花楸種子生物學(xué)和體細(xì)胞胚發(fā)生體系研究.pdf

1、花楸(Sorbus pohuashanensis)是我國(guó)北方珍貴的具有很高觀賞價(jià)值和重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的薔薇科小喬木樹種。本文對(duì)花楸種子生物學(xué)和體細(xì)胞胚發(fā)生體系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要研究結(jié)果如下： (1)花楸果實(shí)和種子具有極豐富的表型變異，種源內(nèi)的分化高于種源間。 果高和果徑是關(guān)鍵的果實(shí)表型性狀，種長(zhǎng)和種寬是關(guān)鍵的種子表型性狀。種子表型變異在空間分布上呈現(xiàn)以緯度為主的單向變異模式。種子千粒重和生活力在植株間存在極顯著差異，低溫

2、密封貯藏并不改變這種差異特征。種子發(fā)芽起始時(shí)間在種源間存在極顯著差異，種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)在種源內(nèi)存在極顯著差異。 (2)生理因素是導(dǎo)致花楸成熟種子休眠的主要原因，2～5℃低溫層積有利于解除花楸種子休眠。 花楸果實(shí)形狀從人工授粉后105 d起不再發(fā)生顯著變化：合子胚在授粉后30 d即可完成分化發(fā)育至子葉形，75 d以后胚的長(zhǎng)/寬比值和含水量不再發(fā)生顯著變化，標(biāo)志著胚開始進(jìn)入生理成熟階段。種皮機(jī)械障礙作用是限制調(diào)制干燥前發(fā)

3、育中的種子萌發(fā)的重要因素；水浸泡吸脹和較低的萌發(fā)溫度有利于成熟種子的萌發(fā)。種皮和胚內(nèi)較高的ABA 含量是抑制花楸成熟種子萌發(fā)的主要因素。層積前的人工調(diào)制干燥過(guò)程顯著提高了種皮和胚的內(nèi)源GA<,3>/ABA 比值，使種子內(nèi)源激素平衡向有利于萌發(fā)的方向轉(zhuǎn)換。低溫層積處理可以顯著影響花楸種子內(nèi)源激素含量和平衡，使花楸種皮內(nèi)ABA含量大幅度下降，使種皮和胚內(nèi)的各種生長(zhǎng)促進(jìn)類物質(zhì)相對(duì)含量(尤其是GA<,3>/ABA比值)顯著增加。2～5℃低溫層積

4、有利于解除花楸種子休眠。低溫下密封貯藏對(duì)層積中種子生活力的影響極顯著。解除休眠后的種子在5℃～25℃的溫度范圍內(nèi)均能發(fā)芽，此范圍內(nèi)，發(fā)芽溫度越高種子發(fā)芽越早。30℃時(shí)種子不萌發(fā)。5℃和10℃下，解除休眠的種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較高，但發(fā)芽較晚。 (3)BA、KNO<,3>和高壓靜電場(chǎng)處理都對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，但以KNO<,3>處理最適合生產(chǎn)應(yīng)用。 200mg/L的6-BA溶液浸泡種子48 h后在25℃-5℃變溫條件下萌

5、發(fā)對(duì)花楸種子萌發(fā)情況的影響效果最好，其種子發(fā)芽初始時(shí)間最短(33 d)，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)最高。GA<,3>對(duì)花楸種子萌發(fā)影響不顯著；較長(zhǎng)時(shí)間的ABA浸泡處理抑制花楸種子的萌發(fā)。KNO<,3>溶液浸泡處理可以使種子發(fā)芽率提高到67％，發(fā)芽勢(shì)提高到54％，平均發(fā)芽速達(dá)到127，具有操作簡(jiǎn)單、效果明顯、無(wú)污染、易推廣等適合生產(chǎn)實(shí)踐要求的特點(diǎn)。靜電處理與低溫層積處理結(jié)合使用不但可以提高花楸種子的發(fā)芽率而且可以增強(qiáng)花楸幼苗的抗逆性。 (4)

6、利用花楸未成熟和成熟合子胚均可以誘導(dǎo)出體細(xì)胞胚，并再生出體胚苗。 人工授粉后30 d至60 d是適合花楸體胚誘導(dǎo)的合子胚取材時(shí)期，其中授粉后30 d的子葉形合子胚對(duì)外源生長(zhǎng)類物質(zhì)的刺激最為敏感，體胚誘導(dǎo)時(shí)間最短、誘導(dǎo)率最高。單獨(dú)使用1 mg/L的NAA或0．5 mg/L2,4-D 時(shí)體胚的誘導(dǎo)率最高，分別為66．9％和63．3％，二者差異不顯著。當(dāng)生長(zhǎng)素(NAA 或 2,4-D)和細(xì)胞分裂素(6-BA)組合時(shí)，不但有利于愈傷組織

7、的誘導(dǎo)，而且可以增加體胚數(shù)量。40 g·L<'-1>的蔗糖濃度有利于花楸愈傷組織和體胚的誘導(dǎo)?；ㄩ斌w胚發(fā)生兼有直接發(fā)生和間接發(fā)生兩種途徑，但以直接發(fā)生為主。體胚發(fā)育經(jīng)歷了球形胚、心形胚、魚雷形胚和子葉胚階段。經(jīng)過(guò)成熟培養(yǎng)的花楸體胚可以在MS基本培養(yǎng)基上直接萌發(fā)，萌發(fā)率為38％，植株再生率為10％。低鹽和添加少量的NAA有助于花楸體胚苗生根，18℃條件下培養(yǎng) 50 d 的花楸體胚苗生根率可達(dá)到90％，高于25℃條件下的生根率。 (

8、5)花楸次生體胚發(fā)育良好，利用潛力高。 花楸初生體胚在添加0．01 mg/LNAA的MS培養(yǎng)基上可以誘導(dǎo)產(chǎn)生次生體胚。在添加0．05 mgg·L<'-1>NAA和200 mg/LCH的MS培養(yǎng)基上，次生體胚的增殖率最高，增殖數(shù)量最多。培養(yǎng)基中添加12μmol·L<'-1>ABA、20 g·L<'-1>蔗糖和75 g·L<'-1>PEG后于強(qiáng)光下培養(yǎng)的體胚成熟率最高。MS 比 1/2MS更適合花楸次生體胚的萌發(fā)，再生植株生長(zhǎng)狀態(tài)良

9、好。每隔30 d繼代一次可以使花楸次生體胚在長(zhǎng)達(dá)1年的時(shí)間里始終具有胚性。 (6)花楸胚性細(xì)胞的分裂程序與合子胚相似，體細(xì)胞胚具有胚柄結(jié)構(gòu)。 第一次分裂為不均等或均等分裂，以后胚性細(xì)胞從輻射對(duì)稱向兩側(cè)對(duì)稱發(fā)育。胚性愈傷組織和合子胚表面發(fā)生的體胚具有胚柄結(jié)構(gòu)。在胚性愈傷組織中的早期多細(xì)胞原胚周圍存在大量程序化死亡的細(xì)胞。 通過(guò)以上研究，(1)明確了花楸種子休眠原因并發(fā)明了適合生產(chǎn)應(yīng)用的有效提高花楸種子發(fā)芽率的新工藝