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小报春生物学特性与多倍体种质创新研究

张晓曼

  本研究以我国特有种小报春(Primula forbesii)为试验材料,系统研究其生物学特性;对小报春、胭脂花(Primula maximowiczii)、齿叶灯台报春(Primula serratifolia)、藏报春(Primula sinensis)、偏花报春(Primula secundiflora Franch)5种报春花属植物进行染色体核型分析;建立小报春组培快繁体系,并利用秋水仙素对小报春进行多倍体诱导,采用形态学、解剖学、细胞学、DNA含量、叶绿素荧光分析等途径进行多倍体鉴定,以诱导出多倍体小报春。对充分发挥和利用我国野生植物资源优势,保护、开发我国栽培名花和丰富园林花卉种类有重要意义。主要结果如下: 1通过对小报春生物学特性研究结果表明:种子的最适宜储存方式为低温干燥储藏,室温储藏1a后多数种子失去生命力。赤霉素对提高种子萌芽率作用不大,但经赤霉素处理的种子发芽时间短,发芽整齐。种子适宜发芽温度为20~25℃。小报春喜弱酸性水分和土壤环境,土壤和水质酸碱度(pH=6.8),利于种子萌发。以腐殖土∶泥炭藓∶细沙=2∶1∶1作为培养基质有利于种子萌发。小报春的花为异型花,是典型的异花授粉植物,花期在云南原生地为11月15日至3月26日,夜间无开花。晴天时小报春日开花高峰期均在11:15时~11:45时之间。阴天时小报春的花时较晴天时的花时更分散,而且开花高峰期向后延迟。小报春花粉属于3-拟孔沟花粉。长、短花柱花的花粉粒大小差异较大,短花柱的花粉粒较大,而长花柱的花粉粒较小,长柱型花有较长的花柱和乳突细胞,长花柱乳突约是短花柱的1.5倍,长花柱细胞的长度明显长于短花柱的细胞。长花柱花(♀)×短花柱花(♂)杂交组合或短花柱(♀)×长花柱花(♂)杂交组合均有较高的杂交结实率,长花柱花自交结实率为0。 2 5种报春花属植物染色体核型研究结果表明:小报春染色体核型公式:K(2n)=2x=18m,臂指数51.65%,核型为“1A”型。偏花报春染色体核型公式:K(2n)=2x=20m+2sm,臂指数52.00%,核型为“1A”型。藏报春染色体核型公式:K(2n)=2x=20m+2M,臂指数53.42%,核型属“1B”型。胭脂花染色体核型公式:K(2n)=2x=22m,臂指数51.07%,核型属于“1A”型。齿叶灯台报春染色体核型公式:K(2n)=2x=22m,臂指数52.59%,核型属于“1A”型。 3小报春组培快繁再生体系与多倍体诱导体系建立研究结果表明:用叶片作为外植体诱导愈伤组织形成快,质地紧密。激素浓度配比以NAA浓度为0.5mg·L~(-1),6-BA浓度为3.0mg·L~(-1)配比时愈伤组织诱导率最高,为85.0%,并且愈伤组织形成较快,质地紧密呈嫩绿色,具有分化能力。最适合小报春丛生芽诱导的培养基激素配方为MS+NAA0.10mg·L~(-1)+6-BA1.0mg·L~(-1)(pH=5.8)。以1/2MS为基本培养基,NAA浓度为1.00mg·L~(-1)时能在最短的时间培育出最多的根,生根率为80.0%,根粗壮。 利用秋水仙素处理组织培养过程中产生的丛生芽是诱导多倍体的有效方法。用0.10g·L~(-1)的秋水仙素处理小报春丛生芽48h,诱导效果最好,死亡率为15.0%,变异率为70.0%,为最佳处理组合。对变异植株进行细胞染色体鉴定最终的到了同源四倍体株系19株,其中13株来自秋水仙素对丛生芽诱导,6株是来源于秋水仙素对愈伤组织诱导而得到的。秋水仙素结合组织培养技术进行多倍体诱导获得多倍体植株的机率要比田间活体诱导效果显著。田间诱导没有得到四倍体植株。 4二倍体与四倍体小报春形态及细胞学研究结果表明:四倍体小报春比二倍体株高变矮,叶柄变短变粗,叶片明显变宽、变厚、颜色深绿,叶片背面的绒毛变多变长。四倍体植株单花冠直径明显增大,花的萼片、黄色的花眼都较对照增大。果实较对照增大,差异极显著。四倍体植株的气孔保卫细胞长度和宽度明显大于二倍体,气孔、保卫细胞的大小和叶绿体数与倍性成显著正相关性。四倍体小报春体细胞中期染色体由36条中部着丝点染色体组成。臂指数为(51.32±0.76)%,核型公式为K(2n)=4x=36m,核型不对称性属1A型。采用流式细胞仪和PartecDPAC软件对二倍体和部分经染色体数鉴定2n=4x=36的植株进行了细胞DNA含量测定和分析,结果表明,染色体加倍的植株其叶片细胞中的DNA含量也相应增加了一倍。与染色体数的鉴定结果一致。 5二倍体与四倍体小报春叶绿素荧光特性研究结果表明:四倍体小报春的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量及类胡萝卜素都高于二倍体小报春。在二倍体和四倍体中,四倍体的Fo小于二倍体,Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo和PI均大于二倍体。说明四倍体表现出较好的光合性能。……   
[关键词]:小报春;生物学特性;组织培养;核型;秋水仙素;四倍体
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:河北农业大学2011年
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