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榉树的生物学特性和微繁技术研究

金晓玲  
【摘要】:榉属隶属榆科,我国有3种,分别是大叶榉Zelkova schneideriana Hand. -Mazz.,光叶榉Z. serrata(Thunb.)Makino和大果榉(小叶榉)Z.sinica Schneid。它们不仅是珍贵的硬质阔叶用材树种,也是良好的造园树种。榉木材质优良,花纹美丽,抗压能力、耐水湿性和耐腐朽性强,是室内装饰和高档家具的首选材料,也是船舰、桥梁、建筑、车辆等的高档用材,深受国际国内欢迎,市场价格昂贵。由于过度采伐,我国的野生榉树资源已经相当匮乏,国家已将它列为二类保护植物。 国内外对榉属植物的研究,一直停留在形态描述、生长发育的一般规律和常规栽培技术上,尚未见到系统和更深层次的研究报道。因此,本文从植物形态学、分子生物学和细胞工程的角度出发,研究榉树的生物学和细胞生物学特性,阐明榉树遗传变异的规律,为开展榉树原生质体培养、细胞融合等细胞工程的研究提供理论依据;进行榉树组织培养快速繁殖技术研究,为保护我国珍贵的榉树资源和榉树苗木的产业化提供思路和技术。在理论研究和实际应用中都具有十分重要的意义。 本研究以大叶榉为主要材料,大果榉和光叶榉作为辅助研究材料,通过组织培养技术,利用大叶榉的不同外植体,成功地诱导了愈伤组织并获得再生植株;采用染色体制片技术观察榉属植物的细胞分裂过程,按李懋学等规定的标准进行染色体计数并结合Leica Qwin软件分析染色体的核型;研究大叶榉不同继代时间的愈伤组织、不同诱导途径形成的再生植株染色体数目的稳定性;采用RAPD技术,研究榉属植物、大叶榉愈伤组织和再生植株等在DNA水平上的差异;利用松散的愈伤组织,采用细胞悬浮培养技术,建立细胞悬浮体系,并进行悬浮培养动力学研究;采用石蜡切片技术和细胞活体观察技术,研究大叶榉组织培养物和再生植株的形态发生过程。研究结果表明,分布于我国的3种榉属植物,在形态特征和生物学特性上都有很大的相似性,同时又存在着较明显的区别,主要表现在树干颜色、叶质和叶形、冬芽的形状以及果实的形态和大小等方面。光叶榉和大叶榉叶尖为渐尖型,叶面积系数较大,分别为0.735和0.728,大果榉的叶尖为尾尖,叶面积系数相对较小,为0.714,说明叶面积系数与叶片的形态特征直接相关;光叶榉叶质为薄纸质,其它两种均为厚纸质。果实的千粒重分别为:大果榉26.89g、大叶榉15.86g和光叶榉13.30g。榉属3种植物都有典型的植物细胞的有丝分裂过程。它们的染色体数目均为28,但在核型组成上有差异,它们的核型公式分别为:大叶榉2n=2x=28=7m+7sm;光叶榉2n=2x=28=13m+1sm;大果榉2n=2x=28=10m+4sm。它们在DNA的组成 博l:学位论文:禅树的生物学特性和微繁技术研究 上存在差别,采用改良Cl…AB法抽提3种植物的DNA,从180个引物中筛选到8个 引物,这8个引物都能将3种样属植物一次性区分开来。从形态特征、生物学特性 和遗传学特性等方面分析,大叶样和光叶样的遗传距离较近,大果样与它们的距离 相对较远。 大叶样愈伤组织诱导、继代培养和植株再生的适宜培养基为WPM培养基。细 胞分裂素BA、生长素NAA为适合大叶样组织培养的植物激素。外植体的来源和取 材季节、光照强度和pH等因素都对大叶样愈伤组织的诱导和继代培养有影响。聚乙 烯毗咯烷酮(PvP)和硝酸银(AgNO:)对大叶样愈伤组织的褐变有很好的抑制作用, 抗坏血酸(Vc)也具有一定的抑制作用,而活性炭的抑制效果不明显。大叶样茎段 和成熟胚等外植体可以通过直接器官发生途径获得再生植株。一般先分化形成芽, 再通过诱导生根获得完整再生植株,实生苗幼嫩茎段在wPM十BAI.o mg.L一‘培养基 直接形成丛生芽,成熟胚在wPM+B AZ.o mg,L一‘+N AAI.o mg.L一‘培养基直接形成丛 生芽,成年树当年萌发嫩枝的带节茎段,在Ms十BA3,0 mg.L一,中直接形成侧芽。大 叶样的子叶、胚轴、叶片、顶芽和茎段等外植体,可以通过愈伤组织再分化的间接 器官发生途径获得再生植株。不同外植体诱导的愈伤组织不定芽的分化培养基不同, 子时一、胚轴等的最适分化培养基为wPM+NAAZ.o mg.L一’十BAZ.o mg.L一’,芽的诱导率 分别为56.2%和48.6%;各个时期的胚和茎段诱导的愈伤组织最适分化培养基为 wPM+B Al .0 mg.L一,,芽的诱导率分别为47.3%和68.9%。诱导生根培养基为: wpM+扭A0,5 mg.L一’+2.0g.L’‘活性炭,生根率为46.7%。根系发达的再生苗移栽到红 黄壤与珍珠岩混合的营养钵中,成活率达82.0%。将小苗移栽到装有田土的花盆中 定植,于常温下培养,成活率达91.2%,当年苗木平均高度68.Icm,最高达到95.6cm。 通过染色体数目观察和DNA的RAPD分析,发现大叶样愈伤组织的染色体数目 的变异率随着继代培养时间的延长而增加。茎段分生组织通过直接诱导成苗途径形 成的再生植株,未发现染色体数目变异,遗传稳定性好。通过愈伤组织再分化的间 接发生途径形成的再生植株,染色体数目发生了变异,变异率为3.3%一6.7%。RAPD 分析结果表明,继代17次的愈伤组织和茎段愈伤组织形成的再生植株在DNA水平 上都发生了变异。 建立了大叶样的悬浮培养体系,悬浮培养最佳条件为:最适接种量30g.L一,(鲜 重),继代周期7~8天,摇床转速


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