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花烛叶色嵌合体及突变体叶色形成机理及保持特征

作　者: 陈星旭
导　师: 王广东
学　校: 南京农业大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 花烛叶色嵌合体叶色形成与保持叶绿体及质体结构嵌合再生
分类号: S682.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

花烛(Anthurium andraeanum Lind.)又名红掌、安祖花,为天南星科(Araceae)花烛属植物,是一种重要的热带观赏植物。目前,国内外花烛育种研究的目标性状主要集中在花烛苞片颜色、株型(作盆花或切花)及叶型(叶片大小)等,而关于花烛叶色嵌合性状的研究尚未见报道。2004年我们在进行花烛品种’Sonate’的离体培养中发现,由愈伤组织再生的无菌苗中出现了一株叶片颜色呈黄绿相间的叶色嵌合体,其表现形式为典型的扇区型嵌合体(sectorial chimera).其特征为不同的遗传型细胞呈扇区状分布于生长点原基不同区域,从而形成左右相异的“阴阳脸型”。我们通过腋芽增殖及愈伤组织器官发生两种增殖方式对该嵌合植株进行培养,获得了多种性状的叶色突变株系,并从最初的花叶嵌合株系、黄化株系和深绿色株系中不断筛选出稳定的红化和白化株系。为合理利用该突变群体以筛选优良株系,对嵌合体及突变体的形成机理及保持特征进行了研究,结果如下：1、以花烛品种’Sonate’野生型及突变型无菌苗叶片及叶柄为材料,通过组织切片原生质体分离和透射电镜观察叶绿体在叶片叶柄组织、叶肉细胞中的特征及其超微结构,并对叶片组织、叶肉细胞中叶绿素荧光进行观察,结合色素、碳水化合物、可溶性蛋白的测定及SDS-PAGE电泳分析,明确叶绿体形态结构变化及相关生理生化指标对花烛叶色呈现的影响。结果表明：(1)绿色类型(野生型、深绿型及嵌合类型绿部)与非绿色类型(红化型、黄化型、白化型及嵌合类型非绿部)在叶绿体形态结构及数量上差异极大。(2)嵌合型叶片中存在所有其它5种类型所包含的叶绿体,是绿色型和非绿色型之间的混合类型。(3)叶绿素含量深绿型最高,类胡萝卜素与叶绿素比值非绿色类型均比野生型高；淀粉含量最低点与可溶性糖含量最高点均出现在嵌合型中；蛋白质含量及其SDS-PAGE电泳分析表明非绿色类型蛋白含量显著高于绿色类型且包含大量特异蛋白。2、我们以6种类型无菌苗叶片及叶柄为材料,研究了直接再生与间接再生2种途径下再生植株叶色性状的分化特征。结果表明：直接再生途径不能再生出嵌合类型的植株；而通过间接再生途径叶片与叶柄均可再生出嵌合型植株,但嵌合再生率较低,仅在1.15%-6.20%之间。这一结果为花烛嵌合性状的多细胞起源提供了依据。3、选用增殖和生根壮苗2个不同生长阶段顶芽失去嵌合性状的无菌苗各8个株系,分别进行单芽繁殖培养。结果表明：侧芽再生植株中具有嵌合性状的无菌苗均是从原先即为嵌合叶片的叶腋处萌发而来。增殖和生根壮苗阶段侧芽的嵌合再生率分别为48.4%和47.8%。生根壮苗阶段各株系除叶腋处的侧芽萌发外,近根部短缩茎亦会再生出丛生芽,这部分的嵌合再生率高达64.7%。这些结果说明：(1)花烛叶色嵌合体无菌培养中出现顶芽失去嵌合性的问题可以通过单芽繁殖的方法解决；(2)利用现有嵌合植株(不同生长阶段)通过侧芽再生(增殖与生根壮苗阶段)或基部再生(生根壮苗阶段)的方法保证嵌合性状不丢失。4、对20个花烛叶色嵌合体株系在不同生长阶段的叶色性状保持特征进行观察,并通过计算机程序辅助分析发现：离体培养阶段,植株嵌合叶片总数占总叶片数的比率及平均单株非绿色部分占总叶面积的比率均为最高,分别为81%和50.1%,两项数值分别高于温室生长阶段新生嵌合叶数占新生叶片总数的比率(46.2%)及新生叶片非绿色部分占新生叶片总面积的比率(23.0%)；移栽后,叶片非绿色部分比率超过50%的9个株系中有7个不能正常生长而死亡,所剩13个株系的新生叶片嵌合叶数减少,非绿色部分面积比率缩小,叶片趋向转为绿色；施用营养液后,5个株系的新叶非绿色部分面积比率回升。这些现象表明：(1)营养条件充分有利于嵌合株系花叶性状的保持；(2)嵌合株系中非绿色部分面积大于50%的株系生活力弱,不宜过早移栽；(3)在茎尖分生组织形成叶原基的过程中,存在正常细胞与突变细胞的竞争,其结果是一方取代另一方或二者达到动态平衡。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-11
