用RAPD标记检测鹅掌揪属种间杂交的花粉污染

根据鹅掌揪属（Liriodendron L.）的生物学特点,实践上常采用不套袋杂交授粉技术,理论分析和间接检测结果证明这种杂交授粉方式的花粉污染率低于1%,但目前为止仍缺乏直接的检测证据。本试验首次采用了RAPD标记对鹅掌揪属种间不套袋杂交授粉的花粉污染率进行了检测,结果证明了93个受检不套袋杂交授粉子代均来自目的你枰,而非花粉污染所致。通过对所用4个父本标记谱带在试验群体中的出现频率的测定和分析,证明这种检测的结果的可靠性大于99%,从而认为对鹅掌揪属进行不套袋杂交授粉是可行的。并就这一方法在植物学研究领域的应用潜力进行了讨论。     

利用SSR 分子标记对鹅掌楸自由授粉子代的父本分析

利用自行开发的12个EST-SSR分子标记, 采用最大似然法对鹅掌楸(L.chinense (Hemsl.) Sarg.)实验群体3个半同胞家系的180个子代进行父本分析。结果表明, 每个SSR位点的等位基因数为3-7, 平均为4.67; 其平均观测杂合度(Ho)、平均期望杂合度(He)及平均多态信息含量(PIC)分别为0.458、0.635和0.580。利用12个SSR标记可在95%的可信度确定114个子代的父本, 占子代群体的63.3%, 其累积排除概率为98.52%。自由授粉状态下, 鹅掌楸的自交率为1.6%, 而北美鹅掌楸自交率为0, 且种内交配比例大于种间交配。鹅掌楸平均有效花粉散布距离为20-30 m, 最大散布距离为70 m。     

利用SSR分子标记对鹅掌楸自由授粉子代的父本分析

利用自行开发的12个EST-SSR分子标记,采用最大似然法对鹅掌楸（L.chinense （Hemsl.）Sarg.）实验群体3个半同胞家系的180个子代进行父本分析。结果表明,每个SSR位点的等位基因数为3-7,平均为4.67;其平均观测杂合度（Ho）、平均期望杂合度（He）及平均多态信息含量（PIC）分别为0.458、0.635和0.580。利用12个SSR标记可在95%的可信度确定114个子代的父本,占子代群体的63.3%,其累积排除概率为98.52%。自由授粉状态下,鹅掌楸的自交率为11.6%,而北美鹅掌楸自交率为0,且种内交配比例大于种间交配。鹅掌楸平均有效花粉散布距离为20-30m,最大散布距离为70m。     

龙须草花粉活性及结实率与其无融合生殖的关系

以两种生态型无融合生殖龙须草为材料,经去雄套袋、去掉柱头及相互杂交等处理,比较几种方式下的结实率。结果表明：去雄套袋、截去柱头以破坏授粉和杂交授粉等处理与去雄不套袋作对照之间结实率的差异不显著。两种生态型龙须草的成熟花粉粒都具有活力,在蔗糖溶液中的离体萌发率分别为28％和34％;花粉在柱头上的附着和生长的荧光观察表明：花粉附着率较低,花粉在柱头上可以萌发,但不能进入柱头和花柱。证明龙须草花粉对其结实率没有显著影响;龙须草具有很高的无融合生殖度,是优良的无融合生殖基因供体。     

鹅掌楸配子选择与雄性繁殖适合度

在多父本等量花粉混合授粉的交配实验设计基础上, 利用SSR分子标记对其子代进行父本分析, 研究鹅掌楸的配子选择与雄性繁殖适合度。参试亲本为鹅掌楸2个种的5个单株(鹅掌楸(Liriodendron chinense)2株, 即FY和LS; 北美鹅掌楸(L. tulipifera)3株, 即LYS、MSL和NK)。结果表明: 鹅掌楸的配子选择个体间差异较大。作为母本, NK和LYS倾向于选择异种雄配子, 而MSL和LS则倾向于选择同种雄配子; 在同种雄配子的选择中, NK、LYS和LS倾向于自交, 而MSL则倾向于异交。以北美鹅掌楸为母本时, 北美鹅掌楸与鹅掌楸的雄性繁殖贡献率分别为45.5%和54.5%, 北美鹅掌楸的雄性繁殖适合度为鹅掌楸的0.556倍。以鹅掌楸为母本时, 二者的繁殖贡献率分别为15.6%和84.4%, 北美鹅掌楸的雄性繁殖适合度为鹅掌楸的0.123倍。总体上看, 鹅掌楸的雄性繁殖适合度高于北美鹅掌楸, 鹅掌楸与北美鹅掌楸均表现为自交亲和。     

