绒毛白蜡引种及白蜡属内种间杂交育种研究

论文摘要

我国有丰富的白蜡属树种资源,绒毛白蜡(Fraxinus velutina Torr.)是其中引种成功的树种之一,由于其耐盐性强、观赏性强和分布范围广等特点,被国内许多省市广泛引种栽培。目前已成为部分沿海城市及盐碱地区造林和绿化的优良树种,但黑龙江尚未引种。本文以绒毛白蜡引种为主线,从苗木引种、种子育苗、耐盐碱试验、嫁接技术等几个方面进行了深入研究,以期为黑龙江地区引种提供基础资料和技术保障。此外,为了改善白蜡属树种的品质,整合优良的基因资源,本文着重开展了水曲柳与白蜡属内种间三个树种的杂交育种技术研究,主要研究内容如下:(1)苗木引种在黑龙江大庆、帽儿山、哈尔滨等地进行了绒毛白蜡树种的引种栽培和区域性试验。经过几年的引种驯化,苗木的抗寒能力逐渐提高,在上述试验地点均能正常生长和越冬,苗木长势良好。与当地水曲柳相比,绒毛白蜡生长较快,冠幅较大,观赏性强。此外,在大庆、肇州试验点引种的苗木表现出较强的耐盐碱特点。(2)种子育苗在黑龙江的哈尔滨、肇州、宾西和带岭等地进行种子育苗引种试验,种子的出苗率较高,苗木在各试验点生长良好,种子苗不用任何防寒措施就能正常越冬。与苗木直接引种相比,种子苗在萌发和发育过程中耐寒性逐渐加强,更容易适应新的环境。(3)耐盐碱试验模拟大庆碱斑土盐分的离子种类和浓度,将5种中性盐和2种碱性盐按不同比例混合,对2年生绒毛白蜡引种苗木进行混合盐胁迫,测定株高、叶绿素含量、SOD、POD、MDA及脯氨酸等相关生理指标。初步研究表明,苗木能够在相当大庆碱斑土浓度的混合盐胁迫下继续生长,与其在光合、抗氧化酶活性、膜透性及渗透调节物质等方面的协调一致密切相关,表现出较强的耐盐碱性,与大庆、肇州等地的实际引种试验结果是一致的,初步说明绒毛白蜡在大庆等盐碱地区引种是可行的。(4)嫁接技术以水曲柳为砧木嫁接绒毛白蜡亲和力强,采用嵌芽接和劈接均可以成功。相比之下,嵌芽接方法节省接穗,嫁接效率更高,嵌芽接成活率可达80%以上。嫁接苗木长势和越冬情况良好,抗寒能力得到很大提高,说明通过嫁接在黑龙江引种也是可行的。(5)杂交育种开展了水曲柳与白蜡属的绒毛白蜡、小叶白蜡和美国白蜡不同种源及不同无性系间的属内种间杂交育种技术研究。a.花粉技术在单因素试验和正交试验初步确定花粉离体萌发培养条件的基础上,采用基于BBD的响应面法优化了白蜡花粉离体萌发的培养基成分,使花粉萌发率有较大幅度提高,为杂交亲本的选择提供了快速有效的方法,同时提高了杂交育种的效率。将优化理论应用于植物花粉培养基研究为植物学的相关研究提供了新的思路。b.杂交亲本生态差异显著,优缺点互补,杂种优势明显。通过白蜡属种间杂交共获得140个杂交组合的16361粒种子。不同组合的杂交种子性状变异丰富,为杂种F1优良基因型的选育及未来杂交新品种的培育奠定了基础。c.采用适宜场强的高压静电场处理绒毛白蜡花粉,提高了花粉萌发率和杂交坐果率,克服了白蜡属内种间杂交不亲和性的难题,为林木种间杂交提供了有效方法。d.采用石蜡制片法观察了水曲柳×绒毛白蜡杂种胚胎的发育过程,揭示了由原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚到子叶胚的发育过程,受精后胚乳先发育,由核型胚乳逐渐发育为细胞形胚乳,为白蜡属种间杂交育种提供了形态学依据。e.通过杂种幼胚的离体培养克服了白蜡属种间杂种的胚败育,获得各杂交组合的组培苗,炼苗移栽提前获得了杂种植株。从幼胚培养到成苗仅用3个月的时间,与传统育苗方法相比,育种周期缩短了1年。f.在杂种幼胚离体培养的基础上建立了杂种苗组培再生的技术平台,获得了杂种苗茎段腋芽增殖的培养基激素组合和生根条件,为优良杂种的无性繁育提供了技术保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 绒毛白蜡树种简介
• 1.2.1 形态特征
• 1.2.2 原产地及分布
• 1.2.3 命名及分类
• 1.2.4 繁殖及育苗
• 1.2.5 开发利用价值
• 1.3 林木引种概述
• 1.3.1 引种的基本原理
• 1.3.2 林木引种的程序和方法
• 1.3.3 引种的技术措施
• 1.3.4 引种成功的标准
• 1.3.5 绒毛白蜡引种研究进展
• 1.4 林木嫁接概述
• 1.4.1 嫁接的基本原理
• 1.4.2 嫁接的程序和方法
• 1.4.3 白蜡属嫁接方法研究进展
• 1.5 林木杂交育种概述
• 1.5.1 杂交育种的基本原理
• 1.5.2 杂交育种的程序和方法
• 1.5.3 林木杂交育种研究进展
• 1.5.4 白蜡属树种的分布及特性
• 1.5.5 白蜡属种子的育苗方法
• 1.6 克服远源杂交不亲和性的方法
• 1.6.1 远源杂交不亲和的原因
• 1.6.2 激光和高压静电场对花粉生命力的影响
• 1.6.3 离体胚培养克服杂种胚败育的技术应用
• 1.7 本研究的目的意义
• 2 绒毛白蜡引种试验研究
• 2.1 绒毛白蜡苗木引种试验研究
