凤仙花属部分植物种质资源收集与保存研究

论文摘要

凤仙花属（Impatiens L.）植物全世界有900余种,我国已知有220余种。凤仙花属植物种类繁多,花形奇特,变化丰富。该属植物的多样性为选育花卉优良品种提供了丰富的基因资源。部分野生种类本身就具有很高的观赏价值,亟待引种栽培和推广。目前,该属的开发与利用很少,对于种质资源保存方面的的研究则几乎是空白。凤仙花属植物野外分布的狭域性、地域的特有性及对环境要求的严苛性使其极易受到环境变化和人为活动的影响。对凤仙花属植物进行研究并对该属种质资源进行保存意义重大。鉴于此,本研究在收集我国原产的凤仙花属植物的基础上,对其观赏性状、开发利用价值和种间亲缘关系进行评价与分析,通过种子萌发特性和耐荫性的研究总结其一般栽培技术,以缓慢生长保存和超低温保存的方式建立凤仙花属植物种质资源离体保存体系。为该属资源利用和保护提供基础。获得下述研究结果:1.通过野外采集,首次较大规模收集中国原产凤仙花属植物38种,2变种,7未定名种。绝大部分种类在地域分布上具有极强的狭域性。应用层次分析法建立了适用于凤仙花属植物观赏性状与开发利用价值评价的模型,对40种凤仙进行了综合评价,筛选出表现较优良的8种凤仙,分别是:麻栗坡凤仙花（I. malipoensis）、耳叶棒凤仙花（I. claviger var. auriculata）、棒凤仙花（I. claviger）、大叶凤仙花（I. apalophylla）、龙州凤仙花（I. morsei）、小萼凤仙花（Impatiens sp.）、丰满凤仙花（I. obesa）和大旗瓣凤仙花（I. macrovexilla）。在种质资源保存的基础上,可优先考虑以上几种凤仙花的开发利用。2.应用AFLP方法对凤仙花属的种间亲缘关系进行了探讨。采用11对引物对40种凤仙进行分析,共获得1003个位点,多态性达97.11%。结果表明部分生物学性状（蒴果形状、苞片位置、萼片数和花序类型）及生境相似的种亲缘关系较近,生境及部分生物学性状作为分类依据的可靠性较高;地理分布作为分类依据的可靠性较低。3.对龙州凤仙花、丰满凤仙花、大旗瓣凤仙花和华凤仙（I. chinensis）种子的萌发特性进行了研究。华凤仙适宜的萌发条件是:30℃浸种8h在30℃条件下萌发,发芽率达到70%;龙州凤仙花适宜的萌发条件是:20℃浸种4h在20℃条件下萌发,发芽率为34%。丰满凤仙花在20℃萌发条件下发芽率较高,达到80%;大旗瓣凤仙花在20℃和30℃的萌发温度下,发芽率均接近100%。华凤仙与龙州凤仙花萌发至24d,丰满凤仙花与大旗瓣凤仙花分别萌发至15d左右和6d左右即可达到或接近最大发芽率。4.在三种光强条件下测定丰满凤仙花、大旗瓣凤仙花及华凤仙的生长指标（株高、叶片数、叶面积、叶片厚度和比叶重）、叶绿素指标和光合参数的变化,得到三种凤仙耐荫性的排序:大旗瓣凤仙花>华凤仙>丰满凤仙花。光合参数的测定是较简便与准确判断凤仙花属植物耐荫性的方法。通过对测得的光合参数的研究,将引种正常生长的21种凤仙花属植物按光照需求由大到小排序如下:滇水金凤（I. uliginosa）>微绒毛凤仙花（I. tomentella）>黄金凤（I. siculifer）>棒凤仙花>未定名种（兴义）（Impatiens sp.）>白花凤仙花（I. wilsonii）>菱叶凤仙花（I. rhombifolia）>耳叶棒凤仙花>红稚凤仙花（I. oxyanthera）>未定名种（融安）（Impatiens sp.）>瑞丽凤仙花（I. ruiliensis）>小萼凤仙花（Impatiens sp.）>绿萼凤仙花（I. chlorosepala）>瑶山凤仙花（I. macrovexilla var. yaoshanensis）>大叶凤仙花>未定名种（临桂）（Impatiens sp.）>龙州凤仙花>滇南凤仙花（I. duclouxii）>管茎凤仙花（I. tubulosa）>麻栗坡凤仙花>锐齿凤仙花（I. arguta）。对生境光照适应性较强的种类有:黄金凤、白花凤仙花、绿萼凤仙花;对生境光照要求较为严格的种类有:棒凤仙花、瑶山凤仙花及未定名种（兴义）;其它种类对于环境光照的要求居中。