部分中国原产柿属雄性种质的生物学特性及其新种质创制的研究

论文摘要

柿（Diospyros kaki Thunb.）为柿科（Ebenaeeae）柿属（Diospyros spp.）果树植物。我国拥有丰富的柿资源,其中不乏珍贵种质。近年来,在鄂、豫、皖三省交界的大别山区新发现一系列柿属完全雄性种质,但其基本生物学特性及其育种学价值尚不清楚。我们以部分完全雄性种质为试材,首先对其物候期,叶、花形态学,花粉生活力及其授粉亲和性,以及其染色体倍性等进行了系统研究:进而通过观察小孢子发生过程和测定花粉直径,确认其2n花粉的产生机制:同时,研究合子胚时期甜柿胚珠培养技术体系和不同幼胚发育阶段对胚抢救效果的影响;最后,以完全雄性种质为父本,与中国优良柿种质‘磨盘柿‘和‘罗田甜柿’进行杂交育种。此外,利用抗微管除草剂诱导‘罗田甜柿’幼胚和离体茎尖加倍获得多倍体。主要研究结果如下:1.供试完全雄性种质的染色体倍性均为6倍体,与柿（Diospyros kaki Thunb.）的倍性一致。2.供试完全雄性种质的物候期与其它栽培柿种质基本一致;各完全雄性种质之间的叶、花形态有差异;完全雄性种质具有花粉量多、花粉离体萌发率较高、花粉与‘前川次郎’和‘磨盘柿’柱头亲和等特性。3.在武汉地区,供试完全雄性种质小孢子母细胞减数分裂3月底完成,中期Ⅰ到末期Ⅱ的分裂进程较快:第一次减数分裂正常,中期Ⅱ检测到纺锤体异常定位现象,主要有八字形纺锤体和融合纺锤体,它们分别形成三分体和二分体,最终导致2n花粉发育;其巨大花粉自然发生频率,二分体比例和三分体比例分别是0-2.3%,0.8%-2.2%和2.3%-4.3%,巨大花粉自然发生频率与二分体和三分体比例之和的相关性系数r=0.98**,表明巨大花粉即为2n花粉;八字形纺锤体和融合纺锤体形成的2n花粉在遗传上等同于FDR型配子,少数由姐妹染色单体不正常分离形成的2n花粉在遗传上等同于SDR型配子。4.授粉后25d‘前川次郎’胚珠培养效果最好;培养基效果最好的为MS（1/2N）添加1.0mg/L IAA,2.2mg/L ZT激素组合,其次为添加1.0mg/L IAA,0.44mg/L ZT组合。‘次朗’授粉后40d、50d、60d后幼胚发育分别处于球形期,心形或鱼雷形期,子叶形期;球形期后的幼胚接种后均能100%萌发,授粉后50～60d的幼胚成苗率、再生植株苗高和生根数均好于其他接种时期,为最佳幼胚培养时期。5.通过胚挽救技术,获得以‘磨盘柿’为母本,以部分供试完全雄性种质作父本的6个杂交组合的137株F1杂种幼苗。包括:磨盘柿×雄株1号（7株）,磨盘柿×雄株2号（28株）,磨盘柿×雄株3号（72株）,磨盘柿×雄株8号（5株）,磨盘柿×雄株9号（2株）,磨盘柿×雄株10号（23株）。部分胚挽救幼苗已成功移栽大田,生长发育情况良好。此外,还获得以‘罗田甜柿’为父本,以‘磨盘柿’,‘鄂柿1号’和‘宝盖甜柿’作母本的3个杂交组合的228株F1杂种幼苗。包括:磨盘柿×罗田甜柿0株,鄂柿1号×罗田甜柿（185株）,宝盖甜柿×罗田甜柿（43株）。通过收集成熟种子获得以.‘罗田甜柿’为母本,以完全雄性种质作父本的3个杂交组合的108粒种子。包括:罗田甜柿×雄株2号（14粒）,罗田甜柿×雄株3号（29粒）,罗田甜柿×雄株10号（64粒）。6.抗微管除草剂可诱导‘罗田甜柿’幼胚染色体加倍,其中以200μmol/L的安磺磷处理幼胚2-4d的效果较好,而秋水仙素不能诱导幼胚加倍;氟乐灵亦可诱导‘罗田甜柿’离体茎尖染色体,其中100μmol/L处理离体茎尖30d的诱导率达19.4%。获得的变异株表现叶片较厚、颜色较深、节间较短,且叶片气孔孔径变大、密度变小,叶片重量增大。诱导植株DNA含量为6倍体对照的两倍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 第一章 课题的提出和前人研究进展
• 1.1 课题的提出
• 1.2 前人研究进展
• 1.2.1 柿属植物种质资源研究进展
• 1.2.1.1 柿属植物研究历史
• 1.2.1.2 柿属植物种类与分布
• 1.2.1.3 柿属植物起源与进化
• 1.2.1.4 柿种质资源收集与保存
• 1.2.1.5 柿种质资源的基本特性
• 1.2.1.5.1 染色体倍性特性
• 1.2.1.5.2 植株性别分化特性
• 1.2.1.5.3 果实甜涩特性
• 1.2.1.6 柿种质资源开发利用
• 1.2.2 柿属植物生物学特性研究进展
• 1.2.2.1 植物学特征
• 1.2.2.2 物候期特性
• 1.2.2.3 开花结实特性
• 1.2.2.4 花粉萌发特性
• 1.2.2.5 生殖生物学特性
• 1.2.2.5.1 小孢子和雄配子发生与发育
• 1.2.2.5.2 大孢子和雌配子发生与发育
• 1.2.2.5.3 胚胎胚乳发生与发育
• 1.2.3 植物2n配子研究进展
• 1.2.3.1 2n配子发生
• 1.2.3.1.1 2n配子的自然发生
• 1.2.3.1.2 2n配子的人工诱导
• 1.2.3.2 2n配子的鉴定
• 1.2.3.2.1 2n花粉形态学鉴定
• 1.2.3.2.2 2n配子细胞学鉴定
• 1.2.3.2.3 2n花粉DNA含量测定
• 1.2.3.2.4 后代倍性鉴定
• 1.2.3.3 2n配子形成的细胞学机理
• 1.2.3.3.1 前减数分裂异常
• 1.2.3.3.2 减数分裂异常
• 1.2.3.3.3 胞质分裂异常
