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秋水仙碱诱导三角梅品种‘安格斯’2n花粉及多倍体研究

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秋水仙碱诱导三角梅品种‘安格斯’2n花粉及多倍体研究

作者：张海立云南农业大学

学位级别：硕士

三角梅为紫茉莉科(nyctaginaceae)叶子花属(Bougainvillea)植物的统称,又称叶子花,原产于南美洲,是我国南方众多省份的重要木本花卉,也是云南打造世界一流“绿色食品牌”千亿云花产业的主要花卉品类。三角梅苞片美丽,花感繁荣,花期极长... 详细信息

三角梅为紫茉莉科(nyctaginaceae)叶子花属(Bougainvillea)植物的统称,又称叶子花,原产于南美洲,是我国南方众多省份的重要木本花卉,也是云南打造世界一流“绿色食品牌”千亿云花产业的主要花卉品类。三角梅苞片美丽,花感繁荣,花期极长,具有极高观赏价值和经济价值,但受限于低温,易遭受冷害。倍性育种是一种重要的育种策略,可以通过创造遗传变异来提高植物的适应性。本研究以抗寒性较强的三角梅主栽品种‘安格斯’(Bougainvillea glabra‘Elizabeth Angus’)为试验材料,通过对其花部特征、减数分裂进程、2n花粉诱导、顶芽诱变、倍性鉴定展开研究,探讨花粉母细胞减数分裂、花器官外部特征与减数分裂进程的相关性、2n花粉诱导技术、滴液法诱变顶芽,为三角梅有性多倍化和无性多倍化育种提供科学依据。主要结果和结论如下:(1)‘安格斯’花粉母细胞自减数分裂前间期共经历16个时期发育为成熟花粉,细胞质分裂方式为同时型;在减数分裂后期Ⅰ至四分体时期存在诸多染色体异常行为,其中滞后染色体、染色体桥、四分体出现微核等减数分裂异常现象,会导致花粉活力降低。(2)花粉母细胞发育进程与幼蕾纵径存在时序性规律,幼蕾纵径可以作为判定花粉母细胞发育进程形态指标。在同一幼蕾中,上部花药发育主要分裂相大于等于下部花药发育主要分裂相的比率为86.67%,故同一幼蕾内上部花药发育领先于下部花药,且同一花药内花粉母细胞也发育不一致。同一花蕾的花药发育不同步及同一花药存在不同分裂相,对花药散粉期和花粉有效作用时间的延长有益。(3)秋水仙碱诱导‘安格斯’2n花粉,细线期以1%秋水仙碱处理幼蕾的诱导率最高,为10.62%。天然2n花粉直径均值为(40.30±0.21)μm,为1n花粉的1.30倍,秋水仙碱诱导产生2n花粉直径均值为(48.24±0.19)μm,为1n花粉的1.55倍,即两种2n花粉大小不同,存在不同形成机制。天然2n花粉为中期Ⅱ纺锤体定位异常所产生,而秋水仙碱诱导产生2n花粉形成机制极有可能为减数第一次分裂失败形成重组核。经各孢子体比例估测2n花粉发生频率为7.57%,当年实测2n花粉发生频率为10.56%,估测值较实测值低约3个百分点,具有参考价值,可以证明2n花粉的发生。(4)秋水仙碱注射‘安格斯’幼蕾主要毒害效应表现为落花和雄蕊发育受阻,毒害率会随着秋水仙碱浓度升高而提高;注射蒸馏水和秋水仙碱均会影响花药数目。秋水仙碱诱导产生的2n花粉72 h后萌发率仍为0;秋水仙碱处理1n花粉相较未处理花粉萌发速度减慢,对照花粉4 h即可萌发,而秋水仙碱处理1n花粉8 h萌发;萌发率显著降低,对照花粉4 h萌发率为(9.60±1.00)%,而秋水仙碱处理1n花粉8 h萌发率为(1.24±0.40)%。(5)滴液法诱导‘安格斯’顶芽,形态变异率最高为30%,组合为0.5%秋水仙碱,处理时间为48 h。随着处理时间增长,变异率基本呈现上升趋势;变异率随着秋水仙碱浓度升高先呈现上升趋势,后呈现下降趋势,结合死亡率来看,处理时间选择10 h时,秋水仙碱浓度应选择0.5%,此时顶芽死亡率为0,变异率为16.67%;处理时间选择24 h时,秋水仙碱浓度应选择0.3%,此时顶芽死亡率为0,变异率为16.67%;处理时间选择48 h时,秋水仙碱浓度应选择0.3%,此时顶芽死亡率为6.67%,变异率高达26.67%。(6)滴液法诱导‘安格斯’顶芽,形态变异主要表现为叶形变异、叶缘变异、叶表变异及叶毛变异。叶表变异及叶毛变异是变异株的主要变异指标。(7)变异株单个气孔叶绿体数为28.17±0.39,变幅为15～40,对照株单个气孔叶绿体数为18.27±0.49,变幅为14～25,变异株单个气孔保卫细胞叶绿体数远大于对照株,但变幅存在交集。变异株气孔长宽和保卫细胞长宽相较对照株增加明显,差异极显著;但变异株和对照株的气孔长宽比和保卫细胞长宽比均差异不显著,即表明气孔保卫细胞形状未发生变化。变异株单个视野气孔密度小于对照株,差异极显著。(8)流式细胞仪鉴定出3株嵌合体,DnA含量测定显示,3株嵌合株均由2倍体和4倍体组成,诱导秋水仙碱浓度均为0.3%,故滴液法诱变‘安格斯’顶芽最佳秋水仙碱浓度为0.3%。处理时间10、24、48 h均有诱导产生多倍体的可能。其中1株嵌合株为添加1%DMSO所产生,故尽管DMSO会导致死亡率上升,然而对诱导多倍体有益。