根据方程Pn=Pmax（1-C0 e-aPFD/ Pmax）拟合的光合-光响应曲线比二项式拟合曲线能够更合理的分析光响应曲线的全过程,解决了二项式拟合曲线存在的问题（超过光饱和点后对光合速率迅速下降的预测,光饱和点偏大,暗呼吸速率为正值）,是凤仙花属植物较为理想的光合过程分析模型。5.对引种凤仙花属植物的物候期进行观察记录;总结主要的繁殖方式有:播种繁殖、扦插繁殖与分株繁殖;按照播种苗与采集成株分别总结了栽培方法和病虫害防治规律。引种成功的凤仙花属植物共计11种。主要引种限制因子为温度和湿度。6.通过筛选适宜的侧芽（0.1%升汞两次,每次34min）与种子灭菌方式、继代培养基和移栽基质配方,建立了新几内亚凤仙花（I. platypatala）、大旗瓣凤仙花、丰满凤仙花、锐齿凤仙花、龙州凤仙花、瑶山凤仙花、菱叶凤仙花、鸭跖草状凤仙花（I. commellinoides）、瑞丽凤仙花、红稚凤仙花及华凤仙11种凤仙花的组培体系。新几内亚凤仙、丰满凤仙花、龙州凤仙花及华凤仙适宜的继代培养基配方:MS+6-BA 1.0mg·L-1+NAA 0.1mg·L-1;锐齿凤仙花、瑶山凤仙花、大旗瓣凤仙花、鸭跖草状凤仙花及红稚凤仙花适宜的继代培养基配方:MS+6-BA 1.0mg·L-1+NAA 0.05mg·L-1;菱叶凤仙花和瑞丽凤仙花适宜的继代培养基配方:MS+6-BA 0.5mg·L-1+NAA 0.05mg·L-1,组培苗生长健壮,增殖正常。新几内亚凤仙、红稚凤仙花和华凤仙适宜的移栽基质配比是:珍珠岩:草炭=2:1;丰满凤仙花和龙州凤仙花适宜的移栽基质配比是:珍珠岩:蛭石=2:1;锐齿凤仙花、瑶山凤仙花、鸭跖草状凤仙花和瑞丽凤仙花适宜的移栽基质配比是:珍珠岩:草炭=4:1;菱叶凤仙花适宜的移栽基质配比是:蛭石:草炭=1:1。7.通过改变培养基的大量元素含量、添加调节培养基渗透压的物质、生长抑制剂及改变培养温度等方式,大大延长了组培苗离体保存的时间。不同种对不同保存方式的反应不一。均以4℃培养延长保存时间的效果最为明显,新几内亚凤仙花保存至270d,丰满凤仙花保存至210d,大旗瓣凤仙花保存至240d,华凤仙保存至180d。保存后的组培苗出瓶移栽,除新几内亚凤仙花和大旗瓣凤仙花添加甘露醇的处理在分枝数上与对照有明显差异外,其它与对照在株高、叶片数及分枝数均无明显差异。8.建立了新几内亚凤仙和丰满凤仙花的玻璃化法超低温保存体系。技术程序如下:切取生长健壮的组培苗2mm左右的茎尖,于20℃下在2mol·L-1甘油+0.4mol·L-1乙二醇混和液中处理20min（丰满凤仙花）或30min（新几内亚凤仙）,然后在0℃下用PVS2玻璃化溶液处理30min（丰满凤仙花）或40min（新几内亚凤仙）,换新鲜PVS2溶液,快速浸入液氮,40℃水浴中解冻60s,用MS+1.2mol·L-1蔗糖液体培养基洗涤2次,每次10min。最后,转至继代培养基上进行恢复培养,液氮冻存后的茎尖存活率为19%（丰满凤仙花）或23%（新几内亚凤仙）。冻存后的茎尖再生成苗增殖系数与正常组培苗对照没有明显差异。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 凤仙花属植物概述
• 1.2 凤仙花属植物研究进展
• 1.2.1 分类学与植物区系研究进展
• 1.2.1.1 细胞学研究进展
• 1.2.1.2 分子生物学研究进展
• 1.2.1.3 种子微结构与雌蕊解剖学研究进展
• 1.2.1.4 细胞内含物方面研究进展
• 1.2.1.5 孢粉学研究进展
• 1.2.2 育种研究进展
• 1.2.3 栽培技术研究进展
• 1.2.4 组织培养与离体保存研究进展
• 1.2.5 传粉生物学研究进展
• 1.2.6 成花与诱导的生理生化研究进展
• 1.2.7 化学成分与药理作用研究进展
• 1.3 植物种质资源保存技术概况
• 1.3.1 原地保存
• 1.3.2 异地保存
• 1.3.2.1 田间集中保存法
• 1.3.2.2 种质资源圃
• 1.3.2.3 种质库
• 1.3.3 离体保存
• 1.3.3.1 常规保存
• 1.3.3.2 缓慢生长法保存
• 1.3.3.3 超低温保存