• 1.2.3.4 2n配子形成的遗传学机制
• 1.2.3.5 2n配子在植物育种中的应用
• 1.2.3.5.1 提高植物倍性
• 1.2.3.5.2 利于基因渗入和流动
• 1.2.3.5.3 稳定杂合性传递
• 1.2.3.5.4 克服胚乳平衡数障碍
• 1.2.3.5.5 克服自交不亲和
• 1.2.3.5.6 其他
• 1.2.4 果树多倍体研究进展
• 1.2.4.1 多倍体的特征
• 1.2.4.2 多倍体的诱导
• 1.2.4.2.1 物理途径
• 1.2.4.2.2 化学途径
• 1.2.4.2.3 生物途径
• 1.2.4.3 多倍体的鉴定
• 1.2.4.3.1 形态学鉴定法
• 1.2.4.3.2 染色体计数法
• 1.2.4.3.3 流式细胞光度法
• 1.2.4.3.4 分子标记法
• 1.2.4.4 多倍体的应用
• 1.2.4.5 柿多倍体的研究
• 1.3 本研究的目的、意义和内容
• 1.3.1 研究目的和意义
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 部分中国柿属完全雄性种质植物学特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试材
• 2.2.2 流式细胞仪倍性分析
• 2.2.3 形态特征观察
• 2.2.4 物候期记载
• 2.2.5 花粉量测定
• 2.2.6 花粉直径测量
• 2.2.7 花粉离体萌发率检测
• 2.2.8 花粉柱头亲和性观察
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 倍性分析
• 2.3.2 形态特征观察
• 2.3.2.1 树体特征
• 2.3.2.2 叶片特征
• 2.3.2.3 花器特征
• 2.3.3 物候期观察
• 2.3.4 花粉直径
• 2.3.5 花粉量
• 2.3.6 花粉萌发率
• 2.3.7 花粉亲和力
• 2.4 讨论
• 第三章 部分柿属雄性种质2n花粉的细胞学机理研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试材
• 3.2.2 减数分裂过程观察
• 3.2.3 纺锤体及二分体、三分体和四分体数目统计
• 3.2.4 2n花粉数目及比例统计
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 小孢子母细胞减数分裂时期
• 3.3.2 正常的减数分裂过程
• 3.3.3 异常纺锤体形成
• 3.3.3.1 垂直纺锤体
• 3.3.3.2 平行及融合纺锤体
• 3.3.3.3 八字形纺锤体
• 3.3.3.4 姐妹染色单体不同步分裂纺锤体
• 3.3.4 二分体、三分体及四分体形成
• 3.3.5 2n花粉的形成与二分体、三分体比例的关系
• 3.4 讨论
• 第四章 甜柿幼胚培养最佳胚抢救时期和胚珠培养研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试材
• 4.2.2 胚珠和胚各发育过程观察
• 4.2.3 胚珠培养
• 4.2.4 幼胚最佳培养时期选择
• 4.2.5 数据统计
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 胚珠纵径生长状况
• 4.3.2 胚胎发育阶段
• 4.3.3 胚珠接种时期对胚珠培养效果的影响
• 4.3.4 植物激素对胚珠培养效果的影响
• 4.3.5 取胚时期对幼胚萌发率的影响
• 4.3.6 取胚时期对幼胚成苗率的影响
• 4.3.7 取胚时期对胚培苗株高的影响
• 4.3.8 取胚时期对胚培苗生根的影响
• 4.4 讨论
• 第五章 柿属完全雄性种质与其他柿种质的杂交试验研究
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 试材
• 5.2.2 花粉采集
• 5.2.3 花粉生活力检测
• 5.2.4 人工授粉
• 5.2.5 幼胚培养
• 5.2.6 胚培苗移栽
• 5.2.7 杂交种子的获得
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 花粉萌发和授粉相关数据统计
• 5.3.2 磨盘柿和完全雄性种质杂交试验
• 5.3.3 罗田甜柿和其他柿种质杂交试验
• 5.3.4 罗田甜柿和完全雄性种质杂交试验
• 5.4 讨论
• 第六章 化学诱导罗田甜柿染色体加倍的效应研究
• 6.1 引言
• 6.2 材料与方法
• 6.2.1 试材
• 6.2.2 幼胚灭菌及培养基
• 6.2.3 幼胚加倍处理
• 6.2.4 茎尖加倍处理
• 6.2.5 倍性鉴定
• 6.3 结果与分析
• 6.3.1 处理幼胚的时期
• 6.3.2 试剂诱导幼胚的变异效果
• 6.3.3 诱导茎尖的变异效果
• 6.3.4 形态学鉴定
• 6.3.5 DNA含量鉴定
• 6.4 讨论
• 第七章 总讨论
• 7.1 雄性资源的育种学价值
• 7.2 完全雄性资源在甜柿起源演化途径中的作用
• 7.3 进一步开展中国柿品种资源调查收集的建议
• 7.4 研究展望
• 第八章 本研究创新点
• 参考文献
• 图版及图版说明
• 附录Ⅵ 攻读博士学位期间发表论文目录
• 致谢