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本文以亚热带林业研究所山茶资源圃、金华国际山茶物种园和南宁金花茶公园的山茶属615个种质作为研究对象,首次从山茶属植物倍性调查鉴定、倍性与形态关系、繁育系统、花粉贮藏生理、花粉加倍及杂交不育等方面对山茶生殖生物学、倍性育种、杂交不育等进行了系统研究,主要结论如下:615个供试山茶属种质流式细胞仪倍性检测结果如下:二倍体512个,主要包括:耐冬山茶(Naidong(C.japonica))、杜鹃红山茶(C.azalea)、金花茶(C.nitidissima)、越南抱茎茶(C.amplexicaulis)、南山茶(C.semiserrata)、红露珍(C.japonica‘hongluzhen’)、白灵山红山茶(C.bailinshanica)、浙江红山茶(C.chekiangoleoso Hu)等;单倍体1个:单体红山茶(C.ufaku);三倍体24个:东兴金花茶(C.tunghinensis)、龙头山大树茶(C.longtousanica)、重庆山茶(C.chungkingensis)等、小长尾连蕊茶(C.parvicaudata Chang)等;四倍体共38个:怒江红山茶(C.saluenensis)、隐脉红山茶(C.cryptoneura)、秃苞红山茶(C.glabriperulata)、芙蓉红山茶(C.hilisciflora)、尖连蕊茶(C.cuspidata)等;六倍体35个:茶梅(C.sasanqua)、长尾红山茶(C.longicaudata)、寡瓣红山茶(C.paucipetala)等;八倍体5个:大花红山茶(C.Magniflora)、攸县油茶(C.yuhsienensis)、绵管红山茶(C.lanasituba)、阿斯特斯(Asitesi)、C.sasanqua‘297842’。17个山茶属种质根尖压片、染色体计数结果如下:二倍体中:杜鹃红山茶核型公式为2n=2x=30=18sm+12m;南山茶核型公式为2n=2x=30=2sm+28m;浙江红山茶的核型公式为2n=2x=30=4sm+26m,3个山茶属种质核不对称系数分别为66.55%、59.73%和60.99%,核型分类均属于2A。越南抱茎茶核型公式为2n=2x=30=10sm+20m;红露珍核型公式为2n=2x=30=16sm+14m;金花茶核型公式为2n=2x=30=18sm+12m;白灵山红山茶核型公式为2n=2x=30=10sm+20m;耐冬山茶的核型公式为2n=2x=30=14sm+16m,5个山茶属种质核不对称系数分别为64.90%、63.60%、66.08%、63.18%、56.04%,核型分类均属于2B。多倍体中:‘斯威柯’核型公式为2n=3x=45=18m+27sm;小长尾连蕊茶核型公式为2n=3x=45=24m+18sm+3st;C.japonica‘297848’核型公式为2n=4x=60=40m+16sm+4st;芙蓉红山茶核型公式为2n=4x=60=32m+28sm;尖连蕊茶核型公式为2n=4x=60=40m+16sm+4st;C.japonica‘297851’核型公式为2n=6x=90=36m+54sm;C.japonica‘297829’核型公式为2n=6x=90=54m+36sm;大花红山茶核型公式为2n=8x=120=64m+56sm;绵管红山茶核型公式为2n=8x=120=64m+40sm+16st,9个种质染色体核型不对称系数分别为64.03%、63.75%、61.98%、64.23%、60.45%、62.49%、61.49%、62.89%、62.95%,‘斯威柯’核型分类为3B型,C.japonica‘297851’核型为2A型,其它7个种质核型均为2B型。山茶属植物倍性与形态指标相关分析表明,叶面积、节间长、气孔大小、叶长、叶宽、叶厚、叶柄长随倍性的增加而呈上升的趋势,叶长、叶宽、叶厚、叶柄长与倍性之间呈正相关;叶面积、节间长、气孔大小与倍性之间呈显著正相关;气孔密度与倍性之间呈显著负相关。花径、花瓣长度、花瓣宽度、花粉极轴长度、花粉赤道轴长度随倍性增加呈增加趋势,花粉的极轴长度、赤道轴长度与倍性呈显著正相关,花径、花瓣长度、花瓣宽度和花粉大小与倍性呈正相关。大花红山茶、耐冬山茶开花时柱头与花药有一定空间距离,大花红山茶为雌蕊先熟,雄蕊后熟;杜鹃红山茶、耐冬山茶柱头与花药成熟时间无明显差别,二者柱头可授性和散粉时间有重叠。花粉/胚珠比、杂交指数以及授粉试验结果表明:杜鹃红山茶、耐冬山茶、大花红山茶不存在无融合生殖,三者均为以异交为主的混合交配系统,需要传粉者。大花红山茶具有延迟自交的花部特征。大花红山茶花粉极面观呈正三角形,沟界极区较宽;花粉粒纹饰为穴状、小沟状雕饰纹;花粉粒平均极轴长为71.05μm,说明大花红山茶在山茶属中具有较为特殊的分类地位和系统进化地位。大花红山茶花粉萌发的适宜培养基为:150 g/L蔗糖+20 mg/L硼酸+100 mg/L KNO3+50 mg/L Mg SO4+300 mg/L Ca(NO3)2,花粉萌发率可达68.10%。耐冬山茶花粉萌发的适宜培养基为:150 g/L蔗糖+0.05 g/L硼酸+100 mg/L GA3+900 g/L Ca(NO3)2;杜鹃红山茶花粉萌发的适宜培养基为:200 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸+200 mg/L GA3+500 mg/L Ca(NO3)2。大花红山茶、耐冬山茶、杜鹃红山茶花粉最佳贮藏条件为-80℃,-80℃下贮藏360d后,萌发率仍可达到39.4%、36.7%、47.8%。3种保护酶活性高峰值前后花粉萌发率出现大幅度下降。3种保护酶活性对大花红山茶花粉萌发率的影响依次为:CAT>SOD>POD,3种保护酶活性对耐冬山茶、杜鹃红山茶花粉萌发率的影响依次为:SOD>CAT>POD。杜鹃红山茶、耐冬山茶花粉染色体加倍的适宜方法为注射法,诱导大花粉秋水仙碱处理的适宜浓度为:3000 mg/L、5000 mg/L。小孢子母细胞减数分裂偶线期至终变期是杜鹃红山茶、耐冬山茶花粉加倍的适宜时期;秋水仙碱处理得到的杜鹃红山茶、耐冬山茶大花粉,体积、大小比对照花粉大,二者差异显著;激光扫描共聚焦显微镜检测大花粉和对照花粉DNA含量结果表明:大花粉粒DNA含量是对照单倍体花粉粒的二倍,二者存在统计学显著性,这表明2种山茶花粉染色体加倍处理得到的是二倍体花粉,即未减数2n花粉。八倍体大花红山茶与二倍体杜鹃红山茶、耐冬山茶的种间杂交试验结果表明:花粉萌发率低、花粉萌发不整齐、花粉管生长缓慢是杜鹃红山茶×大花红山茶、耐冬山茶×大花红山茶杂交不育的主要原因。胚乳、珠被退化、解体坏死是大花红山茶×杜鹃红山茶、大花红山茶×耐冬山茶杂交不育的根本原因。