广西苦苣苔科观赏植物资源调查与引种研究

论文摘要

苦苣苔科Gesneriaceae在全世界约有150属3 700种,我国分布有58属470余种,绝大部分种类具有较高的观赏价值。美国、加拿大等西方国家已育成大量园艺品种,然而目前我国的苦苣苔资源基本仍处于野生状态,园艺化研究较少,部分资源受各种因素影响遭到严重破坏,且国内尚未开展对苦苣苔科观赏植物种质资源的系统研究。中国从西南到华南的山地是中国苦苣苔科植物现代分布和分化的重点区域,广西正处于这个区域中心,所拥有的属数居全国之首,物种的丰富度和多样性程度都很高,对该地区进行苦苣苔科植物观赏资源的系统性研究具有十分重要的意义。针对于此,本研究于2004年开始,先后8次对广西野生苦苣苔观赏植物种质资源进行了详细的调查,初步摸清了其分布情况,在此基础上,首次将野生苦苣苔科植物观赏资源的研究从野外调查和生物学研究范畴拓展到引种栽培、生理特性和繁殖技术、观赏性状评价、亲缘关系鉴定和杂交育种等园艺方面,初步形成了一个完整的体系,为进一步的苦苣苔科观赏植物的产业化开发奠定了基础。主要研究结果如下:1.通过对广西苦苣苔科植物分布重点区域的详细调查,共调查到33个属的132种该科植物,其中74个为广西特有种;发现了唇柱苣苔属Chirita 2新种,细筒苣苔属Lagarosolen 1新种,石蝴蝶属Petrocosmea 1新种,小花苣苔属Chiritopsis 1新变种以及短筒苣苔属Boeica、石蝴蝶属、小花苣苔属和唇柱苣苔属广西新记录各1个。在充分调查和引种的基础上,通过对2个近缘属——唇柱苣苔属和小花苣苔属的综合评价以及11个属74个种的层次分析评价,首次建立了该科植物观赏资源的评价体系,认为以唇柱苣苔属、小花苣苔属、朱红苣苔属Calcareoboea、细筒苣苔属、旋蒴苣苔属Boea、长檐苣苔属Dolicholoma、石蝴蝶属、石山苣苔属Petrocodon以及芒毛苣苔属Aeschynanthus等9个属的36个种及2变种,具有很高的观赏价值和开发潜力,其中唇柱苣苔属大部分种适应能力强,花大色艳,在评价体系中名列前茅,共有27种1个变种值得优先开发。按照生境类型将野外苦苣苔科植物划分为9类,即:阴湿半附生岩生型、洞穴型、耐旱喜光型、阴生干燥型、高海拔型、低海拔高温干燥型、阴湿喜阴附生型、耐旱附生型和林下地生型,这对成功引种该科植物具有重要的指导意义。在调查的过程中了解到大部分的苦苣苔科植物分布狭窄,居群数量少,自然更新能力弱,急需采取相应的保护措施。2.在详细调查的基础上,建立了一套引种驯化技术体系,其中引种成功的有唇柱苣苔属、小花苣苔属、朱红苣苔属、细筒苣苔属、吊石苣苔属Lysionotus和半蒴苣苔属Hemiboea等11个属,67个种。对引种成功的35种唇柱苣苔属植物的光合作用特性研究表明,唇柱苣苔属植物的光饱和点和补偿点按照其原始生长环境不同而区别明显,大部分唇柱苣苔属植物光补偿点、光饱和点和表观量子效率都较一般耐阴植物低,显示出对阴生环境的高度适应性,其中光补偿点最低的为洞穴植物软叶唇柱苣苔C. mollifolia,仅为0.57μmol·m-2·s-1,光饱和点最高的的线叶唇柱苣苔C. linearifolia也仅为16.73μmol·m-2·s-1,低于一般常见的耐阴园林植物;叶绿素a、b含量和比值试验结果显示,除少数几个种外,大部分的唇柱苣苔属和其他苦苣苔科植物的叶绿素a/b比值都在2.3左右,表现出了阴生植物的特点,因此在引种驯化过程中尤其要注意保持适当的遮阴。同时这些特点都使得该类植物具有了作为室内观赏盆花的极大潜力。3.