鹅掌楸配子选择与雄性繁殖适合度

在多父本等量花粉混合授粉的交配实验设计基础上, 利用SSR分子标记对其子代进行父本分析, 研究鹅掌楸的配子选择与雄性繁殖适合度。参试亲本为鹅掌楸2个种的5个单株（鹅掌楸（Liriodendron chinense）2株, 即FY和LS; 北美鹅掌楸（L. tulipifera）3株, 即LYS、MSL和NK）。结果表明： 鹅掌楸的配子选择个体间差异较大。作为母本, NK和LYS倾向于选择异种雄配子, 而MSL和LS则倾向于选择同种雄配子; 在同种雄配子的选择中, NK、LYS和LS倾向于自交, 而MSL则倾向于异交。以北美鹅掌楸为母本时, 北美鹅掌楸与鹅掌楸的雄性繁殖贡献率分别为45.5%和54.5%, 北美鹅掌楸的雄性繁殖适合度为鹅掌楸的0.556倍。以鹅掌楸为母本时, 二者的繁殖贡献率分别为15.6%和84.4%, 北美鹅掌楸的雄性繁殖适合度为鹅掌楸的0.123倍。总体上看, 鹅掌楸的雄性繁殖适合度高于北美鹅掌楸, 鹅掌楸与北美鹅掌楸均表现为自交亲和。     

油松种子园自由授粉与控制授粉种子父本分析

利用“微卫星”标记对油松(Pinus tabulaeformis)种子园控制授粉和自由授粉的子代进行了父本分析, 探讨自由授粉状态下种子园子代遗传组成与花粉传播的关系, 以及人工控制授粉状态下花粉形态等指标与子代遗传组成的相关性。其中,利用SSR对281粒油松种子进行父本分析, 在80%的置信水平下确定了其中126粒种子的花粉来源; 对2株母树自由授粉种子的父本分析表明, 种子园内花粉传播距离最大为85 m, 有效距离在30 m以内; 对11#和24＃母树分别用21个无性系的等体积混合花粉进行控制授粉发现, 子代由少数无性系的花粉受精产生, 其中 50＃、7＃、25＃、33#无性系对2株母树子代的花粉贡献率分别达到50.62%和61.54%; 花粉粒大小、花粉等体积重和花粉活力与选择性受精相关不显著, 而花粉活力偏低的无性系也有授粉成功的可能性。     

鹅掌楸不同交配组合子代遗传多样性分析

揭示不同交配类型与子代遗传多样性的关系, 对于林木杂交育种及种子园管理具有理论与实践意义。文章选取来自鹅掌楸、北美鹅掌楸及杂交鹅掌楸的16个交配亲本, 共组配14个杂交组合, 分属5种交配类型, 分别为种间杂交、种内交配、多父本混合授粉、回交、以及自交。每个交配组合随机抽取30个子代, 利用SSR分子标记检测各子代群体遗传多样性以及16个交配亲本间的遗传距离。结果表明, 总体上, 鹅掌楸交配子代群体具有较高的遗传多样性。5种交配类型子代群体中, 遗传多样性水平由高至低的趋势为: 多父本混合授粉子代、种间交配子代、杂种F1与亲本的回交子代、种内交配子代, 自交子代。子代遗传多样性与亲本间遗传距离呈显著正相关, 表明亲本间遗传距离大, 则子代遗传多样性高。相同亲本正反交子代群体的遗传多样性差别不明显。     

蔷薇属植物与现代月季品种杂交亲和性研究

为培育抗寒、抗病性强、芳香的月季品种,以单瓣黄刺玫(Rosa xanthinaf.normalis)、黄刺玫(R.xanthina)、报春刺玫(R.primula)、美蔷薇(R.bella)、腺果大叶蔷薇(R.macrophylla var.glandulifera)、荷花蔷薇(R.multifloraf.carnea)等6个蔷薇属种、变种及变型和5个玫瑰品种为父本,以11个现代月季品种和香水月季(R.odorata)为母本设计72个授粉组合进行远缘杂交,统计杂交结实率及杂交种子萌发率,并采用扫描电镜技术观察了杂交亲本的花粉与柱头形态,测定花粉萌发率。结果显示:(1)除黄刺玫外,所试其他蔷薇属植物均适合作为父本材料与现代月季品种和香水月季杂交,但不同杂交组合的结实率及出苗率差异显著。(2)花粉、柱头形态对杂交亲和性无显著影响,花粉生活力对杂交亲和性有显著影响,且与杂交结实率成正相关关系。通过试验,筛选出14个亲和性较好的杂交组合、4个适宜的母本材料(香水月季、‘橘红潮’、‘金玛丽’、‘粉和平’)和6个适宜的父本材料(单瓣黄刺玫、报春刺玫、美蔷薇、腺果大叶蔷薇、荷花蔷薇、玫瑰‘大红紫枝’)。     

