阿月浑子杂交亲和性及杂种胚挽救研究
本研究以阿月浑子和黄连木为材料，从形态解剖学、孢粉学和生理生化特性等方面系统开展了阿月浑子花期物候、雌雄配子体发育、花粉形态及萌发特性的研究，为进一步开展远缘杂交奠定了科学依据;以阿月浑子和黄连木杂交组合为研究对象，利用荧光显微观察和离体胚培养技术，探讨了远缘杂交授粉受精过程的特点、远缘杂交亲和性以及杂种胚败育进程，明确了杂种胚败育的关键时期和特点，建立了阿月浑子和黄连木远缘杂交的杂种胚挽救技术体系，对杂种F1代适应性进行了初步评价，并对阿月浑子和黄连木幼苗的耐盐性进行了系统研究。研究结果如下:
1.阿月浑子雄株T-491和黄连木花序于3月20日左右开始发育，花序生长期持续约15d，而雌株Kerman的花序生长较晚，始于3月28日左右，花序生长期持续约20d。雌株Kerman初花期为4月9～10日，而阿月浑子雄株T-491的散粉物候期与雌株Kerman的花期在4月10～12日重叠3d。雄株黄连木散粉物候期与Kerman的花期在4月10～14日重叠5d。
2.利用常规石蜡切片技术，对阿月浑子的大小孢子发生及雌雄配子体发育过程进行了观察，探讨在其发育过程中是否存在生殖障碍。结果表明:(1)花药壁由外向内分别为表皮、药室内壁、中层和绒毡层。绒毡层类型为腺质绒毡层。(2)小孢子母细胞减数分裂过程中的胞质分裂方式为同时型，小孢子四分体排列方式为左右对称型。(3)成熟花粉粒为2-细胞型，具有3个萌发孔。(4)子房具有1个胚珠，基生胎座，双珠被，厚珠心，倒生型;胚囊发育类型为蓼型。(5)雌配子体发育过程存在部分胚珠退化现象。
3.T-11花粉为圆球形，其余为长球形。网状纹饰，除T-11网眼为穴状外，其余均为圆形或近圆形;T-491花粉表面着稀疏白色刺状颗粒，其余5个品种均密着白色刺状颗粒;T-491、黄连木、UCB-1和甘谷的花粉萌发孔为椭圆形，Peter花粉萌发孔为圆形，T-11花粉萌发孔为沟状;花粉粒大小顺序依次为:Peter＞黄连木＞T-491＞ T-11＞甘谷＞UCB-1。
4.阿月浑子和黄连木花粉离体萌发适宜培养基为:蔗糖浓度为15％，硼酸浓度为100mg/L，适宜的培养温度25℃。最适宜阿月浑子和黄连木花粉萌发和花粉管生长的赤霉素(GA3)和2，4-D浓度分别为25mg/L和5mg/L，而萘乙酸(NAA)浓度为0.5mg/L适宜两种花粉萌发。当温度或浓度升高或降低时，花粉萌发率和花粉管长度在一定程度上均会受到抑制。贮藏后花粉内SOD、POD、CAT酶活性呈现先升高后降低的变化趋势。
5.利用荧光显微镜观察发现，授粉后杂交组合柱头附着和萌发花粉数比对照组合少，且花粉萌发明显滞后，到达花柱和子房的花粉管数少于对照组合。杂交组合的柱头和花柱中有大量不规则胼胝质沉积，花粉管出现弯曲、膨大变粗等现象，授粉后24h，极少数花粉管进入子房，72h完成受精过程。杂交组合花粉管生长异常、胼胝质形成和沉积是引起杂交不亲和的主要原因。
6.对阿月浑子和黄连木远缘杂交杂种胚败育时期进行了调查，建立了阿月浑子远缘杂种胚培养（抢救）技术体系。结果表明:杂交组合果实存在胚败育现象。果实内存在未完全退化的珠被，且珠柄上有褐变斑出现，坏死部分扩展到胚囊。阿月浑子杂种胚挽救的适宜胚龄为授粉后100～120 d，杂种胚的发育始于授粉后80d，80 d至100 d是杂种胚败育的关键时期。
适宜杂种胚培苗增殖的培养基为:DKW+2.0 mg/L6-BA+0.05 g/L IBA+0.3 g/LLH+1.5 g/L PVP，增殖系数为3.47，苗高为3.32 cm。适宜杂种胚培苗生根的培养基为:1/2WPM+2.0 mg/L IBA+0.05 mg/L NAA，生根率为80％。
7.对父本黄连木、母本阿月浑子和杂种F1代适应性初步分析认为杂种F1代抗病性和抗寒性优于两亲本。杂种F1代净光合速率日变化规律为明显的双峰曲线，有明显的午休现象，净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率及Fo、Fv/Fm和Fv/Fo均高于两亲本。人工低温处理过程中，三种树木枝条失水速率呈现逐渐升高的变化趋势;SOD、POD活性呈现先升高后降低的变化趋势，而MDA含量呈现升高的变化趋势;可溶性糖含量随处理温度的降低呈现升高的变化趋势。
8.对阿月浑子和黄连木幼苗耐盐性的研究可知:(1)随着NaCl胁迫强度的增加，阿月浑子和黄连木叶片细胞膜透性、SOD活性呈逐渐升高的趋势;MDA含量呈先降低后升高的变化，而POD活性呈降低趋势;黄连木叶片中APX活性和阿月浑子叶片中GR活性呈先升高后降低趋势。(2) NaCl胁迫降低了叶绿素a、b含量，提高了阿月浑子a/b比值，而黄连木叶绿素a/b比值虽有下降，仍显著高于对照;净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)逐渐降低，NaCl浓度小于0.3％时，叶片净光合速率下降主要受气孔限制;NaCl浓度大于0.3％时，叶片净光合速率下降主要由非气孔因素限制。
(3)随着NaCl浓度的升高，量子产额或能量分配比率((ψ)Po、(ψ)o和(ψ)Eo)、单位面积捕获的光能(TRO/CSO)、电子传递的量子产额(ETO/CSO)、单位面积的反应中心的数量(RC/CSO)逐渐降低，而单位面积光合机构的比活性参数(ABS/CSO)、热耗散的量子比率((ψ)Do)逐渐增加。(4)随着盐胁迫程度的加重，阿月浑子和黄连木叶片中Na+含量、Na+/K+均呈升高趋势，而K+含量呈先升高后降低的变化。叶片中Ca、Mg、 Fe、Zn含量均随着NaCl浓度的升高呈现逐渐降低的变化趋势。(5) NaCl浓度大于0.3％时，胞外电阻率re、弛豫时间τ和弛豫时间分布系数(ψ)均持续减小。
阿月浑子;黄连木;杂交亲和性;授粉受精;生理生化特性;萌发特性;杂种胚挽救
河北农业大学
博士
林木遗传育种
路丙社
2013
中文
S664.9
108
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）