濒危植物三棱栎的种质保存及驯化生物学研究

	濒危植物三棱栎的种质保存及驯化生物学研究
	郑艳玲
导师	李唯奇
学位专业	植物学
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
	2010-05
学位授予单位	中国科学院研究生院
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/16014
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	郑艳玲. 濒危植物三棱栎的种质保存及驯化生物学研究[D]. 中国科学院研究生院,2010.

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