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题名: 濒危植物三棱栎的种质保存及驯化生物学研究
作者: 郑艳玲
学位类别: 博士
答辩日期: 2010-05
授予单位: 中国科学院研究生院
导师: 李唯奇
学位专业: 植物学
中文摘要: 本文对濒危植物三棱栎(Trigonobalanus doichangensis)的大孢子发生和雌配子体发育、种子形态与萌发、种子贮藏特性、离体培养及驯化生物学特性进行了研究。结合已发表的细胞学及分子遗传学等方面的研究结果,探讨了三棱栎种质保存与引种驯化的基础生物学及技术问题,为该植物种质保存和持续利用提供理论依据及技术指导。主要研究结果如下:1. 大孢子发生和雌配子体发育:三棱栎的柱头下方位置着生有雄蕊,在雌蕊发育后期,此花粉粒败育,因此,功能上的雌性花是形态上的两性花。胚珠倒生,双珠被,厚珠心,单孢原,大孢子四分体排列呈直线型,其中只有合点端一个发育成功能大孢子,雌配子体发育为蓼型。三棱栎子房中有6枚胚珠,发育正常的果实中会有1枚发育成种子,在三棱栎的大孢子发生和雌配子体发育过程中,有多个败育环节,93.3%的成熟胚囊都是败育的。2. 种子形态与萌发特征:三棱栎种子的形态指标(长、宽和千粒重)和萌发相关指标(萌发率、萌发指数和活力指数)的大部分变异都来源于居群内单株间的变异,而有胚种子百分数在居群间和居群内变异量相当,各占48%左右。以上指标在年间都差异不显著,且大部分变异来源于年内单株间的变异。种子形态指标彼此之间都存在显著相关性,但它们与有胚种子百分数以及萌发相关指数都没有显著相关性。三棱栎种子有深色种皮和浅色种皮之分,浅色种皮比深色种皮的种子发育显著要差。三棱栎种子在吸胀吸水的不同阶段对高温的敏感性是不同的。在每一个处理阶段,热驯后高温处理与直接高温处理间萌发率、萌发指数和苗鲜重并没有显著差异。种子吸胀时用SA(水杨酸)代替蒸馏水,热激后种子萌发率、萌发指数与对照无显著差异并且显著高于其它处理,而苗鲜重显著高于对照和其它处理。3. 种子的贮藏特性:三棱栎种子在贮藏特性上属于正常型种子,能忍受一定程度的脱水,低温和相对低的含水量有利于种子的保存。居群间种子活力丧失速率不同,保存前萌发率在居群间存在显著差异,而室温保存1年后居群间种子萌发率差异变为不显著。高温高湿比单纯高温对种子的伤害更严重,而且含水量低能使种子对高温有更强的耐受性。在种子活力检测上,电导率和脱氢酶活性与萌发率间无显著相关性。4. 离体繁殖体系的建立与种质离体保存:子叶节是一种有效的外植体。低盐培养基有利于芽的增殖和根的诱导。1/4 MS培养基中加入1 mg/L 6-BA和0.05 mg/L NAA能使一个子叶节在4个月内得到20-25个芽。生长素能促进根的诱导,但是考虑到愈伤组织的不利因素,IBA或低浓度的NAA效果更好。该研究成功建立了三棱栎离体繁殖体系,为该植物特有种质资源(结实率低和种子败育严重的单株)的离体保存提供了技术支撑。5. 驯化生物学特性:栓皮栎、滇青冈和三棱栎都是壳斗科植物,自然分布范围依次减小。3个种的半年生苗对温度的耐受范围依次变小,这与它们自然分布范围的大小相一致。三棱栎1年生苗的高温半致死温度约为49.5℃,低温半致死温度约为-5℃,提示其耐受温度胁迫的范围较大。高温和低温短期驯化并没有提高其对温度的耐受性,说明其可能缺乏对温度的诱导性抗性。在适当的条件下,ABA处理叶圆片能提高叶圆片的耐冻性,SA处理叶圆片,也能提高其耐热性。