菊花(Chrysanthemum morifolium)是中国十大传统名花和世界四大切花之一,其中切花小菊因其花色花型丰富、着花繁密、开花整齐及花期长等特点在世界切花生产中占有重要地位。但是切花小菊大量散粉不仅降低了其观赏品质和观赏寿命,而且漂浮到空气中的花粉会引起“花粉过敏症”,影响观赏者的呼吸道健康。菊花花粉污染程度与其花药开裂程度和花药含粉量密切相关,理论上花药开裂程度越大、花药含粉量越多,花粉污染就越严重。为此,本论文重点研究了菊花花药开裂与其花粉污染程度的关系,旨在为花药不开裂菊花品种选育提供理论指导和育种材料。首先,以花药开裂程度不同的3个切花小菊品种‘南农红橙’、‘南农红点点’和‘Qx-115’为实验材料,基于植物表型组学的研究思路,开发出一套精确测定切花小菊花药开裂程度的技术体系。其次,分别以3个花药开裂程度高的’南农红橙’、‘南农菲紫’和‘南农小丽’为父本,花药含花粉但花药不开裂的’Qx-115’为母本开展人工杂交研究,并对杂交后代花药开裂程度进行了测定。最后,采用主基因+多基因混合遗传模型并采用单个F2世代分离分析方法对F1代分离群体进行混合遗传分析。主要研究结果及结论如下:(1)开发了一种精确测定切花菊花药开裂程度的方法,该方法主要通过液滴渗透入花药内部,并针对未散粉但已经开裂的花药内部的花粉粒随液流散出过程进行显微录像,可以直观观察分析花药开裂点。针对已经完成散粉的花药,通过滴加液滴,使得花粉基本处于同一平面并对液面区域进行显微拍照,从而根据照片来统计完成散粉的花药所残留的花粉数量,结合该品种的平均单个花药含粉量,计算该花药在田间的相对散粉量,并以此定义为该花药的田间实际花药开裂程度。该方法体系具有如下3个优点:1)可以形象直观地检测到花药鲜样的所有裂口;2)在检测过程中未对花药样品做任何预处理,而是直接对鲜样进行处理检测,因此使用该方法进行检测不会对样品造成机械损伤,从而能够较为客观真实地测定花药开裂程度;3)较为快捷,可操作性强,无需复杂高端的设备,比较经济。因此,本方法为研究菊花花药开裂程度、发掘控制花药开裂程度的相关基因和培育花药不开裂菊花新品种奠定了良好基础。(2)在组合1[Qx-115(母本)×南农红橙(父本)]79个F1代株系中,花药不开裂的株系有11个,所占比例为13.9%;组合2[Qx-115(母本)×南农菲紫(父本)]87个F1代株系中,花药不开裂的株系有29个,所占比例为33.3%;组合3[Qx-115(母本)×南农小丽(父本)]76个F1代株系中,花药不开裂的株系有23个,所占比例为30.3%。3个组合中,大部分的F1代株系的花药开裂程度值介于双亲本之间,表现出较好的正态分布趋势;3个组合的中亲优势率分别为26.6%、16.5%、-6.8%。运用单个分离世代主基因+多基因混合遗传分析方法,对3个组合的F1代进行遗传分析,花药开裂程度性状组合1、组合2均符合“2对主基因控制的加性遗传模型(2MG-A)”(B-3模型),组合3中该性状符合“2对主基因控制的加性-显性-上位性遗传模型(2MG-△DI)”(B-1模型);3个组合的主基因遗传率分别为98.23%、98.99%、96.64%。结果表明:在花药开裂程度差异较大的亲本杂交组合中,子代花药开裂程度性状普遍存在超亲现象和杂种优势,该性状可能受母本的影响更大;切花小菊花药开裂性状为数量性状,很有可能受2对主基因的控制,其主基因遗传率极高,受环境影响极小。