关键词：三角梅减数分裂 2n花粉秋水仙碱多倍体

秋水仙素处理后‘无核丰’枣的减数分裂行为及2n花粉的形成

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园艺学报 2017年第1期44卷 11-22页

作者：吕晔胡兰王利虎刘平刘孟军河北农业大学中国枣研究中心河北省枣产业技术研究院河北保定071001

运用压片法对秋水仙素滴注处理后的‘无核丰’枣小孢子母细胞减数分裂行为及其与花蕾外部形态变化的相关性进行了研究,并测定了2n花粉的比例。结果表明:秋水仙素处理后枣小孢子母细胞第一次减数分裂正常;在减数分裂前期Ⅱ观察到胞质分... 详细信息

运用压片法对秋水仙素滴注处理后的‘无核丰’枣小孢子母细胞减数分裂行为及其与花蕾外部形态变化的相关性进行了研究,并测定了2n花粉的比例。结果表明:秋水仙素处理后枣小孢子母细胞第一次减数分裂正常;在减数分裂前期Ⅱ观察到胞质分裂异常现象;中期Ⅱ纺锤体主要有4种类型:平行型、垂直型、八字型和融合型,分别占27.31%、19.35%、45.27%和8.06%;四分体时期观察到二分体、三分体、四分体,分别占6.00%、43.04%、50.96%;定位异常纺锤体八字型与融合型分别与三分体、二分体呈正相关;秋水仙素处理后‘无核丰’枣2n花粉的形成受胞质分裂异常、纺锤体定位异常两种机制控制,因纺锤体定位异常而产生的2n花粉占2n花粉总数的96.97%,遗传上等同于FDR(第1次分裂重组)型配子,因胞质分裂异常产生的2n花粉在遗传上等同于SDR(第2次分裂重组)型配子;秋水仙素处理后‘无核丰’枣2n花粉绝大多数为FDR型,因而在枣有性多倍化中具有重要的利用价值。小孢子母细胞减数分裂进程与花蕾外部形态变化具有对应关系,花蕾直径达到1.34 mm时,小孢子母细胞开始进入减数分裂;达到1.68 mm时,小孢子母细胞进入四分体时期;超过1.92 mm时,减数分裂结束,且有大量花粉粒形成。2n花粉诱导最佳的秋水仙素滴注时期为细线期末期,即花蕾直径在1.34~1.42 mm时,诱导后‘无核丰’枣2n花粉发生比例为17.36%。

