菊花遠(yuǎn)緣雜交生殖障礙及種質(zhì)創(chuàng)新研究.pdf

1、菊花[Dendranthema gran匈70rum（Ramat.）Kitamura]是世界上重要的觀賞植物之一，并且受到人們的普遍喜愛。但多數(shù)菊花品種抗性較差，嚴(yán)重限制了其產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，因此有必要對其抗性進(jìn)行改良。目前，栽培菊花與菊屬野生種遠(yuǎn)緣雜交是將它們的優(yōu)異基因?qū)朐耘嗑栈ㄊ沁M(jìn)行其抗性改良的重要途徑之一，但遠(yuǎn)緣雜交中經(jīng)常存在各種生殖障礙，進(jìn)而嚴(yán)重影響了這些優(yōu)異種質(zhì)資源的利用。針對該問題，本研究首先以栽培菊花‘金陵黃玉’（D g

2、randiflorum‘Jinlinghuangyu’）和‘雨花星辰’（‘Yuhuaxingchen’）為母本，菊屬野生種甘菊（D.1avanduli加ffum）、菊花腦（D_nankingense）、南京野菊（D indicum）和紫花野菊（D.zawadskii）為父本，開展了人工雜交工作，并在雜交前后從生殖生物學(xué)角度研究了影響其雜交結(jié)實(shí)率的因素。在此基礎(chǔ)上，研究了蒙導(dǎo)花粉、赤霉素處理及延遲授粉等授粉方法對‘雨花星辰’與菊花腦遠(yuǎn)緣雜

3、交效果的影響。最后，對‘雨花星辰’與南京野菊雜交后代進(jìn)行了真實(shí)性鑒定和抗性評價(jià)。主要研究結(jié)果及結(jié)論如下：
　　 （1）在‘金陵黃玉’與甘菊雜交組合中，父本甘菊的花粉活力在授粉時(shí)為11.2％，人工授粉4 h內(nèi)，未觀察到柱頭上有花粉萌發(fā)；在授粉后8 h時(shí)，平均每個(gè)柱頭上只有7.5粒花粉萌發(fā)；到授粉后12 h時(shí)，數(shù)量達(dá)到最多為16.1粒；隨后數(shù)量急劇下降，到24 h和48 h時(shí)，柱頭萌發(fā)花粉數(shù)量分別只有3.2和2.4粒，而且大部分花粉

4、管生長異常，并停留在柱頭表面而難以進(jìn)入子房。此外，在授粉后8 d時(shí)，觀察到12.0％子房中含有正常的球形胚，但之后就未能觀察到正常胚胎，最終未能獲得雜交種子，而母本自然開放結(jié)實(shí)率卻高到42.3％。以上結(jié)果表明，受精前和受精后生殖障礙，即母本柱頭上花粉萌發(fā)數(shù)量少且萌發(fā)異常和受精后胚胎大量敗育，是引起種問雜交不結(jié)實(shí)的主要原因.
　　 （2）在‘雨花星辰’與菊花腦、南京野菊和紫花野菊三個(gè)雜交組合中，父本在授粉時(shí)的花粉活力大約介于20％

5、-25.7％。在‘雨花星辰’與菊花腦雜交組合中，授粉后柱頭上花粉萌發(fā)數(shù)量很少，并且大部分花粉管出現(xiàn)了彎曲、倒長等異?，F(xiàn)象而停留在柱頭表面。此外，授粉后12 d在12.2％子房中觀察到正常胚胎，之后所有胚胎均出現(xiàn)敗育。在另外兩個(gè)雜交組合中，授粉后柱頭有大量花粉萌發(fā)，并且許多花粉管都穿入柱頭表面。其中在‘雨花星辰’與南京野菊雜交組合中，授粉后8-15 d，50％的子房中觀察到了正常胚胎，結(jié)實(shí)率為58.9％。在‘雨花星辰’與紫花野菊雜交組合中

6、，授粉后8d，在51.8％的子房中觀察到正常胚胎，但隨后大量胚胎出現(xiàn)降解，最終結(jié)實(shí)率9.2％。結(jié)果表明，在這三個(gè)雜交組合中，花粉活力對雜交結(jié)實(shí)率影響不大；授粉后柱頭上萌發(fā)的花粉數(shù)量少并且花粉管的生長異常以及胚胎敗育是‘雨花星辰’與菊花腦雜交失敗的主要原因；胚胎敗育是導(dǎo)致‘雨花星辰，與紫花野菊低結(jié)實(shí)率的主要因素；而‘雨花星辰’與南京野菊不存在雜交障礙，能夠正常結(jié)實(shí)。
　　 （3）在‘雨花星辰’與菊花腦雜交組合中，采用蒙導(dǎo)花粉和赤霉

7、素處理的授粉方法，授粉后24 h平均每個(gè)柱頭花粉萌發(fā)的數(shù)量和授粉后10 d胚胎的比例均比對照有顯著的增加；而對于延遲授粉，雖然與對照相比授粉后24 h平均每個(gè)柱頭上的萌發(fā)數(shù)量有所下降，但形成胚胎的比例卻有顯著的提高。說明蒙導(dǎo)花粉，延遲授粉和柱頭赤霉素處理都能部分有效地克服‘雨花星辰’與菊花腦遠(yuǎn)緣雜交生殖障礙。
　　 （4）‘雨花星辰’與南京野菊遠(yuǎn)緣雜交共獲得282粒種子，這些種子播種10 d后共有155粒種子萌發(fā)出苗。此后20

8、d，有23顆幼苗夭折，最終得到132顆幼苗。經(jīng)過抗旱性初步篩選，從132顆幼苗中只選出6個(gè)最抗旱的疑似雜種，并通過形態(tài)學(xué)和細(xì)胞學(xué)確定這6個(gè)雜種都是真雜種。父本葉片表皮毛密度最高，其次是雜種后代，而母本的最少。經(jīng)PEG6000脅迫后，發(fā)現(xiàn)葉片的脯氨酸含量和植株的存活率都高于母本，而丙二醛和相對電導(dǎo)率都低于母本。結(jié)果表明通過遠(yuǎn)緣雜交方式可以獲得了一批抗旱性明顯增強(qiáng)的菊花新種質(zhì)，為進(jìn)一步提高栽培菊花抗旱性育種提供了重要中間材料。此外，通過葉片