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验地点
• 2.1.3 研究方法
• 2.1.4 研究结果
• 2.2 绒毛白蜡种子引种试验研究
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验地点
• 2.2.3 研究方法
• 2.2.4 研究结果
• 2.3 讨论
• 2.4 本章小结
• 3 绒毛白蜡耐盐碱性研究
• 3.1 土样的采集与盐分分析
• 3.1.1 大庆碱斑土及栽培土的采集
• 3.1.2 配方土的采集
• 3.1.3 三种土样的盐分分析
• 3.2 模拟大庆碱斑土的混合盐溶液的配置
• 3.2.1 混合盐的成分
• 3.2.2 混合盐溶液的配制
• 3.3 混合盐胁迫与生理指标测定
• 3.3.1 试验地点及材料
• 3.3.2 胁迫处理方法
• 3.3.3 生理指标测定方法
• 3.3.4 数据统计分析
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 混合盐胁迫对绒毛白蜡株高和叶绿素相对值的影响
• 3.4.2 混合盐胁迫对绒毛白蜡保护酶活性的影响
• 3.4.3 混合盐胁迫对MDA和脯氨酸含量的影响
• 3.5 讨论
• 3.6 本章小结
• 4 水曲柳嫁接绒毛白蜡技术研究
• 4.1 试验材料与地点
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验地点
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 嫁接材料的采集与处理
• 4.2.2 嫁接过程
• 4.2.3 嫁接后的管理
• 4.2.4 嫁接成活率及越冬率的调查
• 4.3 研究结果
• 4.3.1 两种嫁接方法成活率和越冬率的比较
• 4.3.2 嫁接苗的长势和越冬
• 4.4 讨论
• 4.5 本章小结
• 5 绒毛白蜡成熟胚培养及微繁殖技术研究
• 5.1 试验材料
• 5.1.1 植物材料
• 5.1.2 植物激素
• 5.1.3 基本培养基
• 5.2 研究方法
• 5.2.1 胚的剥离与无菌培养
• 5.2.2 子叶节腋芽的分化诱导
• 5.2.3 茎段腋芽的分化诱导
• 5.2.4 胚苗的生根诱导
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 离体胚的培养与萌发
• 5.3.2 子叶节腋芽的诱导
• 5.3.3 茎段腋芽的诱导
• 5.3.4 组培苗的生根诱导
• 5.4 讨论
• 5.5 本章小结
• 6 白蜡属花粉的采集、保存与活力测定
• 6.1 白蜡属花粉的采集
• 6.1.1 白蜡属树种开化物候期的观察
• 6.1.2 花粉的采集
• 6.1.3 花粉的保存
• 6.2 白蜡属花粉活力测定
• 6.2.1 试验材料
• 6.2.2 花粉萌发率测定方法
• 6.2.3 花粉萌发培养条件的确定
• 6.2.4 单因素试验
• 6.2.5 正交试验
• 6.2.6 基于BBD的响应面法优化白蜡属花粉培养基研究
• 6.3 不同保存方法对白蜡属花粉活力的影响
• 6.4 结果与分析
• 6.4.1 单因素试验结果
• 6.4.2 正交试验结果
• 6.4.3 基于BBD的响应面法试验结果
• 6.4.4 不同保存方法对白蜡属花粉活力的影响
• 6.5 讨论
• 6.6 本章小结
• 7 白蜡属种间杂交育种技术研究
• 7.1 杂交组合与控制授粉
• 7.1.1 试验材料
• 7.1.2 杂交组合设计
• 7.1.3 控制授粉
• 7.2 杂种胚胎发育过程的观察
• 7.2.1 试验材料
• 7.2.2 试验方法
• 7.2.3 结果与分析
• 7.3 白蜡属种间杂交试验结果
• 7.3.1 杂交种子的获得
• 7.3.2 杂交种子性状的初步分析
• 7.3.3 杂种育苗及苗期性状的初步分析
• 7.4 讨论
• 7.5 本章小结
• 8 克服种间杂交不亲和性的方法研究
• 8.1 高压静电场对花粉萌发率的影响
• 8.1.1 试验材料
• 8.1.2 研究方法
• 8.1.3 结果与分析
• 8.2 高压静电场对杂种坐果率的影响
• 8.2.1 试验材料
• 8.2.2 研究方法
• 8.2.3 结果与分析
• 8.3 水曲柳杂种幼胚的离体培养
• 8.3.1 试验材料
• 8.3.2 研究方法
• 8.3.3 结果与分析
• 8.3.4 杂种幼胚培养与传统育苗方法的对比
• 8.4 讨论
• 8.5 本章小结
• 结论
• 研究结论
• 本文的创新点
• 后续研究的建议
• 参考文献
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ
• 附录Ⅲ
• 附录Ⅳ
• 附录Ⅴ
• 附录Ⅵ
• 附录Ⅶ
• 附录Ⅷ Matlab试验分析与优化源程序
• 附录Ⅸ 常用培养基配方
• 攻读学位期间完成的学术论文、科研成果及获奖
• 致谢