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多叶苜蓿种质特性及其花药培养的研究

作　者: 武自念
导　师: 魏臻武
学　校: 扬州大学
专　业: 草业科学
关键词: 多叶苜蓿 干草产量 光合效率 形态发生 花药培养
分类号: S541.9
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


我国当前苜蓿青干草产量低,品质较低,育成品种数量少,远远不能满足苜蓿生产多方面的需求,因此迫切需要加强苜蓿种质资源的研究和利用,加快优良品种选育,提高苜蓿的产量和质量,以满足市场的需要。多叶苜蓿具有提高苜蓿产量和品质的潜力。(1)本文首先通过两年的田间试验对多叶苜蓿产草量相关性状及遗传多样性进行了分析研究。利用相关性分析研究叶茎比与产草量相关性状之间的关系,进而采用SSR分子标记的方法研究多叶苜蓿的遗传多样性。(2)通过田间调查,对多叶苜蓿的性状表达特征进行了分析；研究了多叶苜蓿各复叶节位叶面积,叶茎比、多叶率及叶面积之间关系。(3)利用光合仪研究多叶苜蓿和三叶型苜蓿的光合效率,在此基础上,利用光合仪和叶绿体超微结构研究不同复叶类型的苜蓿光合效率。(4)采用扫描电镜研究多叶苜蓿的顶端分生组织形态发育特性。比较研究了多叶苜蓿和三叶型苜蓿的复叶形态发生及苜蓿花的形态发育特征等。(5)进行多叶苜蓿花药培养的研究,筛选适合多叶苜蓿花药培养的最佳培养基,对花药培养再生植株进行倍性鉴定等工作。本文的主要研究结果如下：(1)多叶苜蓿WL323干草产量两年平均最高,为19551.45kg/hm2;8920MF和皇冠的平均干草产量分别为15395.23kg/hm2和15245.64kg/hm2,干草产量高于Super7、巨人、牧歌和品系GL0601等4份材料,在所有参试材料中处于较高水平。多叶苜蓿的皇冠和8920MF各茬次的叶茎比均高于三叶型苜蓿。苜蓿叶茎比与干草产量正相关,与分枝数、节间数显著负相关。利用SSR遗传多样性分析发现,具有多叶性状的各苜蓿材料间的遗传关系较近,单独聚为一类。(2)多叶苜蓿主茎中4+5叶复叶类型的最多,各材料平均为13.06%；只含4片复叶的主茎最少,各材料平均为0.01%。苜蓿4+5型多叶型复叶越多,苜蓿的多叶率越高：WL343HQ的多叶率最高,为25.71%,其4+5型复叶多叶率为13.88%。多叶苜蓿各复叶节位的叶面积均大于对照淮阴苜蓿；各节叶面积平均后发现多叶苜蓿复叶的叶面积在8.65-9.10cm2之间,而对照淮阴苜蓿仅为6.22cm2。通过多叶率、叶面积和叶茎比的相关性分析发现,多叶率与叶茎比呈显著正相关,多叶率越高,叶茎比越大,多叶率可以显著提高苜蓿的叶茎比：多叶率与苜蓿的叶面积也显著正相关,多叶率越高,叶面积也越大。叶面积和叶茎比正相关,但没有显著性。(3)通过对多叶型和三叶型苜蓿品种的光合参数分析发现,多叶苜蓿的Pn平均在25.79μmol·m-2·s-1左右,光合效率显著大于3叶型苜蓿。不同复叶类型的光合效率发现,5叶型复叶Pn最大,Pn的排列顺序是5叶型>4叶型>3叶型>6叶型>7叶型>8叶型>9叶型。5叶型复叶的叶肉中,每细胞的叶绿体数目最多,叶绿体中基粒多,基质浓厚,基粒片层堆积致密,嗜锇体数目较少、体积小,每叶绿体中的淀粉粒数目多而饱满。因此,在苜蓿多叶性状育种中,以5片复叶类型为目标,可以提高苜蓿的光合效率。(4)通过对3叶型和5叶型的复叶形态发生分析发现,苜蓿的复叶发育模式为向顶式,3叶型和5叶型茎顶端分生组织形态特征均为不规则方形结构,之后可按其形态发生分为明显的7个阶段。S0和S1阶段形态发生特征相似,形成条状共同原基；S2阶段,出现叶原基,隆起的数目不同；S3阶段,3叶型出现2个侧叶原基,而5叶型出现4个；之后的形态发育特征基本相似,由S2-S3阶段是关键阶段,决定了叶片的数目和叶片的着生方式。对苜蓿花的形态发育过程研究发现,苜蓿的花为两侧对称,为典型的21个器官。其形态发育特征与其他蝶形花亚科类似,出现初级花序分生组织和次级花序分生组织的分化,次级花序分生组织再发育成花分生组织,花分生组织发育成其他各器官,在发育过程中又有四个共同原基的划分。我们根据发育的特征不同,将其分为8个阶段,这对于研究雄性不育、花药培养花蕾的精确选择、苜蓿花发育的分子生物学机制等具有重要的意义。(5)通过对整个花器内,苜蓿的花药培养能力研究发现苜蓿现蕾后15-28d,花药培养愈伤组织诱导效果最好。愈伤组织分化的最佳培养基为改良Blaydes培养基,即Blaydes培养基添加肌醇100mg·L-1、水解酪蛋白200mg·L-1、2-IP0.5mg·L-1、NAA0.2mg·L-1、KT1.0mg·L-1时愈伤组织分化效率较高：1/2B5培养基诱导生根的效果优于1/2MS。对再生植株进行流式细胞术检测发现,花药培养后的植株,倍性比较复杂,会产生混倍体和非整倍体等,该研究对苜蓿单倍体和双单倍体育种具有重要的意义。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-11
符号说明  11-13
第一章 文献综述  13-42
  1 多叶苜蓿的研究进展  13-20
    1.1 苜蓿多叶性状的表达情况  13-15
    1.2 影响苜蓿多叶性状表达的因素  15-17
