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蜡梅科植物远缘杂交亲和性及其组织学机理

作　者: 王文鹏
导　师: 赵宏波
学　校: 浙江农林大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 蜡梅科属间杂交种间杂交荧光镜检石蜡切片整体透明杂交亲和性
分类号: S685.99
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

杂交亲和性研究是杂交育种的重要基础内容，将为拓宽育种亲本范围以及进一步的种质创新提供良好的物质基础和技术支持。蜡梅科（Calycanthaceae）包含3属9种，其中蜡梅（Chimonanthus praecox）是我国重要的传统名花，是冬季不可多得的香花植物。本文以蜡梅科植物为研究对象，在自然花期或利用花粉离体保存克服花期不遇进行人工杂交授粉，运用花粉管荧光镜检技术、石蜡切片和整体透明技术等，从花粉管萌发和生长、受精以及杂种胚生长发育入手，系统研究蜡梅科3属属间杂交和蜡梅属种间杂交亲和性，探讨其组织学机理，为蜡梅科远缘杂交奠定基础。主要研究结果如下：1.花粉保存与活力鉴定的研究为克服属间杂交花期不遇问题，以-80℃（超低温冰箱）和-196℃（液氮）保存蜡梅的花粉。结果表明：在两种保存条件下，经过适度干燥的蜡梅花粉均能保存一定的活力；在-80℃条件下保存时，以硅胶干燥2h时保存效果最好，保存3个月后花粉活力为11.4%；在-196℃条件下保存时，保存3个月后花粉活力为12.7%；经过后期杂交授粉花粉萌发结果验证，低温贮藏花粉可以满足属间杂交授粉需要。而5月份保存的光叶红蜡梅和夏蜡梅花粉，在蜡梅花期用离体萌发法未检测到活力，可能由于花粉产生于夏季，活力维持时间较短。2.蜡梅科属间杂交亲和性的研究夏蜡梅属(Sinocalycanthus Cheng et S.Y. Chang)与美国蜡梅属(CalycanthusLinn)属间杂交在花粉萌发、花粉管生长和受精阶段无明显障碍，但杂种胚的早期降解比例较高，进行杂交时最终形成杂种较少，存在一定的远缘杂交障碍。夏蜡梅×光叶红蜡梅（Calycanthus floridus var. oblongifolius）的杂交组合中，花粉粒可以粘附在柱头并萌发，约36h进入胚囊，后期杂种胚败育率较高，主要原因是受精卵的异常降解。光叶红蜡梅×夏蜡梅杂交组合时，花粉粒可以粘附在柱头并萌发，约48h进入胚囊，杂种胚发育过程中观察到大量异常胚囊，其中母本胚囊本身发育不正常的比率较高，可能是造成杂交结实率低的主要原因。从花粉管萌发情况来看，蜡梅×夏蜡梅和蜡梅×光叶红蜡梅两个杂交组合均未观察到花粉管的萌发，说明两个组合间杂交亲和性差。而光叶红蜡梅×蜡梅杂交时，花粉管可以正常萌发至胚囊，表明两者进行杂交时在花粉萌发和花粉管生长阶段无障碍，表现出一定的亲和性，但能否形成正常杂种还需进一步研究。夏蜡梅×蜡梅同样观察到花粉管的萌发。3.蜡梅属种内杂交亲和性的研究以蜡梅属种内三个种(蜡梅、柳叶蜡梅(Chimonanthus. salicifolius)和亮叶蜡梅(Chimonanthus. nitens)为实验材料，进行正反交，结果表明，三个种之间互相授粉均可以萌发出花粉管，但萌发率较低；蜡梅与柳叶蜡梅的杂种胚8d时出现双受精，15d时形成球形胚，25d时球形胚即降解，未观察到胚乳的发育，而自然状态下25d时蜡梅的胚胎的胚乳已经细胞化，胚乳发育迟缓是造成蜡梅属3种间杂交不结实的主要原因。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章文献综述  10-24
  1.1 蜡梅科植物研究进展  10-15
    1.1.1 蜡梅科的资源分布和分类概况  10-12