以牛耳朵C. eburnea、黄花牛耳朵C. lutea、紫纹唇柱苣苔C. pseudoeburnea和桂林唇柱苣苔C. gueilienensis等为代表的唇柱苣苔属植物以及滇桂喜鹊苣苔Ornithoboea wildeana、吊石苣苔L. pauciflorus的种子在2530℃时有较高的萌发率;浸种时间以16 h最佳;赤霉素对种子萌发影响不大;光照能促进种子的萌发,赤霉素处理能部分替代种子萌发对光的需求。以唇柱苣苔属为主要材料,叶插繁殖方式的研究结果表明具有肥厚肉质叶的莲座型种叶插繁殖成活率均可达100%,但繁殖系数低,更适于家庭繁殖使用;在组织培养中,不同种的不同外植体取材和最佳灭菌时间均不同,须按照实际情况进行试验和选择。均以采用2次0.1%Hgcl2灭菌为宜,幼叶和幼嫩花梗的灭菌时间均为3 min和57min;封闭性组织如苞片内和花蕾内组织,灭菌时间为3 min和5 min左右能得到较理想的结果;在外植体启动培养基的激素配比上,使用MS培养基,唇柱苣苔属植物多适合于NAA0.1mg·L-1+6-BA 0.1mg·L-1的激素配比,而小花苣苔属更适合于NAA0.1 mg·L-1+6-BA0.2 mg·L-1的激素配比。对7种唇柱苣苔和1种小花苣苔进行了试管苗出瓶移栽方法的研究,以蛭石40%,珍珠岩40%与草炭20%的混合基质配比,多菌灵800倍液处理基质,出瓶时间为春秋两季能获得最高的成活率;通过对不同配比的栽培基质与3种唇柱苣苔属植物生长因子之间的相互影响关系研究,认为对不同产地环境条件下的种其适应的基质配比不一,其中牛耳朵和尖萼唇柱苣苔C. pungentisepala适合于草炭60%,珍珠岩20%和蛭石20%的混合基质,桂林唇柱苣苔适合于草炭80%和珍珠岩20%的混合基质。在此基础上,建立了一套以唇柱苣苔属种为主体的引种驯化和温室盆栽技术体系,包括幼苗、成苗和开花期的栽培管理技术、环境控制、病虫害防治措施等,同时建成了国内搜集唇柱苣苔属植物比较齐全的种质资源圃。4.对56个唇柱苣苔属植物的材料进行了AFLP标记和聚类分析,试验表明,根据亲缘关系的远近,在遗传距离为0.56处分为2大类,在遗传距离0.585处,可将余下的30份材料分为2大类。对唇柱苣苔属牛耳朵、蚂蝗七C. fimbrisepala、永福唇柱苣苔C. yungfuensis和尖萼唇柱苣苔的新鲜花粉和不同液氮冻存时间花粉的萌发试验表明液氮冻存是该属植物有效的花粉保存方式,冻存前后花粉萌发率均可达70%以上;在对亲缘关系进行分析的基础上,对所搜集的唇柱苣苔属植物进行了初步的杂交育种,并获得了杂种F1后代,并对亲本重要观赏性状在子代上的表现和控制性状的基因的显隐性关系进行了分析。试验结果显示,即使亲缘关系较远的唇柱苣苔属内种,其种间杂交没有明显的生殖隔离的现象,这为培育新品种提供了保证。总之,通过引种栽培,对野生苦苣苔科植物,尤其是唇柱苣苔属内观赏资源的引种驯化、盆花栽培提供理论依据,为将来开发商品盆花以及产业化栽培打下基础,AFLP分析结果为种间亲缘关系的确定和杂交亲本的选择和育种提供了参考,杂交亲和性试验显示了唇柱苣苔属植物育种的巨大潜能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 苦苣苔科植物研究进展
• 1.1.1 苦苣苔科植物分类学研究
• 1.1.2 苦苣苔亚科植物的区系特征
• 1.1.3 苦苣苔亚科濒危机理及生态生物学的研究
• 1.1.4 苦苣苔亚科植物系统学及遗传学研究进展
• 1.1.6 苦苣苔科观赏植物研究与开发进展
• 1.1.7 苦苣苔科植物与天然传粉动物之间的关系研究