关键词：枣秋水仙素处理减数分裂 2n花粉花粉形态

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高温诱导杜仲2n花粉最佳处理条件研究

北京林业大学学报 2013年第1期35卷 53-58页

作者：毛彦科张平冬石乐董春波索玉静康向阳北京林业大学林木育种国家工程实验室林木花卉遗传育种教育部重点实验室 100083

在掌握杜仲小孢子母细胞减数分裂规律的基础上,采用"树木非离体枝芽加热处理装置"处理发育到一定程度的杜仲雄花芽,研究了小孢子母细胞减数分裂时期、处理温度以及持续时间等因素对杜仲2n花粉诱导比率的影响,探讨高温诱导杜仲2n花粉的... 详细信息

在掌握杜仲小孢子母细胞减数分裂规律的基础上,采用"树木非离体枝芽加热处理装置"处理发育到一定程度的杜仲雄花芽,研究了小孢子母细胞减数分裂时期、处理温度以及持续时间等因素对杜仲2n花粉诱导比率的影响,探讨高温诱导杜仲2n花粉的适宜条件。结果表明:杜仲雄花芽的长度、直径以及花药伸出鳞片的长度与小孢子母细胞减数分裂进程有显著相关性,可以作为初步判别减数分裂进程的参照;引入"加权减数分裂时期"的概念更有利于解决各同步性较差的处理材料发育时期的确定问题,且有利于不同处理的数量化对比分析;施加高温处理诱导杜仲2n花粉时,花粉母细胞减数分裂时期、处理温度和持续处理时间对2n花粉诱导率有显著影响,高温诱导杜仲花粉染色体加倍的最佳处理时期是一个比较宽泛的时间过程,在小孢子母细胞减数分裂的双线期、终变期、中期Ⅰ、后期Ⅰ、中期Ⅱ施加高温处理,均可获得超过40%的2n花粉诱导率;杜仲雄花芽对高温处理相对不敏感,需要更高的处理温度和较长的持续处理时间。

关键词：杜仲染色体加倍高温诱导 2n花粉有效处理时期

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‘禅寺丸’甜柿2n花粉形成机制的研究

园艺学报 2003年第2期30卷 135-140页

作者：谷晓峰罗正荣华中农业大学园艺林学学院湖北民族学院园艺系恩施445000

以 2n花粉发生频率较高的甜柿品种‘禅寺丸’为试材 ,研究影响 2n花粉形成的减数分裂行为。结果表明 :2n花粉形成受融合纺锤体 (fusedspindles) ,八字形纺锤体 (trianglespindles)及后期Ⅱ染色单体不正常分离 (abnormaldisorientationof... 详细信息

以 2n花粉发生频率较高的甜柿品种‘禅寺丸’为试材 ,研究影响 2n花粉形成的减数分裂行为。结果表明 :2n花粉形成受融合纺锤体 (fusedspindles) ,八字形纺锤体 (trianglespindles)及后期Ⅱ染色单体不正常分离 (abnormaldisorientationofsisterchromatid) 3种减数分裂行为控制 ;融合纺锤体及八字形纺锤体形成的 2n花粉占 2n花粉总数的 94.8%,在遗传上等同于FDR (firstdivisionrestitution ,第 1次分裂重组 )型配子 ;由姊妹染色单体不正常分离形成的 2n花粉在遗传上等同于SDR (seconddivisionrestitution ,第 2次分裂重组 )型配子。甜柿 2n花粉绝大多数为FDR型 ,因而在倍性育种中有重要的应用价值。

关键词：禅寺丸甜柿 2n花粉形成机制减数分裂品种

甘薯近缘三倍体杂种2n花粉发生和利用的研究

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中国农业大学学报 1997年第5期2卷 91-99页

作者：候利霞李惟基周海鹰季卫刘庆昌陆漱韵河南省农业科学院粮作所郑州市农业路1号450002

将甘薯的近缘野生种Ipomoeatrifida（2x与***（4x）杂交，得到三倍体杂种。在三倍体杂种无性系中观察到可被醋酸洋红染色的可育大粒花粉（2n花粉），该花粉频率与花粉母细胞四分体时期的二分体频率呈显著正相关。以三倍体2n花粉系为父... 详细信息