    1.1.2 蜡梅科植物的系统进化  12
    1.1.3 蜡梅科植物的栽培与繁殖研究  12-13
    1.1.4 蜡梅科植物化学成分分析  13-14
    1.1.5 蜡梅科植物遗传多样性研究  14
    1.1.6 蜡梅科繁育生物学的研究  14-15
    1.1.7 蜡梅科远缘杂交研究进展  15
  1.2 观赏植物远缘杂交相关研究  15-24
    1.2.1 生殖障碍  15-18
      1.2.1.1 远缘杂交不亲和表现及其克服方法  15-17
      1.2.1.2 远缘杂种败育及其克服方法  17-18
    1.2.2 时空隔离及其克服途径  18
    1.2.3 远缘杂种的鉴定  18-19
      1.2.3.1 形态学鉴定  18-19
      1.2.3.2 染色体鉴定  19
      1.2.3.3 基因组原位杂交技术鉴定  19
    1.2.4 近几年远缘杂交在观赏植物上的应用  19-21
    1.2.5 本实验意义与目的  21-24
第二章蜡梅科属间杂交亲和性  24-36
  2.1 美国蜡梅属与夏蜡梅属属间杂交亲和性  24-31
    2.1.1 材料  24
    2.1.2 方法  24-25
      2.1.2.1 杂交授粉及取样固定  24
      2.1.2.2 荧光镜检  24
      2.1.2.3 胚发育研究  24-25
    2.1.3 结果与分析  25-29
      2.1.3.1 夏蜡梅×光叶红蜡梅属间杂交花粉管萌发与胚发育特性  25-27
      2.1.3.2 光叶红蜡梅×夏蜡梅属间杂交花粉管萌发与胚发育特性  27-29
    2.1.4 讨论与结论  29-31
  2.2 蜡梅与美国蜡梅和夏蜡梅属间杂交亲和性研究  31-36
    2.2.1 材料  31
    2.2.2 方法  31-32
      2.2.2.1 花粉的保存与活力测定  31
      2.2.2.2 人工授粉  31
      2.2.2.3 花粉萌发及花粉管生长荧光显微观察  31-32
    2.2.3 结果与分析  32-34
      2.2.3.1 花粉保存及其活力测定  32
      2.2.3.2 美国蜡梅属与蜡梅属杂交花粉管萌发特性  32-33
      2.2.3.3 夏蜡梅属与蜡梅属杂交花粉管萌发特性  33-34
    2.2.4 讨论与结论  34-36
第三章蜡梅属种间杂交亲和性  36-44
  3.1 材料  36
  3.2 方法  36-37
    3.2.1 杂交授粉  36-37
    3.2.2 取样固定  37
    3.2.3 荧光镜检和胚胎整体透明  37
  3.3 结果与分析  37-43
    3.3.1 蜡梅与柳叶蜡梅正反交花粉萌发和花粉管生长特性  37-38
    3.3.2 蜡梅与亮叶蜡梅正反交花粉粒萌发和花粉管生长特性  38-40
    3.3.3 柳叶蜡梅与亮叶蜡梅正反交花粉粒萌发和花粉管生长特性  40-41
    3.3.4 杂交胚胎发育情况  41-43
      3.3.4.1 自然授粉下蜡梅胚胎发育情况  41-42
      3.3.4.2 蜡梅×亮叶蜡梅胚胎发育情况  42
      3.3.4.3 蜡梅×柳叶蜡梅胚胎发育情况  42-43
  3.4 讨论与结论  43-44
第四章全文主要结论及展望  44-46
  4.1 蜡梅科属间杂交结论  44
  4.2 蜡梅属种间杂交结论  44
  4.3 展望  44-46
参考文献  46-56
个人简介  56-57
致谢  57

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