渐危植物鹅掌楸的授粉率及花粉管生长

对鹅掌楸Liriodendron chinense 3个自然居群连续3年直接统计落置柱头上的花粉量,其中 61.9％以上的柱头接受了花粉。每柱头上的平均花粉量为4.4～42.6粒,明显超过胚珠数2。授粉率是 结实率的6～8倍,鹅掌楸结实率低的主要原因可能不是由于花粉的限制。落置柱头的花粉几乎均可萌 发,少数花粉管穿过花柱道,经珠孔端进入胚囊,暗示花粉间存在着强烈的竞争。授粉率和柱头上的平 均花粉量与结实率呈正相关(R＝0.77,R=0.69)。在柱头上人工授同株和异株的花粉,花粉管生长速 率看不出明显差异,到达胚珠的时间在48～60 h之间。花开花药未裂时柱头上落置较高比例的花粉, 由于先期到达柱头的花粉最有可能受精,表明鹅掌楸有异交为主的繁育系统。人工处理包括套袋、套网、去除花被片,其结实率大大降低,而去雄后的结实率接近自然传粉结实率支持了这一观点。     

RAPD Detection of Pollen Contamination in Cross Breeding of Liriodendron (in English)

Based on the biology peculiarity of Liriodendron L., the non-bagged pollination technique was used widely in cross breeding of the genus. Theoretical analysis and indirect detection indicated that the pollen contamination rate of this pollination technique was no higher than 1%. But there is no evidence from direct detection by now. The pollen contamination rate produced in this pollination technique, for the first time, was detected by means of RAPD markers in this study. The results revealed that all the 93 progenies detected, derived from the non-bagged pollination technique, were progenies of the purpose male tree of the cross. No pollen contamination was found. Because the frequency of the 4 paternal marker fragments selected for the detection were relatively low in the population, the reliability of the pollen contamination rate detected was very high (>99%). Therefore, the non-bagged pollination technique is viable in Liriodendron . The authors also considered that RAPD markers had higher potential of use in other fields of botanic study such as pollen competition, pollen flow, pollen contamination of forest seed orchard, etc.     

Pollination Rates and Pollen Tube Growth in a Vulnerable Plant,Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg. (Magnoliaceae)

The limited seed production of insect-depended plant, Liriodendron chinense was once considered to be pollen-limited and insufficient cross pollination. In this study, we counted pollen grains deposited on stigmas in three populations in Guizhou, Hunan and Zhejiang provinces of China respectively. Over 61.9% stigmas were pollinated. From 1994 to 1996, the mean number of pollen grains on each stigma ranged from 4.4 to 42.6, much more than ovules(2) in each pistil. Based on observations of three years, both the pollination rate and pollen quantity on stigmas significantly affected seed set. When flowers opened without stamens dehiscencing at the early stage of anthesis, stigmas received considerable quantity of pollen grains. Pollen grains from different sources were able to germinate and pollen tube growth rates were not greatly variable. It is very likely that pollen grains arrived first would fertilize eggs. Since only several pollen tubes went through the stylar canal, the potential pollen competition may exist. In this case, there would be strong selection on floral syndrome which benefit early insect visits. Pollen grains from the early visits would have a greater chance to fertilize ovules than those from later visits, which implies that cross pollination is the predominant breeding system of this plant. The conclusion was also confirmed by following four artificial experiments. Three treatments, including flowers bagged, netted or with the perianth removed, all reduced seed set clearly, but flowers with the stamens removed (emasculation)had a higher seed production by open pollination. As the rates of deposited stigmas in three populations were 6～8 times more than full seed set, we considerthat lower seed production in this plant may not mainly be due to pollen limitation.     

