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马蔺繁殖生物学特性及遗传多样性研究

王育青  
【摘要】: 采用野外定位试验观测与室内实验相结合的试验方案,从生物学、生理学、细胞学、胚胎学、遗传学等方面,围绕马蔺各阶段不同繁殖特性展开研究,为马蔺种子生产、应用及其种质资源研究和开发提供科学依据。针对不同生态区马蔺,从种子萌发与休眠解除技术,开花生物学特性,传粉生物学特性,繁育系统研究,农艺性状分析和ISSR遗传分析等六方面对其进行了研究,进而揭示马蔺开花、传粉、繁殖等生理生化动态变化,探讨马蔺种子休眠原因,寻找打破马蔺种子休眠技术和确定适宜种子萌发的条件,同时明确不同种群材料的亲缘关系。主要研究结果如下: 1.马蔺种子生活力较高,胚发育不完全,具有形态后熟特性。种子自然萌发率较低,种皮较厚、革质、占种子总重量的31.7%,种子特性对吸水无明显阻碍,对萌发有机械阻力,也是马蔺种子休眠的主要原因之一;种皮和胚乳浸提液中均不存在发芽抑制物,马蔺种子休眠为自发性综合休眠;在生产上,采用层积和40%NaOH处理8h等方法,可以提高种子发芽率。 2.生长多年的马蔺花朵数可达15~55朵,总体花期长达35d以上;马蔺始花日期、开花高峰日期、终花期、开花持续期在年度间无明显差异,且个体在年度间能够保持相近的开花物候进程(开花振幅曲线)。马蔺花的开放主要受温度、光照、湿度等气候因子影响,马蔺开花数和座果数均与开花时间呈负相性,开花数与座果数呈极显著正相关。 3. 9:00~10:00马蔺花朵开放散粉后,其花粉生活力最强,之后逐渐降低,到下午18:30花粉活力已降到9.58%,花粉的贮藏环境与花粉生活力密切相关;马蔺具有自交不亲和性,以昆虫为传粉媒介,是异花授粉植物,授粉中可以去垂瓣作为其有效隔离机制。 4.马蔺依靠花粉萌发形成花粉管传递,进入胚囊释放内溶物,融合,进而完成双受精;胚乳发育类型为核型,从开花到种子成熟需要60d左右,马蔺每枝花序上具1~4果,蒴果先端具喙,成熟的果实尖端3裂,平均每蒴果内含种子为50粒,马蔺种子的产量和产草量取决于分蘖芽的数量。 5.马蔺种群农艺性状表现出不同程度的变异性。千粒重、发芽率、吸水率、胚长、胚乳长、种子长、生殖枝、营养枝、叶宽、株高等10个主要性状是引起不同来源种群分化的主要因素。胚长、千粒重、吸水率等易受环境因子影响。聚类结果显示,绝大多数种群材料表现出明显的地域性。经、纬度相近的种群聚类在一起。 6.马蔺表现出丰富的遗传多样性。不同种源马蔺多态性带数比例为91.1%。UPGMA聚类将20个种群分为4大类群。种群间亲缘关系与纬度相关性显著,与其所处生境存在一定的相关性,与农艺性状研究结果吻合,建立并优化了马蔺ISSR-PCR扩增反应体系。


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