将甘薯的近缘野生种Ipomoeatrifida（2x与***（4x）杂交，得到三倍体杂种。在三倍体杂种无性系中观察到可被醋酸洋红染色的可育大粒花粉（2n花粉），该花粉频率与花粉母细胞四分体时期的二分体频率呈显著正相关。以三倍体2n花粉系为父本与甘薯杂交，观察到花粉萌发、受精、胚发育和结实，但结实率很低，且种子大多没有生活力。本研究表明，其主要原因有：柱头花粉附着量和花柱中花粉管较少，受精后合子停止发育和胚未能发育成熟。用植物生长调节剂处理对克服子房水平的上述不亲和性有效。

关键词：甘薯近缘三倍体杂种 2n花粉发生利用种间杂交不亲和植物生长调节剂

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秋水仙素诱导油桃‘丽春’2n花粉的研究

园艺学报 2010年第7期37卷 1155-1160页

作者：王尚德刘佳棽吉王鹏兰彦平姚砚武周家华常虹北京市农林科学院农业综合发展研究所北京100097 太原师范学院吕梁高等专科办学点山西吕梁033000

为了探索油桃[Prunus persica（L.）***（Ait.）Maxim.]2n花粉的诱导方法,采用注射法和棉浸法对油桃‘丽春’花芽进行诱导试验,通过正交试验设计,分别分析了注射和棉浸秋水仙素水溶液诱导2n花粉的关键因子及适宜水平。研究结果表明：注... 详细信息

为了探索油桃[Prunus persica（L.）***（Ait.）Maxim.]2n花粉的诱导方法,采用注射法和棉浸法对油桃‘丽春’花芽进行诱导试验,通过正交试验设计,分别分析了注射和棉浸秋水仙素水溶液诱导2n花粉的关键因子及适宜水平。研究结果表明：注射秋水仙素能获得最高达85.0%的2n花粉,但得花率低;棉浸法诱导2n花粉的效果比注射法低,但得花率较高。处理时间和保湿剂浓度是棉浸法诱导2n花粉的关键因子,处理时间为32h和添加1%甘油为保湿剂时2n花粉比率可达44.1%。综合考虑得花率和2n花粉比率,适宜的秋水仙素棉浸法诱导油桃2n花粉的条件为：0.1%~0.2%秋水仙素水溶液每100mL秋水仙素水溶液添加的饱和洗衣粉1mL作为润湿剂,添加甘油1mL作为保湿剂,处理24~32h。

关键词：油桃秋水仙素 2n花粉棉浸法注射法

柿不同种质中的天然2n花粉得率的评价及诱导时期的判定

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中国农业大学学报 2019年第12期24卷 44-52页

作者：买旖旎李树战索玉静孙鹏韩卫娟刁松锋王丽媛李华威傅建敏国家林业和草原局泡桐研究开发中心中国林业科学研究院经济林研究开发中心郑州450003 南京林业大学南京210037 中南林业科技大学经济林培育与保护教育部重点实验室长沙410004

对38份柿种质资源进行连续2年的天然2n花粉得率评价,发现不同资源的2n花粉得率存在明显差异,且相同资源在不同年份也存在差异,筛选出产生2n花粉相对稳定且得率较高的种质2份,涩柿无性系‘716号’和‘中柿4号’,其2n花粉得率分别可达7.17... 详细信息