• 1.4 本研究的目的意义、内容与技术路线
• 1.4.1 研究目的与意义
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 技术路线
• 2 凤仙花属植物种质资源的收集
• 2.1 收集地点的确定
• 2.2 收集地点的凤仙花属植物种质资源分布情况
• 2.2.1 峨眉山
• 2.2.1.1 地理、气候与植被概况
• 2.2.1.2 凤仙花属植物的采集情况
• 2.2.2 瓦屋山
• 2.2.2.1 地理、气候与植被概况
• 2.2.2.2 凤仙花属植物的采集情况
• 2.2.3 岑王老山自然保护区
• 2.2.3.1 地理、气候与植被概况
• 2.2.3.2 凤仙花属植物的采集情况
• 2.2.4 大瑶山自然保护区
• 2.2.4.1 地理、气候与植被概况
• 2.2.4.2 凤仙花属植物的采集情况
• 2.2.5 九万山自然保护区
• 2.2.5.1 地理、气候与植被概况
• 2.2.5.2 凤仙花属植物的采集情况
• 2.2.6 桂西南地区
• 2.2.6.1 地理、气候与植被概况
• 2.2.6.2 凤仙花属植物的采集情况
• 2.2.7 其它地区采集的凤仙花属植物的生境概况与生物学特征
• 2.3 凤仙花属植物资源调查分析
• 2.3.1 观赏资源
• 2.3.2 生境条件
• 2.3.3 分布现状
• 2.3.4 广西凤仙花属植物分布新纪录
• 2.4 小结
• 3 40 种凤仙花属植物的观赏性状与开发利用评价
• 3.1 材料与试验地概况
• 3.2 方法
• 3.2.1 评价系统的构成
• 3.2.2 参与评价种的评价因子的观测
• 3.2.3 计算方法
• 3.2.3.1 判断矩阵与一致性检验
• 3.2.3.2 层次总排序计算
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 层次结构评价模型的建立
• 3.3.2 评分标准的建立
• 3.3.2.1 形质性状
• 3.3.2.2 整体观赏效果
• 3.3.2.3 数量性状
• 3.3.2.4 花期
• 3.3.2.5 野外分布
• 3.3.2.6 栽培难易
• 3.3.3 评分结果
• 3.3.4 约束因素与评价因子的重要性分析
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 4 40 种凤仙花属植物种间亲缘关系的研究
• 4.1 试验材料
• 4.2 主要试剂
• 4.3 试验方法
• 4.3.1 DNA 的提取与纯化
• 4.3.1.1 DNA 提取所需的溶液
• 4.3.1.2 DNA 的提取
• 4.3.1.3 紫外分光光度计检测DNA 纯度
• 4.3.2 AFLP 的操作流程
• 4.3.2.1 接头与引物
• 4.3.2.2 模板DNA 的准备
• 4.3.2.3 DNA 的双酶切和连接
• 4.3.2.4 预扩增
• 4.3.2.5 选择性扩增
• 4.3.2.6 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 4.3.3 结果统计与数据分析方法
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 DNA 的浓度与纯度
• 4.4.2 引物筛选
• 4.4.3 部分凤仙花属植物的遗传距离
• 4.4.4 部分凤仙花属植物的亲缘关系分析
• 4.5 讨论
• 4.5.1 凤仙花属植物DNA 的提取
• 4.5.2 酶切效果的改善
• 4.5.3 亲缘关系的分析
• 4.6 小结
• 5 种子萌发特性的研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 四种凤仙花属植物种子的形态指标
• 5.1.2 种子的清洗和消毒
• 5.1.3 不同的浸种时间、浸种温度及萌发温度对凤仙种子萌发的影响
• 5.1.4 种子发芽率、发芽势的计算
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 种子形态指标观察