缩略词表  11-12
前言  12-13
第一部分文献综述  13-31
  1 嵌合体的类型  14
  2 嵌合体的形成过程  14-15
  3 不同嵌合类型对叶色呈现的影响  15-17
  4 质体发育及分裂对嵌合性状形成的影响  17
  5 嵌合叶色性状的保持与传递  17
  6 嵌合体的形成方法  17-23
  参考文献  23-31
第二部分试验研究  31-79
  第一章花烛叶色嵌合体及突变体叶绿体形态结构变化与叶色呈现相关性  31-51
    1 材料与方法  33-34
      1.1 试验材料  33
      1.2 试验方法  33-34
    2 结果与分析  34-42
      2.1 叶片、叶柄组织结构及叶绿素荧光特征  34-35
      2.2 叶肉细胞叶绿体形态及荧光特征  35-37
      2.3 叶绿体超微结构  37-40
      2.4 叶绿素、类胡萝卜素含量  40-41
      2.5 可溶性糖、淀粉及可溶性蛋白质含量比较  41
      2.6 蛋白质组成SDS-PAGE电泳分析  41-42
    3 讨论  42-46
    4 结论  46-47
    参考文献  47-51
  第二章不同再生途径下花烛叶色嵌合体及突变体叶色性状分化与保持特征  51-63
    1 材料与方法  51-52
      1.1 试验材料  51
      1.2 试验方法  51-52
    2 结果与分析  52-54
      2.1 叶片直接再生特征  52
      2.2 叶柄直接再生特征  52-53
      2.3 叶片间接再生特征  53-54
      2.4 叶柄间接再生特征  54
    3 讨论  54-55
    4 结论  55-56
    参考文献  56-63
  第三章花烛叶色嵌合体侧芽嵌合性状保持与分化特征  63-71
    1 材料与方法  63-64
      1.1 试验材料  63
      1.2 试验方法  63-64
    2 结果与分析  64-67
      2.1 增殖阶段株系侧芽再生嵌合性状  64-65
      2.2 生根壮苗阶段株系侧芽再生嵌合性状  65-67
    3 讨论  67-69
    4 结论  69-70
    参考文献  70-71
  第四章花烛叶色嵌合体不同生长阶段叶色性状保持特征  71-79
    1 材料与方法  72-73
      1.1 试验材料  72
      1.2 试验方法  72-73
    2 结果与分析  73-76
      2.1 离体培养阶段花烛叶色嵌合体株系的花叶性状特征  73-74
      2.2 温室生长阶段花烛叶色嵌合体新生花叶性状特征  74
      2.3 温室施用营养液后花烛叶色嵌合体新生花叶性状的变化特征  74-75
      2.4 不同生长阶段花烛叶色嵌合株系非绿色部分比率比较  75-76
      2.5 生长衰退死亡株系非绿色部分比率的分析  76
    3 讨论  76-77
    4 结论  77-78
    参考文献  78-79
全文结论  79-81
致谢  81

花烛叶色嵌合体及突变体叶色形成机理及保持特征

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