本文对濒危植物三棱栎(Trigonobalanus doichangensis)的大孢子发生和雌配子体发育、种子形态与萌发、种子贮藏特性、离体培养及驯化生物学特性进行了研究。结合已发表的细胞学及分子遗传学等方面的研究结果,探讨了三棱栎种质保存与引种驯化的基础生物学及技术问题,为该植物种质保存和持续利用提供理论依据及技术指导。主要研究结果如下:1. 大孢子发生和雌配子体发育:三棱栎的柱头下方位置着生有雄蕊,在雌蕊发育后期,此花粉粒败育,因此,功能上的雌性花是形态上的两性花。胚珠倒生,双珠被,厚珠心,单孢原,大孢子四分体排列呈直线型,其中只有合点端一个发育成功能大孢子,雌配子体发育为蓼型。三棱栎子房中有6枚胚珠,发育正常的果实中会有1枚发育成种子,在三棱栎的大孢子发生和雌配子体发育过程中,有多个败育环节,93.3%的成熟胚囊都是败育的。2. 种子形态与萌发特征:三棱栎种子的形态指标(长、宽和千粒重)和萌发相关指标(萌发率、萌发指数和活力指数)的大部分变异都来源于居群内单株间的变异,而有胚种子百分数在居群间和居群内变异量相当,各占48%左右。以上指标在年间都差异不显著,且大部分变异来源于年内单株间的变异。种子形态指标彼此之间都存在显著相关性,但它们与有胚种子百分数以及萌发相关指数都没有显著相关性。三棱栎种子有深色种皮和浅色种皮之分,浅色种皮比深色种皮的种子发育显著要差。三棱栎种子在吸胀吸水的不同阶段对高温的敏感性是不同的。在每一个处理阶段,热驯后高温处理与直接高温处理间萌发率、萌发指数和苗鲜重并没有显著差异。种子吸胀时用SA(水杨酸)代替蒸馏水,热激后种子萌发率、萌发指数与对照无显著差异并且显著高于其它处理,而苗鲜重显著高于对照和其它处理。3. 种子的贮藏特性:三棱栎种子在贮藏特性上属于正常型种子,能忍受一定程度的脱水,低温和相对低的含水量有利于种子的保存。居群间种子活力丧失速率不同,保存前萌发率在居群间存在显著差异,而室温保存1年后居群间种子萌发率差异变为不显著。高温高湿比单纯高温对种子的伤害更严重,而且含水量低能使种子对高温有更强的耐受性。在种子活力检测上,电导率和脱氢酶活性与萌发率间无显著相关性。4. 离体繁殖体系的建立与种质离体保存:子叶节是一种有效的外植体。低盐培养基有利于芽的增殖和根的诱导。1/4 MS培养基中加入1 mg/L 6-BA和0.05 mg/L NAA能使一个子叶节在4个月内得到20-25个芽。生长素能促进根的诱导,但是考虑到愈伤组织的不利因素,IBA或低浓度的NAA效果更好。该研究成功建立了三棱栎离体繁殖体系,为该植物特有种质资源(结实率低和种子败育严重的单株)的离体保存提供了技术支撑。5. 驯化生物学特性:栓皮栎、滇青冈和三棱栎都是壳斗科植物,自然分布范围依次减小。3个种的半年生苗对温度的耐受范围依次变小,这与它们自然分布范围的大小相一致。三棱栎1年生苗的高温半致死温度约为49.5℃,低温半致死温度约为-5℃,提示其耐受温度胁迫的范围较大。高温和低温短期驯化并没有提高其对温度的耐受性,说明其可能缺乏对温度的诱导性抗性。在适当的条件下,ABA处理叶圆片能提高叶圆片的耐冻性,SA处理叶圆片,也能提高其耐热性。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/16014
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郑艳玲.濒危植物三棱栎的种质保存及驯化生物学研究.[博士 学位论文].中国科学院研究生院 .2010
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