-33
2．2．3．2 混种群体雌雄株鉴别准确率测定 33
2．3 讨论 33-34
第3章 黄瓜花性别分化发育的细胞学进程 34-41
3．1 材料与方法 34-35
3．1．1 雄花发育的观察方法 34-35
3．1．2 雌花发育的观察方法 35
3．2 结果 35-39
3．2．1 黄瓜雌雄花发育进程的细胞学形态特征 35-36
3．2．2 黄瓜雌雄花发育进程的外部形态变化 36-39
3．3 讨论 39-41
第4章 植物激素、多胺与黄瓜花性别分化发育 41-55
4．1 材料与方法 41-44
4．1．1 试材与取样方法 41
4．1．2 内源激素测定 41-43
4．1．2．1 IAA和ABA的测定 41-42
4．1．2．2 GA_3的测定 42
4．1．2．3 ZT的测定 42-43
4．1．3 多胺测定 43
4．1．4 核酸测定 43-44
4．1．5 蛋白质测定 44
4．2 结果 44-53
4．2．1 黄瓜雌雄花不同发育时期内源激素含量和花的性别发育 44-47
4．2．1．1 GA_3含量和花的性别发育 45
4．2．1．2 IAA含量和花的性别发育 45-46
4．2．1．3 ZT含量和花的性别发育 46
4．2．1．4 ABA含量和花的性别发育 46-47
4．2．2 黄瓜雌雄花不同发育时期激素比值的变化 47
4．2．3 黄瓜雌雄花不同发育时期内源多胺含量的变化 47-51
4．2．3．1 内源多胺总量（PAs）与花的性别发育 48-49
4．2．3．2 内源精胺（spm）含量与花的性别发育 49
4．2．3．3 内源亚精胺（spd）含量与花的性别发育 49-50
4．2．3．4 内源腐胺（put）含量与花的性别发育 50
4．2．3．5 内源尸胺（cad）含量与花的性别发育 50-51
4．2．4 黄瓜雌雄花不同发育时期核酸和蛋白质含量的变化 51-53
4．3 讨论 53-55
第5章 植物激素、多胺与黄瓜性别逆转的关系 55-62
5．1 材料与方法 55
5．1．1 试材与取样 55
5．1．2 测定方法 55
5．2 结果 55-61
5．2．1 外源物质诱导黄瓜性别逆转与内源激素的关系 55-59
5．2．1．1 硝酸银外源处理雌性系黄瓜幼苗茎尖内源激素的变化 57
5．2．1．2 乙烯利外源处理强雄性系黄瓜幼苗茎尖内源激素的变化 57-59
5．2．2 外源物质诱导性别逆转与内源多胺的关系 59-61
5．3 讨论 61-62
第6章 讨论与结论 62-67
6．1 讨论 62-65
6．2 结论 65-67
参考文献 67-77
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