诱导2n雌配子创制龙眼荔枝三倍体种质的研究

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龙眼(Dimocarpus longan Lour.)和荔枝(Litchi chinensis Sonn.)分属于无患子科(Sapindaceae)的龙眼属(Dimocarpus)和荔枝属(Litchi),两者均为南亚热带地区的重要果树,具有很高的经济价值。但在长期的实生选种过程中发现龙眼荔枝天然的无核种质资源极少,而通过常规杂交和远缘杂交产生三倍体的几率非常低。因此,本研究以‘石硖’龙眼,‘紫娘喜’荔枝为材料,分析两者的大孢子母细胞减数分裂和胚囊发育进程与雌花大小及形态特征的相关关系,摸索诱导2n雌配子的最适宜时期,期望通过人工授粉创制三倍体种质,主要的研究结果如下:1、通过观察龙眼荔枝不同大小及形态特征的雌花所对应的大孢子母细胞减数分裂时期及胚囊发育时期,明确它们之间的相关关系,以准确判别龙眼荔枝的大孢子发育进程,解决龙眼荔枝雌花发育时间节点难以判定的问题。2、根据龙眼雌花横径的大小及形态特征,将其发育过程分为6个形态阶段。形态阶段Ⅰ:雌花蕾开始膨大,花萼和花瓣微微开裂;形态阶段Ⅱ:柱头微露,子房未明显膨大;阶段Ⅰ、Ⅱ处于减数分裂时期。形态阶段Ⅲ:1/4柱头露出,子房未明显膨大,处于单核胚囊期;形态阶段Ⅳ:1/3柱头露出,子房明显膨大,处于二核胚囊期;形态阶段Ⅴ:萼片和花瓣开裂,花药花丝聚拢包裹子房,1/2柱头露出,处于四核胚囊期;形态阶段Ⅵ:雌花完全开放,萼片和花瓣完全张开,柱头进一步伸长和开裂,子房明显膨大,处于八核成熟胚囊期。当雌花蕾处于阶段I,大小为2.0~2.3 mm时,大孢子母细胞处于减数分裂旺盛时期,是诱导2n雌配子的最适宜时期。3、根据荔枝雌花横径的大小及形态特征,将其发育过程分为6个形态阶段。形态阶段Ⅰ:雌花蕾开始膨大,顶部裂开;形态阶段Ⅱ:柱头微露,子房未明显膨大;阶段Ⅰ、Ⅱ处于减数分裂时期。形态阶段Ⅲ:1/4柱头露出,子房稍显膨大,处于单核胚囊期。形态阶段Ⅳ:1/3柱头露出,子房明显膨大,花药花丝聚拢,处于二核胚囊期。形态阶段Ⅴ:花药花丝稍伸长,柱头明显伸长且柱头不完全开裂,处于四核胚囊期;形态阶段Ⅵ:雌花完全开放,柱头完全开裂,处于八核成熟胚囊期。当雌花蕾处于阶段Ⅰ,大小为1.4~1.5 mm时,大孢子母细胞处于减数分裂时期,是诱导2n雌配子的最适宜时期。4、本研究利用秋水仙素诱导、高温诱导及两者相结合三种方法诱导龙眼2n雌配子。实验结果表明,通过不同浓度秋水仙素溶液处理,成功诱导了龙眼2n雌配子,首次获得了10株龙眼三倍体,成活8株,成活率为80%。其中,最适宜的处理组合为0.3%秋水仙素处理5 d,三倍体诱导率达2.3%,与龙眼对照相比,多倍体获得率提高了11倍。而另外两种诱导方法暂时未能诱导出三倍体种质,需要进一步完善。5、通过染色体计数法和流式细胞分析法鉴定龙眼荔枝多倍体。分别以自交后代的根尖和幼叶为材料进行染色体制片,观察到染色体浓缩程度适宜,且分散较好形态清晰的细胞分裂相,其中龙眼二倍体对照植株的染色体数目为2n=2x=30,龙眼变异植株的染色体数目为2n=3x=45。采用流式细胞分析法测定细胞中DNA的相对含量,结果显示变异植株叶片单细胞DNA含量为二倍体对照植株叶片的1.5倍,表明变异植株为三倍体。6、龙眼三倍体植株生长性状调查结果表明,与二倍体对照植株相比,多数三倍体植株叶片的叶缘波状程度较为明显,且叶片较厚,但在株高、叶片长度和宽度方面,两者没有显著差异。在色素含量方面,6株龙眼三倍体植株的叶绿素总含量比龙眼二倍体对照植株提高1.5~2倍,8株龙眼三倍体植株的类胡萝卜素含量比龙眼对照植株提高1.5~2.5倍。部分三倍体植株的株高、叶片长度和宽度、叶片厚度,以及色素含量均显著高于二倍体植株,表现出很强的生长势,如SX-10。本研究首次通过诱导2n雌配子途径创制‘石硖’的三倍体材料,可望从中筛选出优质且无核的新种质,具有突出的生产应用价值和育种利用价值。
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