菘藍(lán)自交不親和特性的系統(tǒng)研究.pdf

1、菘藍(lán)(Isatis indigotica Fort.)是十字花科(Cruciferae)，菘藍(lán)屬(Isatis L.)植物，根俗稱板藍(lán)根，葉稱大青葉，是我國(guó)重要藥用作物及傳統(tǒng)的大宗藥材，用于治療溫毒、風(fēng)熱感冒、咽喉腫痛、流行性腦膜炎、流行性乙型腦炎、肺炎、腮腺炎等癥。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)板藍(lán)根對(duì)“非典”、“禽流感”等疫情有很好的預(yù)防和治療作用.由于板藍(lán)根功效顯著、低毒性，已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視，市場(chǎng)需求量也逐年上升，在我國(guó)有著廣泛的栽培。但

2、是由于菘藍(lán)是異花授粉作物，育種難度大，優(yōu)良品種應(yīng)用率較低，田間群體混雜嚴(yán)重，直接影響到板藍(lán)根和大青葉藥材產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)。 自交不親和性廣泛存在于大多數(shù)顯花植物中，是防止近親繁殖和促進(jìn)雜交的一種自然遺傳機(jī)制。據(jù)調(diào)查，在57種蕓苔屬植物中有50種表現(xiàn)出自交不親和性。對(duì)于十字花科的甘藍(lán)、大白菜的自交不親和性有過(guò)很多研究報(bào)道，菘藍(lán)作為十字花科的典型材料，目前對(duì)菘藍(lán)的自交不親和性的研究還是空白，為此，本文從菘藍(lán)生殖生物學(xué)角度，對(duì)菘藍(lán)有性

3、生殖的基本特點(diǎn)進(jìn)行研究，試圖摸清菘藍(lán)自交不親和特性，并探討克服菘藍(lán)自交不親和性的簡(jiǎn)單、有效的方法，為菘籃自交不親和系制種提供可行的途徑，進(jìn)而促進(jìn)菘藍(lán)雜優(yōu)育種。 菘藍(lán)生殖系統(tǒng)研究表明，菘藍(lán)花粉從赤道面觀近長(zhǎng)球形，極面觀呈三裂圓形，具三條萌發(fā)溝，正常成熟的花粉其生活力可達(dá)95％以上，花粉在添加了3 mg/L硼酸和20mg/L蔗糖的改良MS培養(yǎng)基的25℃恒溫培養(yǎng)，花粉1h后開始萌發(fā)，5-7h達(dá)到萌發(fā)高峰，8h以后花粉萌發(fā)率可達(dá)85％以

4、上； 菘藍(lán)單花粉數(shù)可達(dá)4780，花粉和胚珠比值(P/O值)為9426-28280，符合異交植物特征； 菘藍(lán)蕾期和盛花期柱頭田間可授性較強(qiáng)，末花期柱頭可授性弱；菘藍(lán)自然傳粉結(jié)實(shí)率高，花期人工強(qiáng)制自交的結(jié)實(shí)率很低或不結(jié)實(shí)，其親和指數(shù)變化范圍在0.08-0.14，平均親和指數(shù)在0.11，套袋自然自交的親和指數(shù)變化范圍在0.04-0.13，平均親和指數(shù)在0.078，蕾期人工強(qiáng)制自交的親和指數(shù)變化范圍在0.71-0.92，平均親和

5、指數(shù)在0.827。 結(jié)果表明菘藍(lán)花期具有較強(qiáng)的自交不親和特性，同時(shí)又具有蕾期自交親和性較高的特性。 為了探明菘藍(lán)自交不親和系的機(jī)理，進(jìn)一步對(duì)菘藍(lán)花粉在柱頭的萌發(fā)行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，親和的花粉落在柱頭后，1h開始萌發(fā)，隨后穿過(guò)柱頭乳突細(xì)胞壁向下生長(zhǎng)，42h左右完成受精作用； 不親和花粉在柱頭上幾乎不能萌發(fā)，2h左右柱頭乳突細(xì)胞內(nèi)開始沉積胼胝質(zhì)，8h后形成胼胝質(zhì)栓，阻礙花粉吸水萌發(fā)，即便有個(gè)別不親和花粉能夠萌發(fā)

6、，花粉管也是盤旋在柱頭表面不能進(jìn)入柱頭乳突細(xì)胞或者花粉管被產(chǎn)生的胼胝質(zhì)抑制在柱頭表面，不能繼續(xù)向下生長(zhǎng)。 這種花粉在柱頭表面被胼胝質(zhì)抑制的現(xiàn)象符合孢子體自交不親和系統(tǒng)特征，因此初步判定菘藍(lán)是孢子體自交不親和植物。 熒光顯微鏡法適合胼胝質(zhì)反應(yīng)的鑒定，胼胝質(zhì)在熒光光源下呈現(xiàn)顏色鮮亮的黃綠色；棉蘭-乳酸-酚法常用于花粉管生長(zhǎng)觀測(cè)，但是染色時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大；本文中改良的熒光顯微鏡法能夠很好的適用于花粉管在柱頭的生長(zhǎng)觀

7、測(cè)，染色后的花粉管與柱頭顏色對(duì)比度和色差較大，現(xiàn)象更明顯，便于觀察。 解決菘藍(lán)自交繁殖是選育菘藍(lán)自交不親和系的先決條件，同時(shí)也是自交不親和系在育種中應(yīng)用的必然保證。為此又進(jìn)一步進(jìn)行了菘藍(lán)不親和性的克服方法試驗(yàn)研究，研究表明，3％NaCl+0.2％硼砂水溶液處理柱頭后授粉，親和指數(shù)可高達(dá)0.91，顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)其花粉在柱頭上的發(fā)育狀況十分接近于自然傳粉的狀況，而更高濃度的NaCl+硼砂水溶液會(huì)導(dǎo)致小花脫水死亡； 7％的丙

8、酮水溶液處理效果最好，親和指數(shù)達(dá)到0.92，柱頭會(huì)出現(xiàn)輕微的胼胝質(zhì)反應(yīng)，但沒(méi)有影響到正常受精過(guò)程的完成，3％丙酮和5％丙酮水溶液處理后，親和指數(shù)分別達(dá)到0.73和0.82，效果不及7％的丙酮水溶液顯著； 5％KH2PO4水溶液處理后，親和指數(shù)達(dá)到0.69，柱頭上花粉發(fā)育情況和結(jié)實(shí)情況也比較正常；1％硫酸銨水溶液處理后親和指數(shù)較低，只有0.39，并且此溶液處理后的到的角果果莢干癟，果莢呈現(xiàn)枯黃色，更高濃度的硫酸銨水溶液噴花后會(huì)導(dǎo)致

9、整個(gè)花序枯萎、死亡； 1000ppmGA3水溶液處理后親和指數(shù)達(dá)到0.34，柱頭上發(fā)育情況也未見(jiàn)異常，但結(jié)出的角果果莢比正常果莢更大更飽滿，有的出現(xiàn)1個(gè)果莢內(nèi)含有兩枚種子；0.1％6-BA水溶液處理后親和指數(shù)達(dá)到0.46：0.1％的絲氨酸、0.1％的植物凝集素、5％蜂蜜水溶液處理后親和指數(shù)都低于0.15，接近于蒸餾水的對(duì)照組親和指數(shù)0.12，效果較差。 因此，3％NaCl+0.2％硼砂水溶液和7％的丙酮水溶液克服菘藍(lán)花期