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《甘肃农业大学》 2020年
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甘肃野生草地早熟禾无融合生殖胚发生的内源激素调控研究

刘燕  
【摘要】:草地早熟禾(Poa pratensis)是兼性无融合生殖植物。为探究甘肃野生草地早熟禾无融合生殖率与多胚苗率、内源激素含量变化之间的关系,本文以商用品种‘午夜2号’和采集于甘肃清水、陇西、肃南、甘南、定西、秦州、兰州、陇南8地的野生草地早熟禾为试验材料,利用苏木精-伊红双重染色石蜡切片法观察、分析并鉴定其胚胎发育过程,阐述草地早熟禾无融合生殖特征并统计无融合生殖率;结合纸上萌发法对不同种质资源的多胚苗进行统计,探究两者之间的相关性;运用高效液相色谱技术测定高频和低频无融合生殖种质的玉米素(ZT)、吲哚-3-乙酸(IAA)、玉米素核苷(ZR)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA_3)的含量,分析内源激素含量与无融合生殖发生的关系,以期为草地早熟禾无融合生殖材料筛选、种植及遗传育种提供一定的理论依据及技术参考。主要研究结果如下:1、运用苏木精-伊红双重染色石蜡切片技术对草地早熟禾不同发育时期的胚囊发育特征进行鉴定发现,在供试草地早熟禾胚囊和胚胎发育过程中,胚囊由特化的珠心细胞发育为无孢子生殖胚囊,双胚囊的现象在胚珠中较为常见。双胚囊中可能都是有性生殖胚囊,也可能是有性生殖胚囊和无孢子生殖胚囊共存的现象。此外,一个胚珠中也会出现三胚囊的情况。无融合生殖率最高的材料来自陇南,可达到71.04%;最低的来自甘南,仅为11.20%;其他种质的无融合生殖率差距比较小,范围在32.00%~58.00%;来自清水、兰州、肃南、陇西、秦州、定西的无融合生殖率分别为42.02%、47.80%、51.00%、57.50%、58.60%、68.58%。2、运用纸上萌发法对不同种质资源的草地早熟禾的发芽率和多胚苗率进行统计分析,表明,发芽率与多胚苗率的高低因采集地而异,商用品种‘午夜2号’发芽率可高达85.00%。野生材料种质中发芽率最低的来自定西,仅为14.60%;最高的来自陇南,为79.80%;来自甘南、肃南、秦州、清水、兰州、陇西的发芽率分别为66.00%、54.40%、76.80%、51.00%、65.60%、67.80%。参试草地早熟禾材料多胚苗率的范围在0~15.29%,多胚苗率最高的来自陇南,可达到15.8%;而来自甘南无多胚苗,全是单胚生长。相关性分析表明,多胚苗率与无融合生殖率存在显著相关性(R~2=0.96);3、运用高效液相色谱技术对草地早熟禾内源激素含量进行测定发现,ZT和ZR在小穗发育初期均呈下降趋势,在抽穗后2 d最低;之后ZT逐渐上升,而ZR在开花期达到峰值后又开始下降。GA_3和IAA均表现出先升后降的趋势,但GA_3在抽穗后2 d达到峰值,IAA则是在开花期含量最高。在小穗发育初期,低频材料的ABA激素水平无显著变化,而无融合生殖率较高材料的ABA含量均表现为逐渐下降的趋势;高低频两种质材料开花期至乳熟期均出现猛增,之后又急剧下降。相关性分析表明,无融合生殖率与ZT、ZR、ABA、(ZT+ZR)/IAA和(ZT+ZR)/ABA呈显著正相关,与GA_3、IAA/ABA和GA_3/ABA呈显著负相关,与IAA无显著相关性。因此,高的ZT、ZR和低的ABA含量、高的(ZT+ZR)/IAA和(ZT+ZR)/ABA更可能促进胚珠向无融合生殖途径发育,高的GA_3含量可能促进胚珠向有性生殖途径发育。
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