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芍药早花杂交育种的初步研究

作　者: 侯祥云
导　师: 郭先锋
学　校: 山东农业大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 芍药早花杂交受精胚胎
分类号: S682.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

芍药(Paeonia lactiflora)花型丰硕、花色艳丽、栽培历史悠久,为我国传统名花,常用于园林绿化中,与牡丹一起配置(牡丹)芍药专类园等。在北方中原地区,芍药自然盛花期集中在5月上旬,若能将花期提前,必将满足园林绿化中早春早花品种的应用需求,同时必将延长(牡丹)芍药专类园的花期。杂交育种至今仍是生产实践中培育芍药新品种的主要方式,因此本研究以早花的川赤芍(P. veitchii)、栽培芍药品种‘粉玉奴’(’Fen Yu Nu’)、‘紫凤羽’(’Zi Feng Yu’)、‘粉霞满天’(’Fen Xia Man Tian’)为亲本,设计了种间杂交组合‘粉玉奴’×川赤芍、品种间杂交组合‘粉玉奴’×‘粉霞满天’与‘紫凤羽’×‘粉玉奴’,并对杂交父本花粉萌发率的测定、母本结实率的统计及杂交过程的细胞学和形态学观察,主要研究结果如下：(1)根据父本花粉萌发率的测定结果发现：野生芍药的花粉萌发率大小依次为：(甘肃)川赤芍、(四川)川赤芍、块根芍药；贮藏1年后,野生芍药的花粉萌发率明显下降。栽培芍药的新鲜花粉萌发率以‘粉霞满天’的花粉萌发率最高,为62.8%,其次是‘艳紫向阳’,为20.7%,‘粉玉奴’花粉萌发率最低,仅17.5%。栽培芍药的新鲜花粉萌发率高于野生芍药花粉的萌发率。(2)根据对受精过程的荧光显微观察发现：3个杂交组合受精过程的时期进展各不相同。种间杂交组合‘粉玉奴’×川赤芍授粉后柱头表面及花粉管中发现了大量胼胝质阻塞,授粉后12h内,花粉粘附数量及萌发数量较少,授粉后12-24h,多数花粉管盘旋在柱头表面,少量花粉管能够生长至花柱中上部,授粉后72h内,未发现花粉管进入胚珠。品种间杂交组合‘粉玉奴’×‘粉霞满天’在花粉管末端及胚珠内部产生了胼胝质反应,授粉后1-4h,花粉能够大量粘附于柱头表面并萌发,授粉后8-24h,花粉管能够顺利穿过柱头表面到达花柱中下部,能够观察到少量花粉管集中穿过花柱通道、到达子房完成受精的过程。品种间杂交组合‘紫凤羽’×‘粉玉奴’整个过程中未发现有胼胝质阻塞现象发生,授粉后1-2h,大量花粉即粘附于柱头表面萌发；授粉后24h内,大量花粉管集中成束穿过花柱通道；授粉后48-72h内花粉管进入子房沿子房壁到达胚珠内部,通过珠孔进入胚囊完成受精。(3)根据对胚胎发育过程的细胞学观察：受精成功的‘紫凤羽’×‘粉玉奴’杂交组合能够进行正常的胚胎发育,授粉后9-12d合子经过一定的休眠后,进行第一次分裂形成二核原胚；授粉后15-20d,二核原胚不断分裂,胚柄不断伸长,将胚体逐渐推至胚囊中部；授粉后30d,胚体继续分裂逐渐形成类球形胚体构造；授粉后40-50d,球形胚体逐渐分裂形成近心形构造：授粉后60d,鱼雷形胚体逐渐成型：授粉后75d至种子成熟,鱼雷形胚体继续分裂增大,至种子成熟时胚体仍呈鱼雷形构造。受精成功的‘粉玉奴’×‘粉霞满天’杂交组合,难以观察到胚发育的连续过程,且存在受精卵和胚异常解体的现象。(4)根据对心皮及胚珠的形态观察结果：‘粉玉奴’×川赤芍杂交组合,授粉后15d内,杂交母本‘粉玉奴’子房生长速度减缓,胚珠保持负生长趋势,授粉15d后,心皮逐渐呈现负生长的趋势,胚珠停止生长；‘粉玉奴’×‘粉霞满天’杂交组合,授粉后40d内,母本心皮显著生长膨大,胚珠缓慢发育；授粉后40-90d,母本心皮出现萎蔫干枯等现象,逐渐缩小,大部分胚珠逐渐萎蔫变小；‘紫凤羽’×‘粉玉奴’杂交组合,授粉后随时间的增加,心皮及胚珠均能保持正常生长发育膨大。授粉后随时间的增加,‘粉玉奴’及‘紫凤羽’自然授粉下的心皮及其内部胚珠均能正常发育。(5)根据结实率的统计结果：杂交组合的结实率均较低,以‘紫凤羽’为母本与‘粉玉奴’杂交的组合获得了大量有胚的种子,结实心皮率达22.6%,较其母本自然授粉下的结实率提高5%；以‘粉玉奴’为母本的杂交组合结实率均低于其母本自然授粉下的结实率,其中受精成功、胚胎发育异常的‘粉玉奴’×‘粉霞满天’杂交组合获得的种子多没有胚,结实心皮率9.1%；受精及胚胎发育过程均存在异常的‘粉玉奴’×川赤芍杂交组合没有获得杂交种子,结实心皮率0%。根据2011年对早花品种自然结实率的统计结果发现：‘紫莲’、‘粉玉奴’、‘紫凤羽’的自然授粉结实率较高,适宜作杂交母本；通过连续2年对芍药早花品种‘粉玉奴’、‘紫凤羽’的自然结实率比较发现,‘粉玉奴’的自然结实率50%以上,‘紫凤羽’的自然结实率不足50%,自然结实率‘粉玉奴’>‘紫凤羽’。4个结实率指标除每花结种数(粒/朵)外,其余3个结实率指标每心皮结种数(粒/心皮)、每胚珠结实率(%)、结实心皮率(%)均能一致反映不同杂交组合或不同母本自然授粉的结实率大小。(6)芍药早花品种‘粉玉奴’花粉萌发率17.5%；自花传粉结实率为0,自然授粉结实率50%以上,以其为母本的2个人工授粉杂交组合结实率均低于其自然授粉下的结实率,获得的杂交种子多没有胚；以其为父本的杂交组合获得的杂交种子大都有胚。

