与黄独(Dioscorea bulbifera)性别相关的RAPD-SCAR标记研究

对黄独(Dioscorea bulbiferaL.)14个居群42个单株的总DNA进行RAPD分析,并根据测序结果合成1对特异的SCAR引物,即5′-GGCTTCTGTCACTACATGGG-3′和5′-GGCTTCTGTCCAGTGCATCT-3′,对42个单株的总DNA进行检测,扩增到1条长681 bp的与雄性相关的特异片段。除形态上有一定变异的4个单株外,这个与雄性相关的RAPD-SCAR标记在黄独原变种的29个单株中验证准确,在可能为其变种的9个单株中部分验证准确,表明该RAPD-SCAR标记能够准确标记黄独的原变种及一些变种的雄性性别。     

野生及栽培盾叶薯蓣（Dioscorea zingiberensis）的性别特征观察

对野生和栽培盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis C. H. Wright)的性别特征及变异状况进行了观察,并对栽培盾叶薯蓣母根状茎和子根状茎萌发植株的性别特征进行了比较.观察结果显示,在湖北武当山6个样地717株野生盾叶薯蓣中共有155株开花植株,其中雌株、雄株和雌雄同株分别有60、94和1株,雌雄株比例1 ∶ 1～1 ∶ 3,平均雌雄株比例1 ∶ 1.57,每个根状茎一般具有1支缠绕茎.2004年至2006年的观察结果显示,2004年153株栽培盾叶薯蓣基株中雄株、雌株和雌雄同株分别有78、62和13株;2005年存活的基株中雌株和雄株数量明显减少,雌雄同株数量大幅增加,雄株、雌株和雌雄同株分别有35、19和88株;2006年成活的137株基株中有80株开花,其中雄株、雌株和雌雄同株分别有38、9和33株,雌株和雌雄同株数量大幅下降.随栽培年限的增加,每个基株的缠绕茎数由1～2支增加至5～6支.栽培过程中盾叶薯蓣的性别有较大幅度变异,雄株和雌株多数转变为雌雄同株,反向转变却较少,雄株和雌株间相互转变也较少.2005年存活并开花的基株中共有100株发生变异,在2006年有13株返变回原性别,有26株保持了2005年变异的性别,有11株变异为另一种性别;雄株、雌株和雌雄同株3年的总变异率分别达到80.77%、100.00%和46.14%.子根状茎萌发植株的性别与母根状茎有较大差异,总变异率达到约50%,其中母根状茎为雄性的其子根状茎萌发植株的性别总变异率最高(59.09%).研究结果表明,野生盾叶薯蓣可能以有性繁殖为主要繁殖方式,性系统简单清晰;栽培盾叶薯蓣复杂的性系统及大幅度的性别变异可能是由外部环境因子的影响造成的.     

薯蓣属植物人工杂交后代的检测

以湖北武当山的盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis C.H.Wright)为主要亲本,与重庆金佛山的盾叶薯蓣、小花盾叶薯蓣(D.parviflora C.T.Ting)及黄独(D.bulbifera L.)进行种内和种间杂交,并获得部分杂交组合的F1代植株。将F0代种子与F1代植株进行结实率及种子萌发率比较,并与亲本进行过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和酯酶(EST)同工酶比较。结果表明,不同亲本及其杂交后代的结实率、种子萌发率和实生苗存活率均存在明显差异;亲本和F1代的同工酶酶谱较丰富,部分杂种与亲本的相似度较高,并出现各自的特征酶带。运用同工酶技术可以鉴别杂种的真伪。     

粉背薯蓣雄花的形态发生

通过田间观察与石蜡切片法,对粉背薯蓣雄花的发生发育进行了形态与解剖学观察。结果表明:粉背薯蓣雄花为功能上的单性花,花芽分化时雄蕊原基正常启动,随后,3枚雄蕊正常发育,3枚雄蕊退化。成熟雄蕊药隔分叉、变宽呈加厚短叉状,退化雄蕊呈花丝状,顶端分叉或膨大成瘤状。初步分析了花部构件的演变与功能的关系。对粉背薯蓣小孢子发生及雄配子体发育过程的观察表明,花药具4个花粉囊,花药壁发育为单子叶型,由表皮、药室内壁、中层1层和绒毡层组成,绒毡层为腺质型。小孢子母细胞减数分裂后胞质分裂为同时型,四分体为四面体型排列,偶有左右对称型排列,成熟的花粉粒为二细胞型。     

黄独遗传多样性研究

采用ISSR标记技术研究了我国14个黄独样品的遗传多样性.从55条简单重复序列引物中筛选出9条多态性引物,共扩增出70条带,其中67条多态性带,多态性比率为95.71%,平均每条引物扩增出7.8条带.黄独原变种内Nei s基因多样性(h)为0.294 9,有效等位基因数(Ne)为1.491 1,Shannon多样性指数(I)为0.444 8.种水平h为0.326 3,Ne为1.552 9,I为0.488 3.基因分化系数(Gst)为0.782 1,基因流(Nm)为0.139 3.聚类分析表明来自海南省和台湾省的样品与我国内陆的样品较早分离.据此可将来自我国内陆的样品分为5组.ISSR聚类分析基本上支持依据形态特征对黄独变种的划分.同时实验结果也表明,云南可能是黄独在我国的分化中心.