    1.3 多叶苜蓿产草量相关特性  17-18
    1.4 多叶苜蓿的品质特性  18-19
    1.5 多叶苜蓿的光合特性  19-20
  2 豆科复叶形态发育研究  20-24
    2.1 豆科植物复叶发育的形态学特点  22-23
    2.2 豆科植物复叶发育的分子机制  23-24
  3 豆科花的形态发育研究  24-28
    3.1 豆科三亚科中花发育的形态比较  25-26
    3.2 豆科花的形态发育过程  26-28
  4 苜蓿的花药培养  28-41
    4.1 苜蓿单倍体育种  28-30
    4.2 苜蓿的花药培养  30-41
  5 本研究的目的和意义  41-42
第二章 多叶苜蓿产草量及遗传多样性研究  42-53
  1 材料与方法  43-44
    1.1 试验地点  43
    1.2 试验材料  43-44
    1.3 试验设计  44
    1.4 田间指标的测定与计算  44
    1.5 SSR分子标记  44
    1.6 数据统计与分析  44
  2 结果与分析  44-51
    2.1 多叶苜蓿产草量分析  44-45
    2.2 多叶苜蓿再生速度分析  45-47
    2.3 多叶苜蓿叶茎比与产量性状的相关性  47
    2.4 多叶苜蓿的遗传多样性分析  47-51
  3 讨论  51-52
  4 小结  52-53
第三章 苜蓿多叶性状的特征分析  53-61
  1 材料与方法  53-54
    1.1 试验材料  53-54
    1.2 试验地概况  54
    1.3 田间试验设计与管理  54
    1.4 田间指标的测定与计算  54
    1.5 数据统计与分析  54
  2 结果与分析  54-59
    2.1 多叶苜蓿叶片的形态结构观察  54-56
    2.2 多叶苜蓿群体内复叶类型分布情况  56-57
    2.3 多叶苜蓿的叶茎比  57-58
    2.4 多叶苜蓿各复叶节位的叶面积  58-59
  3 讨论  59-60
  4 小结  60-61
第四章 多叶苜蓿光合特性及复叶超微结构的研究  61-73
  1 材料与方法  61-65
    1.1 试验材料  61-62
    1.2 试验地概况  62-63
    1.3 田间试验设计与管理  63
    1.4 研究方法  63-65
    1.5 数据统计与分析  65
  2 结果与分析  65-71
    2.1 不同苜蓿品种的光合参数差异  65-67
    2.2 不同苜蓿品种的净光合速率的聚类分析  67
    2.3 不同复叶类型的光合特性分析  67-71
  3 讨论  71-72
  4 小结  72-73
第五章 苜蓿复叶和花的形态发生  73-91
  第一节 多叶苜蓿复叶形态及发育过程  73-81
    1 材料与方法  73-75
      1.1 试验材料  73-74
      1.2 试验地概况及种植  74
      1.3 试验方法  74-75
      1.4 图片处理  75
    2 结果与分析  75-79
      2.1 三叶型苜蓿的复叶发育  75-77
      2.2 五叶型苜蓿的复叶发育  77-79
    3 讨论  79-81
  第二节 苜蓿花的形态特征及发育过程  81-89
    1 材料与方法  81-82
      1.1 试验材料  81
      1.2 试验方法  81-82
      1.3 图片处理  82
    2 结果与分析  82-88
      2.1 苜蓿花器官及其形态结构  82-83
      2.2 苜蓿花的发育过程  83-86
      2.3 苜蓿花的柱头及授粉过程  86-87
      2.4 苜蓿的花药及花粉结构  87-88
    3 讨论  88-89
  第三节 本章小结  89-91
第六章 多叶苜蓿花药培养技术体系的建立  91-104
  1 材料与方法  91-94
    1.1 试验材料  91-92
    1.2 试验方法  92-94
  2 结果与分析  94-101
    2.1 花药愈伤组织的诱导与继代  94-96
    2.2 花药愈伤组织的分化  96-99
    2.3 不定芽的生根培养  99-101
    2.4 倍性鉴定  101
  3 讨论  101-103
  4 小结  103-104
第七章 全文结论  104-108
  1 主要结论  104-106
  2 研究的创新点  106-107
  3 进一步需要开展的主要研究工作  107-108
参考文献  108-127
附录  127-131
致谢  131-132
攻读学位期间发表的学术论文目录  132-134

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 饲料作物、牧草 > 多年生豆科牧草 > 其他
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