对38份柿种质资源进行连续2年的天然2n花粉得率评价,发现不同资源的2n花粉得率存在明显差异,且相同资源在不同年份也存在差异,筛选出产生2n花粉相对稳定且得率较高的种质2份,涩柿无性系‘716号’和‘中柿4号’,其2n花粉得率分别可达7.17%和6.80%。在34号资源的雄花发育及小孢子母细胞减数分裂过程中,除个别异常现象如中期Ⅰ落后染色体、三分体、二分体等之外,小孢子母细胞减数分裂过程较为规范,且小孢子母细胞减数分裂过程与雄花表型存在相关性,即当花芽开始膨大,花芽的花冠和萼片在顶部持平时(4月8—12日),小孢子母细胞处于减数分裂时期,此时为理化诱导2n花粉得率的最佳时期。

关键词：柿倍性育种 2n花粉减数分裂雄花表型

铁皮石斛2n花粉诱导及其形成的细胞机制研究

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西北植物学报 2017年第2期37卷 273-278页

作者：王爱华吴青青杨澜陈之林贵州省园艺研究所贵阳550006

以铁皮石斛花蕾为材料,研究不同秋水仙素处理对2n花粉诱导的影响,并探讨2n花粉形成的细胞机制。结果表明:用0.1%秋水仙素微量注射长5.53mm、宽2.3mm左右的花蕾,每天注射1次,共注射3次,诱导2n花粉效果最好,2n花粉诱导率达6.22%,2n花粉粒... 详细信息

以铁皮石斛花蕾为材料,研究不同秋水仙素处理对2n花粉诱导的影响,并探讨2n花粉形成的细胞机制。结果表明:用0.1%秋水仙素微量注射长5.53mm、宽2.3mm左右的花蕾,每天注射1次,共注射3次,诱导2n花粉效果最好,2n花粉诱导率达6.22%,2n花粉粒直径比n花粉粒直径增大49%。减数分裂中期Ⅱ发现纺锤体定位异常,表现为平行纺锤体、三级纺锤体,四分体时期观察到三分体和二分体,故纺锤体定位异常可能是铁皮石斛2n配子形成的细胞学机制之一,其2n花粉在遗传上等同于FDR型。

关键词：铁皮石斛秋水仙素 2n花粉细胞机制

秋水仙素诱导月季品种‘月月粉’2n花粉的研究

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西北植物学报 2019年第4期39卷 620-629页

作者：张凡杨慕菡巩俊清冯慧高述民周燕北京林业大学生物科学与技术学院林木育种国家工程试验室北京100083 北京市园林科学研究院绿化植物育种北京市重点试验室北京100102

为获得二倍体古老月季品种‘月月粉’人工诱导2n花粉用于现代月季杂交育种,该研究在了解‘月月粉’花粉母细胞发育过程的基础上,使用秋水仙素注射结合包裹法处理幼嫩花蕾,成功获得了可正常萌发的2n花粉,并通过观察诱导获得的花粉离体及... 详细信息

为获得二倍体古老月季品种‘月月粉’人工诱导2n花粉用于现代月季杂交育种,该研究在了解‘月月粉’花粉母细胞发育过程的基础上,使用秋水仙素注射结合包裹法处理幼嫩花蕾,成功获得了可正常萌发的2n花粉,并通过观察诱导获得的花粉离体及其在雌蕊上的萌发特征,初步评估2n花粉用于杂交育种的性能。结果表明:(1)秋水仙素药棉包裹造成部分花蕾在采粉前死亡,花蕾存活率随秋水仙素浓度提高和处理时间延长均极显著降低。(2)2n花粉诱导率在秋水仙素浓度为2.5、5.0、7.5和10.0 g/L间存在显著差异,但在处理时间为24、48和72 h间无显著差异;最佳诱导处理为5.0 g/L秋水仙素处理24 h,诱导率可达15.83%,该处理获得的2n花粉经亚历山大染色检验活力为27.2%。(3)‘月月粉’花粉母细胞在减数分裂时存在异常落后染色体和平行纺锤体,在四分体时期形成染色体数目加倍的二分体和三分体,最终产生2n花粉。(4)所诱导的2n花粉的体外萌发率和花粉管长度与天然花粉无显著差异,且都可以在母本柱头上萌发并长出花粉管进入子房,表明可用于进一步的杂交育种。

关键词：月季 2n花粉秋水仙素 '月月粉’ 花粉母细胞花粉萌发