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《中国林业科学研究院》 2012年
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凹叶厚朴繁育系统研究及其濒危的生殖生物学原因分析

王洁  
【摘要】:凹叶厚朴(Magnolia officinalis subsp. biloba)属木兰科(Magnoliaceae)木兰属(Magnolia),是国家二级濒危保护植物,主要分布在陕西、甘肃、四川、贵州、湖北、湖南、广西等省的部分区域。本研究以凹叶厚朴为研究对象,对其开花性状及香气特征、繁育系统、受精前障碍以及果实、种子的形态变异进行了初步研究,在此基础上分析其致濒原因,提出其保护措施,旨在为野生凹叶厚朴的保护提供科学的理论依据,丰富濒危植物保护生物学理论,为研究其他濒危植物濒危机制建立新思路。研究结果表明: (1)凹叶厚朴花部综合特征:两性花,花大且单生枝顶,花被片9~12,肉质,长圆状倒卵形,外轮3枚花被片淡绿至淡紫色,内两轮花被片白色,雌雄异位,雄蕊数量多在90枚以上,合生雌蕊螺旋状排列,有乳突状的一面可接受花粉。 (2)凹叶厚朴单花和种群开花特点:单花花期一般4~5d,其单花开花进程根据形态和散粉时间可分为4个时期:即蕾期、初开期、盛开期、凋零期;凹叶厚朴种群开花物候特点:无开花高峰期,属于持续开花类型,种群于4~5月开花,一般开花历时30d左右,单株平均开花数量为171.4~188.8朵,平均开花振幅为5~7朵/株天,开花同步性指数为0.839,不同种群因地点、年份等不同导致以上结果有所差异。 (3)凹叶厚朴花的香气成分及特征:野生种和栽培种花苞中的香气成分种类及相对含量差异显著,萜烯类是两种凹叶厚朴最重要的香气化合物,莰烯、罗勒烯异构体混合物、石竹烯、芳樟醇是野生种和栽培种中共有的相对含量较高的香气成分;野生凹叶厚朴不同花期雌雄蕊和花瓣中的香气成分种类和相对含量有显著差异,其香气成分可划分为萜烯类、醇类、芳香烃类、醚类、醛酮类、酯类、烷烃类和含氮类8类,其中萜烯类是主要组成成分,另外,根据感官分析与GC-MS分析结果综合判断,花瓣是香气释放的主要部位,而雌雄蕊则在香气释放过程中起辅助作用。 (4)凹叶厚朴繁育系统:繁育类型为异交,传粉过程需要授粉者。其杂交指数(OCI)值为4,花粉-胚珠比(P/O)为5728.86,人工控制授粉实验结果表明不处理套袋结实率为0,异株异花授粉可明显提高坐果率和单果出种百分率,两者相对自然状况分别提高14.25%和43.66%,杂交指数(OCI)、花粉-胚珠比(P/O)结合人工授粉实验结果可确定,凹叶厚朴为异交繁育类型; (5)凹叶厚朴花粉柱头活力:花粉活力较高,柱头可授性强,但花粉高活力期与柱头可授性强的时期只有5-6h的重叠。花粉散粉当天活力最高,平均可达94%,从散粉开始至第六天一直有活性。柱头在蕾期开始可授性强,但散粉后,可授性显著下降,因此,花粉与柱头同时具有高活力的时间短; (6)凹叶厚朴花粉受精前障碍:自由授粉条件下每个柱头上黏附的花粉少,自花授粉后黏附在柱头上的花粉均不能萌发,同株异花授粉后黏附在柱头上的花粉可以萌发,但时间推迟,且4h后多数花粉管停止伸长,花粉管伸长过程中出现末端膨大、生长扭曲等现象,花粉管生长过程中还伴随着一系列的胼胝质反应,在柱头上与花粉管的接触处和乳突细胞表面都可以观察到胼胝质。; (7)凹叶厚朴种实性状变异:野生状态下的凹叶厚朴结实数量较少,种实特征在不同种群间差异显著,其变异主要来源于单株间及单株内,与种子相比,果实性状更容易受环境的影响,果实性状受郁闭度、土壤养分、方位及冠层影响较大,种子性状受海拔、方位及冠层影响较大。 综上所述,导致凹叶厚朴濒危的主要原因如下:雌雄异熟和异位、单株日开花量少等引起的传粉过程受阻;自花授粉和同株异花授粉引起花粉管生长出现障碍;野生条件下光照不足导致其结实率低、种实发育不良。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S567.11

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