菊花自交亲和特性与自交衰退现象初探

论文摘要

菊花[Dendranthema×grandiflora（Ramat.）Tzvel]是我国十大传统名花和世界四大切花之一,有很高的观赏和经济价值。菊花一般被认为属孢子体自交不亲和植物,但Anderson认为菊花自交不亲和和繁殖障碍并不完全,自交结实率为0-8%,我们在前期研究中也发现部分小菊品种具有自交结实特性。本研究对rml-1、rml-3、02-42-6、rml-4和rm48-2五个小菊品种的自交亲结实特性、减数分裂行为与花粉活力、授粉生物学及后代主要性状的遗传表现进行了研究,以期丰富菊花的自交亲和性理论,为遗传育种研究提供理论依据。主要结果如下:1不同品种自交结实特性与减数分裂行为和花粉育性研究发现,rml-1、rml-3和02-42-6属自交结实品种,结实性主要来源筒状小花;rml-4和rm48-2为自交不结实品种。5个品种的减数分裂过程基本正常,其中rml-1,rml-3和02-42-6每个花粉母细胞（PMC）平均染色体配对构型分别为0.93Ⅰ+23.64Ⅱ+0.85Ⅲ+0.64Ⅳ,0.92Ⅰ+24.40Ⅱ+0.78Ⅲ+0.51Ⅳ和0.45Ⅰ+25.04Ⅱ+0.36Ⅲ+0.55Ⅳ;rml-4和rm48-2每个PMC平均染色体配对构型分别为0.53Ⅰ+25.25Ⅱ+0.84Ⅲ+0.16Ⅳ和1.39Ⅰ+24.87Ⅱ+0.42Ⅲ+0.40Ⅳ;仅部分花粉母细胞出现染色体桥、落后染色体、微核等异常现象,但频率极低,不影响花粉粒的正常形成;5个品种花粉育性基本正常,花粉萌发率为8.1%-28.9%之间,其中rml-1最低,rml-4最高。说明减数分裂过程和花粉育性与自交结实特性没有必然关系。2不同品种自交亲和性与自交授粉后花柱内保护酶的活性变化通过单管状花和单花序自交,结合苯胺兰染色法,对菊花品种rml-3和rml-4的自交亲和性进行了鉴定,同时对授粉后花柱内SOD、POD和CAT 3种酶的活性进行了测定。结果发现,在单管状花自交时,rml-3每柱头上约有15粒花粉粒附着与萌发,而rml-4柱头上没有花粉粒附着;在单花序自交时,rml-3在授粉后0.5～2 h时平均每柱头有31粒花粉粒附着与萌发,4～6h时花粉粒达54粒,而rm1-4在整个时间段内平均每柱头仅有0～3粒花粉粒附着,很少萌发,但当授予rml-3的花粉时,0.5 h后平均每柱头便有26粒花粉粒附着,并开始萌发,4～6h时花粉粒附着量达最大,平均为121粒,大量花粉管进入花柱,说明rml-3为自交亲和性品种（SC）,而rml-4为自交不亲和性品种（SI）。自交亲和品种rml-3和自交不亲和品种rml-4自交后花柱内SOD、POD和CAT 3种保护酶活性最高值分别是未授粉时的3.65、3.04和2.01倍与3.46、2.60和1.65倍,自交亲和品种的酶活性明显高于自交不亲和品种,但自交不亲和品种授予自交亲和品种花粉后,酶活性明显高于自交亲和品种自交后的酶活性,杂交后3种酶的最高值分别是未授粉时的5.23倍、3.12倍和2.52倍,说明3种酶活性的变化可能与花粉、柱头上亲和基因的调控有关。3自交亲和性品种自交后代主要性状的遗传表现自交结实性品种rml-3和02-42-6分别单株自交获得Ⅰ1、Ⅰ2和Ⅰ3代,对亲本及自交后代的性状进行统计分析,结果表明,rml-3的Ⅰ1、Ⅰ2代单花结实数较亲本分别减少89.5%和97.2%,02-42-6则分别减少91.2%和92.0%。与Ⅰ1代相比,rml-3的Ⅰ2和Ⅰ3代出苗率分别降低31.4%和57.7%,而02-42-6降低5.4%和8.8%。与亲本相比,rml-3的Ⅰ1、Ⅰ2和Ⅰ3代存活率分别降低4.5%、22.1%和28.6%,株高降低8.6%、34.9%和30.5%,冠幅减小2.1%、16.4%和14.0%,开花率降低17.9%、23.5%、31.8%,平均每株花数减少30.5%、42.8%和59.7%,花径减小9.4%、12.4%和4.75%;02-42-6自交后代存活率分别降低21.3%、33.3%和24.2%,株高减少20.5%、29.4%和27.7%,冠幅减小4.2%、15.8%和34.6%,开花率降低36.1%、38.7%和48.8%,平均每株花数减少29.6%、40.0%和76.7%,花径减小30.6%、31.3%和39.9%;rml-3的Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3代和02-42-6的Ⅰ1、Ⅰ2代从定植到开花的时间较亲本分别推迟9.4 d、8.9 d、5.9 d和11.9 d、6.4 d,说明菊花自交衰退现象严重。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1 植物的自交不亲和性
• 1.1 自交不亲和性的概念及表现
• 1.2 自交不亲和性的类型和特点
• 1.2.1 配子体型自交不亲和（gametophytic incompatibility）
• 1.2.2 孢子体型自交不亲和（sporophytic incompatibility）
• 1.3 植物自交不亲和机理及研究意义
• 1.3.1 植物自交不亲和机理
• 1.3.2 自交不亲和性研究的意义
• 1.4 自交不亲和性的克服
• 1.4.1 蕾期授粉
• 1.4.2 花粉及柱头处理
• 1.4.3 应用生长调节剂
• 1.4.4 混合及蒙导花粉
• 1.4.5 切除柱头或花柱
• 2 菊花育种研究进展
• 2.1 杂交育种
• 2.2 诱变育种
• 2.2.1 倍性育种
• 2.2.2 辐射育种
• 2.3 生物技术育种
• 第二章 五个菊花品种自交结实特性及减数分裂行为与花粉育性
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 五个菊花品种的自交结实特性
• 2.2 五个菊花品种的减数分裂行为
• 2.2.1 中期Ⅰ
• 2.2.2 后期和末期
• 2.3 花粉育性
• 3 讨论
• 第三章 菊花自交亲和性鉴定及不同结实性品种授粉后花柱内3种保护酶的活性变化
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 授粉后花粉粒在柱头上附着与萌发
• 2.2 授粉后花柱内保护酶活性的变化
• 2.2.1 SOD酶活性的变化
• 2.2.2 POD酶活性的变化
• 2.2.3 CAT酶活性的变化
• 3 讨论
• 第四章 栽培小菊品种自交衰退现象初步研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 rm1-3、02-42-6自交后代结实性与适应性
• 2.2 rm1-3、02-42-6及自交后代的株高、冠幅相对生长量
• 2.3 rm1-3、02-42-6及自交后代的株高、冠幅和叶长
• 2.4 rm1-3、02-42-6及自交后代的花器官性状
• 3 讨论
• 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 基金项目
• 攻读硕士学位期间论文发表情况