郁金香种间杂交亲和性研究

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郁金香为百合科(Liliaceae)郁金香属(Tulipa L.)多年生草本植物,郁金香种类繁多,但具有我国自主知识产权的品种很少,因此应充分利用我国特有的野生种郁金香,通过杂交育种等技术手段将我国野生种郁金香中的优良性状转移到新的栽培品种上,进而选育出具有自主知识产权、适宜本土栽培的郁金香新品种。本研究以4个郁金香野生种为父本,3个特殊花型和6个不同倍性的郁金香栽培品种为母本,对其进行花粉贮藏寿命与生活力测定、花粉形态观察、柱头可授性、种间杂交、花粉管荧光观察、胚胎发育石蜡切片观察、胚培养及杂种后代染色体鉴定,旨在探索郁金香栽培品种与野生种种间杂交的亲和性,为今后郁金香种间杂交和野生种遗传变异规律以及开发和利用这些野生资源提供理论依据。结果如下:1、亲本的花粉形态通过聚类分析将13种郁金香分为4个群组。阿尔泰郁金香、‘黑鹦鹉’、‘紫梦’、‘奥尔良’、‘金检阅’、‘班雅’、‘西内德阿莫’和‘里约嘉年华’为一组,它们的花粉形态呈近长球状或长球状,表面具疣状纹饰,几无穿孔或具有小而稀疏的穿孔;‘水晶美人’和‘朱迪斯’为同一群组,它们的形态特征均呈近长球状且P/E值相差不大;天山郁金香和新疆郁金香为一组,这两个野生种的主要特点是P/E比基本一致且比值较大,均呈长球状,新疆郁金香的纹饰比较特别,呈浅皱波纹状;垂蕾郁金香单独为一组,该种的主要特点是P/E比值极大,形态呈超长球状。4个野生种中阿尔泰郁金香在花粉形态上最接近栽培品种。2、不同测定方法下,花粉生活力有一定差异,4种父本花粉的生活力均表现出TTC染色法>液体培养基>固体培养基。阿尔泰郁金香在3种测定方法结果中,均呈现较高的活力,分别为85.7%、70.8%和55.2%;其次为新疆郁金香,花粉活力依次为76.1%、56.4%和45.8%;天山郁金香和垂蕾郁金香在花粉活力上表现为相近,分别为65.3%、50.0%、16.8%和67.6%、53.6%、13.2%。不同的温度对于花粉的贮藏寿命也有很大的影响,试验结果显示花粉在-20°C条件下贮藏60 d后,阿尔泰郁金香(18.7%)、新疆郁金香(17.7%)、天山郁金香(21.6%)和垂蕾郁金香(22.2%)的花粉活力均保持在20%左右,但在20°C条件下,4种父本花粉生活力都下降到3%以下,天山郁金香生活力下降为0。对于母本,郁金香栽培品种的柱头可授性均表现为开花当天T3(中午12:00)时最高,而随着开花时间的提前或者延长,表现出下降的趋势。3、通过对亲和的杂交组合黑鹦鹉(2x)×阿尔泰郁金香(2x)种间杂交花粉管伸长的荧光观察,发现授粉4 h,少量花粉粒已经萌发且花粉管有一定长度的伸长;授粉6 h,在柱头表面的花粉开始大量萌发,并弯曲生长;授粉12 h,花粉管成束状生长,紧密缠绕,通向柱头底部;授粉24 h,有部分花粉管进入子房,完成受精过程。而不亲和的杂交组合黑鹦鹉(2x)×新疆郁金香(2x),授粉4 h,花粉粒并未开始萌发,且饱满的花粉粒数量极少,有很多干瘪的花粉粒;授粉后8 h,有少量花粉粒开始萌发,花粉管开始伸长;授粉后8-24 h,花粉管缓慢伸向柱头,出现轻微缠绕,在授粉后24 h到达柱头;授粉后48 h,花粉管生长异常,开始相互缠绕,部分花粉管开始膨大变粗,柱头内出现很多胼胝质,使花粉管停止生长,杂交障碍严重。石蜡切片观察下,与大多数单子叶植物相同,郁金香杂交种种胚发育由合子胚慢慢发育为梨形胚、盾形胚,最终发育为成熟胚。4、郁金香杂种胚的胚龄不同,对种胚萌发和成苗的影响较大。不同杂交组合的杂种胚均表现为当胚龄为20 d时,杂种胚离体培养的萌发率与成苗率都很低,萌发率为6.7%-13.3%,成苗率为0-6.7%。胚龄为40 d和50 d的胚最接近成熟,种胚体积大,易与胚乳分离,萌发率及成苗率也最高,萌发率为43.3%-86.7%,成苗率为30%-76.7%。不同杂交组合的杂种幼胚在相同的培养基上萌发率也不相同,3个杂交组合中,最适宜的培养基都是MS+NAA 0.01 mg/L+BA 0.1 mg/L。5、4个郁金香野生种中,郁金香栽培品种与天山郁金香和阿尔泰郁金香更易杂交成功,共有9个杂交组合获得种子,种子数为41-316粒。与新疆郁金香和垂蕾郁金香杂交成功率低,蒴果膨大率为11.43%-51.52%,但没有获得种子。不同倍性的郁金香栽培品种与野生种杂交结实情况差异大,三倍体、四倍体与野生种杂交结实率低,在16个杂交组合中,只有3个组合获得了结实。其余的组合虽有不同程度的膨大,却没有获得种子。野生种与二倍体之间的杂交,结实率相对较高,获得410粒种子。种间杂交后代进行染色体数目统计,班雅(3x)×阿尔泰郁金香(2x)的杂交后代中有整倍体和非整倍体,染色体数目分别为36条、36条和31条,班雅(3x)×天山郁金香(2x)的杂交后代中也有同样的表现,染色体数目分别为36条、35条和29条。
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