• 5.2.2 不同浸种温度对凤仙种子萌发的影响
• 5.2.2.1 不同浸种温度对华凤仙种子萌发的影响
• 5.2.2.2 不同浸种温度对龙州凤仙花种子萌发的影响
• 5.2.3 不同浸种时间对凤仙种子萌发的影响
• 5.2.3.1 不同浸种时间对华凤仙种子萌发的影响
• 5.2.3.2 不同浸种时间对龙州凤仙种子萌发的影响
• 5.2.4 不同萌发温度对凤仙花种子萌发的影响
• 5.2.4.1 不同萌发温度对华凤仙种子萌发的影响
• 5.2.4.2 不同萌发温度对龙州凤仙花种子萌发的影响
• 5.2.4.3 不同萌发温度对丰满凤仙花与大旗瓣凤仙花种子萌发的影响
• 5.3 讨论
• 5.3.1 不同凤仙的最适萌发条件
• 5.3.2 不同萌发条件对凤仙种子发芽的影响
• 5.4 小结
• 6 凤仙花属部分植物耐荫性的研究与光合指标的测定
• 6.1 3 种凤仙花属植物的耐荫性研究
• 6.1.1 试验材料
• 6.1.2 试验方法
• 6.1.2.1 植株生长指标测定
• 6.1.2.2 光合色素含量测定
• 6.1.2.3 光响应曲线的测定
• 6.1.3 结果与分析
• 6.1.3.1 不同的遮荫条件对生长指标的影响
• 6.1.3.2 不同的遮荫条件对叶绿素含量的影响
• 6.1.3.3 不同遮荫条件对光合指标的影响
• 6.1.4 讨论
• 6.2 21 种凤仙花属植物光合指标的测定
• 6.2.1 实验材料
• 6.2.2 试验方法
• 6.2.3 数据分析方法
• 6.2.4 结果与分析
• 6.2.4.1 21 种凤仙花属植物的光合参数
• 6.2.4.2 与二项式拟合光合－光响应曲线比较
• 6.2.5 讨论
• 6.3 小结
• 7 凤仙花属植物的引种栽培研究
• 7.1 材料
• 7.2 试验地概况
• 7.3 方法
• 7.3.1 物候期记录
• 7.3.2 栽培方法
• 7.4 结果与分析
• 7.4.1 物候期观察
• 7.4.1.1 种子时期与播种幼苗期
• 7.4.1.2 营养生长期
• 7.4.1.3 开花结果期
• 7.4.1.4 开花期与结果期
• 7.4.2 温室栽培管理
• 7.4.2.1 繁殖试验
• 7.4.2.2 播种苗的管理
• 7.4.2.3 采集成株的栽培管理
• 7.4.2.4 病虫害防治
• 7.5 小结
• 8 部分凤仙花属植物缓慢生长保存与超低温保存的研究
• 8.1 凤仙花属植物组织培养体系的建立
• 8.1.1 材料与方法
• 8.1.1.1 试验材料
• 8.1.1.2 培养条件
• 8.1.1.3 外植体灭菌
• 8.1.1.4 增殖与继代培养
• 8.1.1.5 移栽
• 8.1.2 结果与分析
• 8.1.2.1 不同灭菌方式与时间对外植体存活率的影响
• 8.1.2.2 增殖培养基的筛选
• 8.1.2.3 组培苗的出瓶移栽
• 8.2 组培保存
• 8.2.1 材料
• 8.2.2 方法
• 8.2.2.1 常规继代保存
• 8.2.2.2 缓慢生长法保存
• 8.2.2.3 保存后的组培苗出瓶移栽
• 8.2.3 结果与分析
• 8.2.3.1 缓慢生长保存研究
• 8.2.3.2 缓慢生长保存再生苗移栽的生长状况
• 8.2.4 讨论
• 8.3 超低温保存技术初步研究
• 8.3.1 材料和方法
• 8.3.1.1 实验材料
• 8.3.1.2 试剂
• 8.3.1.3 两种凤仙茎尖玻璃化法保存的基本程序研究
• 8.3.2 结果与分析
• 8.3.2.1 凤仙茎尖长度对液氮保存后茎尖成活率的影响
• 8.3.2.2 Loading 溶液处理时间对液氮保存后凤仙茎尖成活率的影响
• 8.3.2.3 PVS2溶液处理时间对液氮冻存后凤仙茎尖存活率的影响
• 8.3.2.4 超低温保存后凤仙茎尖的继代培养
• 8.3.2.5 超低温保存后凤仙再生苗的移栽
• 8.4 小结
• 9 结论
• 图版Ⅰ
• 图版Ⅱ
• 图版Ⅲ
• 图版Ⅳ
• 图版Ⅴ
• 图版Ⅵ
• 图版Ⅶ
• 图版Ⅷ
• 图版Ⅸ
• 图版Ⅹ
• 图版XI
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