• 1.1.8 中国苦苣苔科植物观赏价值的研究与开发
• 1.1.9 苦苣苔科植物新资料
• 1.1.10 中国苦苣苔科植物药学研究进展
• 1.2 观赏植物生理学、温室生产与开发方面的相关研究
• 1.2.1 种子萌发特性研究
• 1.2.2 光合特性与耐阴性研究
• 1.2.3 不同基质对组培苗移栽的影响
• 1.2.4 不同基质配方在无土栽培中的影响
• 1.2.5 野生观赏植物资源与观赏园艺品种的观赏性状评价
• 1.2.6 AFLP 技术在植物种间和园艺品种间亲缘关系的鉴定
• 1.3 中国苦苣苔科植物的现状与展望
• 1.3.1 中国苦苣苔科植物的资源现状
• 1.3.2 中国苦苣苔科植物的研究利用展望
• 1.4 目的和意义
• 1.5 研究的主要内容与技术路线
• 2 广西苦苣苔科观赏植物种质资源调查研究
• 2.1 广西自然环境条件
• 2.2 广西苦苣苔科植物资源概况
• 2.3 方法
• 2.4 结果
• 2.4.1 广西苦苣苔科植物的资源分布特征
• 2.4.2 广西苦苣苔科植物地带分布特征
• 2.4.3 广西苦苣苔科植物分布地生态环境特点
• 2.4.4 广西苦苣苔科植物种质资源的生境类型
• 2.4.5 广西苦苣苔科植物资源现状
• 2.4.6 广西苦苣苔科主要观赏植物的观赏特征
• 2.4.7 极具特色的广西苦苣苔科植物观赏和育种资源
• 2.4.8 广西产苦苣苔种质资源观赏特性的育种前景
• 2.4.9 广西苦苣苔科植物新资料
• 2.5 本章小结
• 3 广西苦苣苔科植物的引种评价与盆栽技术
• 3.1 苦苣苔科植物的基质分类
• 3.2 广西苦苣苔科植物的栽培分类概述
• 3.3 引种的广西苦苣苔科植物情况与搜集区营建
• 3.3.1 引种的广西苦苣苔科植物情况
• 3.3.2 引种的广西苦苣苔科植物的栽培方法
• 3.3.3 广西苦苣苔科植物引种结果分析
• 3.4 温室栽培技术
• 3.4.1 唇柱苣苔属植物的温室繁殖
• 3.4.2 苗期管理
• 3.4.3 移苗上盆
• 3.4.4 成苗的管理
• 3.4.5 开花期的管理
• 3.4.6 结实期管理
• 3.4.7 病虫害防治
• 3.5 本章小结
• 4 广西苦苣苔科植物部分属、种的观赏性状评价与筛选
• 4.1 材料与种质资源圃概况
• 4.2 调查与引种方法
• 4.2.1 调查和活植物采集的地点
• 4.2.2 活植物采集的原则和保存方法
• 4.2.3 参与观赏性状评价的种、种源调查和活植物采集的地点
• 4.2.4 种植和管理方法
• 4.2.5 评价标准与方法
• 4.2.6 结果与分析
• 4.2.7 讨论
• 4.3 本章小结
• 5 6 种广西苦苣苔科植物的种子萌发特性的研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 不同浸种时间处理对种子萌发的影响
• 5.1.2 不同温度处理对种子萌发的影响
• 5.1.3 不同赤霉素浓度处理对种子萌发的影响
• 5.1.4 不同光照处理对种子萌发的影响
• 5.2 种子发芽率与发芽势的计算
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 不同浸种时间处理对种子萌发的影响
• 5.3.2 不同温度处理对种子萌发的影响
• 5.3.3 不同赤霉素浓度处理对种子萌发的影响
• 5.3.4 不同光照处理对种子萌发的影响
• 5.4 讨论
• 5.4.1 浸种时间对广西部分苦苣苔种子萌发的影响
• 5.4.2 温度对广西部分苦苣苔种子萌发的影响