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-12
1 引言  12-21
  1.1 芍药组种质资源  12-15
    1.1.1 野生种质资源  12-14
    1.1.2 早花品种资源  14-15
  1.2 芍药属杂交育种研究现状  15-20
    1.2.1 组内杂交  15-18
      1.2.1.1 芍药组组内杂交  15-16
      1.2.1.2 牡丹组组内杂交  16-18
      1.2.1.3 北美芍药组组内杂交  18
    1.2.2 组间杂交  18-20
      1.2.2.1 国外组间杂交  18-19
      1.2.2.2 国内组间杂交  19-20
  1.3 研究目的意义  20-21
2 实验设计与方法  21-24
  2.1 实验设计  21
    2.1.1 选择亲本  21
    2.1.2 设计杂交组合  21
  2.2 实验方法  21-24
    2.2.1 父本花粉采集与萌发率测定  21-22
    2.2.2 母本雌蕊观察与结实率统计  22
    2.2.3 人工授粉  22
    2.2.4 杂交结实率统计  22-23
    2.2.5 取样观察  23-24
      2.2.5.1 细胞学观察  23
      2.2.5.2 形态学观察  23-24
3 结果与分析  24-36
  3.1 父本花粉萌发率测定结果与分析  24-25
  3.2 母本雌蕊形态观察与结实率统计  25-26
    3.2.1 早花芍药品种自然授粉结实率统计  25-26
    3.2.2 母本雌蕊形态观察  26
  3.3 杂交结实率统计  26-27
    3.3.1 杂交组合结实率统计  26-27
    3.3.2 杂交母本自然授粉结实率统计  27
    3.3.3 ‘粉玉奴’自花传粉结实率统计  27
    3.3.4 综合分析  27
  3.4 不同杂交组合受精过程的荧光显微分析  27-30
    3.4.1 ‘粉玉奴’×川赤芍——受精过程的荧光显微分析  27-28
    3.4.2 ‘粉玉奴’×‘粉霞满天’——受精过程的荧光显微分析  28-29
    3.4.3 ‘紫凤羽’×‘粉玉奴’——受精过程的荧光显微分析  29-30
  3.5 杂交组合胚胎发育过程的细胞学分析  30-31
    3.5.1 ‘紫凤羽’×‘粉玉奴’——胚发育的细胞学分析  30-31
    3.5.2 ‘紫凤羽’×‘粉玉奴’——胚乳发育的细胞学分析  31
    3.5.3 异常胚胎发育现象  31
  3.6 授粉后的形态学观察  31-35
    3.6.1 不同杂交组合母本心皮发育的形态观察  31-33
      3.6.1.1 ‘粉玉奴’×川赤芍——母本心皮发育的形态观察  31-32
      3.6.1.2 ‘粉玉奴’×‘粉霞满天’——母本心皮发育的形态观察  32
      3.6.1.3 ‘紫凤羽’×‘粉玉奴’——母本心皮发育的形态观察  32-33
    3.6.2 母本自然授粉下心皮发育的形态学观察  33-34
      3.6.2.1 ‘粉玉奴’自然授粉下心皮发育的形态学观察  33
      3.6.2.2 ‘紫凤羽’自然授粉下心皮发育的形态学观察  33-34
    3.6.3 形态综合分析  34-35
    3.6.4 ‘粉玉奴’自花授粉心皮发育的形态学分析  35
  3.7 小结  35-36
4 讨论  36-39
  4.1 拓宽早花亲本资源及增加杂交组合的必要性  36
    4.1.1 拓宽亲本资源的必要性  36
    4.1.2 增加杂交组合的必要性  36
  4.2 野生川赤芍的育种潜力  36-37
  4.3 早花品种‘粉玉奴’育性的研究  37-38
    4.3.1 ‘粉玉奴’的自交育性  37
    4.3.2 ‘粉玉奴’的杂交育性  37-38
  4.4 芍药属植物胚胎发育过程  38-39
5 结论与展望  39-42
  5.1 结论  39-40
  5.2 展望  40-42
参考文献  42-48
图版及说明  48-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表论文情况  69

芍药早花杂交育种的初步研究

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