马尾松二代无性系种子园子代父本分析及花粉散布

目前国内较早建立的马尾松(Pinus massoniana)二代种子园正陆续进入正常开花结实期。研究马尾松二代种子园花粉散布和自由授粉子代的父本组成, 可为生产上指导马尾松高世代种子园的规划设计和遗传管理提供理论依据。该文利用筛选的11对SSR引物, 对马尾松二代无性系种子园内8个无性系单株的320个自由授粉子代和48个候选父本进行了扩增, 并采用最大似然法对子代进行父本分析。结果表明: 11个位点共检测到61个等位基因, 每个位点的等位基因数在2-11之间, 平均为5.55个。试验亲本和子代群体的总平均观测杂合度(H_o)、期望杂合度(H_e)及多态信息含量(PIC)分别为0.428、0.433和0.387。在80%的可信度水平下可为232 (72.50%)个子代确定其父本。平均每个采种母树与19个父本产生子代。在自由授粉状态下, 马尾松二代种子园自交率为1.72%, 自交现象很弱, 其交配方式以异交为主。绝大多数亲本无性系的雄性繁殖适合度在1.00%-4.00%之间, 候选父本平均繁殖适合度为2.17%, 平均形成5个后代。马尾松有效花粉的散布距离和固定交配距离的父本繁殖适合度均符合正态分布, 两者呈极显著负相关, 其主要散布距离集中在0-100 m, 而检测到的最大散布距离为192 m。种子园花粉污染率较低, 仅为4.06%。总体看来, 树冠南面子代亲本交配距离较北面有增加的趋势, 但树冠南、北面子代父本组成数并未表现明显的规律。     

中国鹅掌楸传粉生物学研究

对中国鹅掌楸（Ｌｉｒｉｏｄｅｎｄｒｏｎｃｈｉｎｅｎｓｅ）的不育现象已有了许多的研究。与自然传粉和杂交控制传粉相比,自花传粉常常导致较低的结实率。经过传粉以后,仅落在柱头上的花粉才有可能得到正常发育,并对植物的结实率产生影响。研究结果表明：中国鹅掌楸不同花期开放的各个花朵,所接收到的花粉量是不一致的,在中期开放的花朵接收花粉量较多。在多数情况下,花的下部位柱头接收了较多的花粉,中部位的柱头次之,而上部位接收的花粉较少。通过比较分析,认为有必要对落在柱头上的花粉来源和花粉纯度及这些指标与结实率之间的关系做进一步研究。     

野菊与菊花杂交中花粉活力和柱头可授性及胚胎发育研究

应用石蜡制片、活体压片、光学显微镜及扫描电子显微镜观察等方法,研究了四倍体河南云台山野菊(Dendranthema indicum)与栽培菊花'钟山金山'(D.grandiflorum 'Zhongshanjinshan')种间杂交中父本花粉活力、花粉在柱头萌发、花粉管生长及胚胎发育情况等.结果发现,父本云台山野菊的花粉活力在授粉时为12%左右.人工授粉后的不同时间,在柱头上都观察到正常萌发的花粉粒,且花粉管都能进入柱头,其中,在授粉后0.5 h时,平均每柱头有5.9粒花粉萌发;12 h时,为59.9粒;而24和48 h时,则分别降为47.1和35.7粒.此外,在授粉后8、10、12和15 d时,分别在49.1%、40.8%、39.7%和38.5%子房内观察到正常发育的胚胎,最终杂交结实率为44.8%,而母本自然开放结实率为52.3%.研究表明,授粉前其多数母本雌蕊发育良好、授粉后多数花粉能在柱头正常萌发和花粉管正常生长,在受精后大部分胚胎发育正常是野菊与栽培菊种间杂交较高结实率的重要保证,而授粉前父本较低的花粉活力对杂交结实率影响不大.     

林木种子园花粉污染与防治措施

林木种子园花粉污染是影响种子园种子遗传品质的重要因子,由于野生同种花粉进入种子园而增加遗传损失。本文综述了国内外林木种子园花粉污染研究的概况、污染水平、影响污染水平的因子和减少污染的措施。研究表明：DNA分子标记在分析种子园交配动态和种子园管理效果方面非常有效（例如,cpDNA、RAPD和SSR）;种子园污染水平比预期的更高;花粉产量好像对污染水平没有影响;空间和生殖隔离也没有产生预期的效果。目前,人工辅助授粉和疏伐是减少花粉污染的两种有效措施。为了改善种子园林木的亲本平衡,人工处理技术的使用,例如：赤霉素A4/7处理技术和无性繁殖技术在种子园很受欢迎。污染程度其他方面的研究工作仍在继续,本文提到的基因流的研究。并对我国种子园花粉污染研究和花粉管理提出建议：当分析种子园花粉污染时,涉及到花粉基因型自然的（花粉扩散）、生理（开花时间）和花粉生活力等因素都应该被考虑。