• 5.4.3 赤霉素对广西部分苦苣苔种子萌发的影响
• 5.4.4 光照对广西部分苦苣苔种种子萌发的影响
• 5.5 本章小结
• 6 广西苦苣苔科植物部分种的营养繁殖方法研究
• 6.1 6 种唇柱苣苔属植物与1 种小花苣苔属植物的叶插繁殖研究
• 6.1.1 材料与方法
• 6.1.2 结果与分析
• 6.1.3 讨论
• 6.2 12 种唇柱苣苔属植物与1 种小花苣苔属植物组培快繁的研究
• 6.2.1 试验材料及来源
• 6.2.2 方法
• 6.2.3 结果与分析
• 6.2.4 讨论与总结
• 6.3 本章小结
• 7 广西产8 种苦苣苔科植物组培苗移栽方法与3 种唇柱苣苔无土栽培基质的筛选研究
• 7.1 7 种产唇柱苣苔属植物和1 种小花苣苔属植物的组培苗移栽方法研究
• 7.1.1 材料与方法
• 7.1.2 出瓶移栽方法
• 7.1.3 结果与分析
• 7.2 三种唇柱苣苔属植物植物无土栽培基质配比的筛选
• 7.2.1 材料
• 7.2.2 试验方法
• 7.2.3 结果与分析
• 7.2.4 因子分析方法在栽培基质配比筛选中的应用
• 7.3 本章小结
• 8 数种广西产苦苣苔科植物光合特性与耐荫性研究
• 8.1 35 种苦苣苔科唇柱苣苔属植物光合特性的研究
• 8.1.1 实验材料
• 8.1.2 试验方法
• 8.1.3 数据分析方法
• 8.1.4 结果与分析
• 8.2 用叶绿体色素含量和组成比较42 种苦苣苔科植物的耐阴性
• 8.2.1 材料
• 8.2.2 试验方法
• 8.2.3 结果与分析
• 8.3 讨论
• 8.3.1 光照强度对部分苦苣苔科植物光合速率的影响
• 8.3.2 叶绿素a、b 含量和比值对部分苦苣苔科植物耐阴性的判断
• 8.4 本章小结
• 9 广西苦苣苔科唇柱苣苔属植物部分种间亲缘关系的研究
• 9.1 材料与方法
• 9.1.1 试验材料与来源
• 9.1.2 主要试剂
• 9.1.3 DNA 的提取与纯化
• 9.1.4 AFLP 的操作流程
• 9.1.5 结果统计与数据分析方法
• 9.2 结果与分析
• 9.2.1 DNA 的浓度与纯度
• 9.2.2 引物筛选
• 9.2.3 部分唇柱苣苔属植物的聚类分析
• 9.3 讨论
• 9.4 本章小结
• 10 广西产唇柱苣苔属植物杂交育种的初步研究
• 10.1 材料与方法
• 10.1.1 育种目标的确定
• 10.1.2 杂交亲本材料选择依据
• 10.1.3 杂交亲本材料
• 10.1.4 新鲜花粉与经过超低温保存后花粉的活力比较测定
• 10.1.5 常规杂交
• 10.2 结果与分析
• 10.2.1 新鲜花粉与经过超低温保存后花粉的活力比较
• 10.2.2 唇柱苣苔属内种间杂交的人工授粉试验
• 10.2.3 杂种后代的播种
• 10.2.4 杂种后代与亲本的主要观赏性状比较
• 10.3 讨论
• 10.3.1 花粉活力与液氮冻存时间之间的关系
• 10.3.2 唇柱苣苔属植物的种间杂交试验
• 10.3.3 唇柱苣苔属内种间部分性状的显隐性关系
• 10.4 本章小结
• 11 总结
• 11.1 研究结论
• 11.2 研究创新
• 11.3 研究展望
• 参考文献
• 附图Ⅰ 广西苦苣苔科植物中观赏价值较高的属与种
• 附图Ⅱ 广西唇柱苣苔属中观赏价值较高的种
• 附图Ⅲ 广西小花苣苔属中观赏价值较高的种
• 附图Ⅳ 唇柱苣苔属牛耳朵花粉超低温保存前后的萌发情况
• 附图Ⅴ 唇柱苣苔属杂种、亲本对照与不同属种间花的差异
• 个人简历
• 导师简介
• 致谢