不同倍性香石竹杂交受精过程及胚胎发育研究

采用石蜡切片法对以四倍体香石竹品种‘紫蝴蝶’(2n=4x=60)为母本,单瓣中间材料‘NH6’(2n=2x=30)为父本杂交后受精过程及胚胎发育进行研究。结果表明:(1)授粉后17h,花粉管进入助细胞并释放内容物,精核进入极核细胞内,与二极核细胞融合形成初生胚乳核;授粉后1d,精核向卵核方向移动,贴伏于卵核核膜上;授粉后2d,形成合子及游离的胚乳核;随后,胚发育经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷形胚阶段。(2)杂交障碍发生在受精过程及胚胎发育的各个时期,表现为:精子与卵细胞不相融合或精子与二极核不相融合、合子未分裂或初生胚乳核未分裂及胚胎的败育。(3)胚败育虽能发生在原胚、球形胚、棒状形胚、三角形胚、心形胚、鱼雷形胚及子叶形胚阶段,但主要发生在球形胚阶段。     

香石竹开花结实生物学研究

通过田间观察,运用TTC法、联苯胺-过氧化氢法、杂交指数、花粉-胚珠比和套袋实验等方法,对香石竹的开花状态及繁育系统进行了研究。结果表明:在人工栽培条件下,香石竹种群可周年开花,单株花期35～61d,单花花期9～15d;花粉在开花第1～5天具有活力,柱头在开花第4～12天具可授性,第8～11天可授性最强;杂交指数为5,P/O值为307.84～790.52,结合坐果率结果,判断其繁育系统属于异交,部分自交亲和,需要传粉者。     

不同倍性香石竹杂交花粉管生长荧光显微观察及结实研究

以香石竹四倍体材料‘紫蝴蝶’(2n=4x=60)为母本,二倍体材料‘珍珠粉’和‘NH6’(2n=2x=30)为父本,利用荧光显微镜观察其授粉后花粉管生长情况,统计其座果率、亲和指数及种子萌发率,并对杂交后代进行倍性鉴定。结果表明,在‘紫蝴蝶’柱头上,‘珍珠粉’和‘NH6’的花粉2h开始萌发,花粉管多处出现胼胝质塞,且花柱组织出现胼胝质反应,4h花粉管到达柱头中部并出现胼胝质塞,6h花粉管到达柱头基部,17h柱头基部的花粉管增多,花粉管进入子房组织且子房组织出现胼胝质反应,17～24h花粉管能与胚珠结合,但结合率低;‘紫蝴蝶’ב珍珠粉’杂交未获得植株,‘紫蝴蝶’בNH6’杂交获得3株植株,染色体倍性鉴定表明3株植株均为四倍体,这可能是‘NH6’产生2n配子的缘故。     

香石竹DcSKP1基因克隆及表达分析

SKP1基因是SCF E3泛素连接酶蛋白复合物的核心成分,参与多种生物过程。然而,香石竹SKP1基因还未被克隆,该文利用RT-PCR结合RACE技术,从香石竹(Dianthus caryophyllus)的花药中分离克隆了1个减数分裂相关基因SKP1的全长cDNA序列,命名为DcSKP1(GenBank登录号为MK931293)。结果表明:(1)DcSKP1基因cDNA全长序列为962 bp,含有1个长度为567 bp的ORF,该基因编码188个氨基酸。(2)蛋白序列比对显示,DcSKP1中存在一个高度保守TPEE基序,还具有Skp1_POZ结构域和Skp1结构域,并与拟南芥的SKP1聚集在一个分支上。(3)利用荧光定量PCR对香石竹DcSKP1基因表达模式进行研究,发现DcSKP1基因在各个组织部位都有表达,在花药中的表达量高于茎、叶组织,且在幼小的花药中表达量最高,随着花药发育的进程表达量下降。由此推测,DcSKP1基因可能在香石竹减数分裂中具有重要作用。     

冬季低温条件下香石竹小孢子败育的细胞学研究

利用压片法及石蜡切片法观察冬季低温下香石竹小孢子发育过程,以明确低温导致香石竹小孢子败育的因素,为杂交育种奠定基础。结果表明:(1)冬季低温下香石竹只有部分小孢子发育正常,经过小孢子母细胞、减数分裂和四分体等时期,最后发育成花粉。(2)石蜡切片法观察到冬季低温下香石竹1.5~1.6cm长花蕾中有61%的花粉母细胞发生败育,1.7~1.8cm长花蕾中有71%的花粉母细胞发生败育。(3)部分已经进入四分体时期的小孢子胼胝质未能及时溶解,妨碍了小孢子释放而导致败育。研究认为,花粉母细胞和四分体的发育异常是冬季低温下香石竹小孢子败育的主要原因。