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富平楸子杂交坐果率低的主要原因初步分析

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摘要

第一章 文献综述

1.1 杂交坐果研究概况

1.1.1 花粉特性

1.1.2 柱头可授性

1.1.3 杂交亲和性

1.1.4 落果

1.2 植物的自交不亲和

1.2.1 自交不亲和性的概念

1.2.2 自交不亲和的分类

1.2.3 自交不亲和性的分子生物学研究概况

1.2.4 果树自交不亲和性研究概况

1.3 研究目的和意义

第二章 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 花粉的制备与贮藏

2.3 花粉形态观察与畸形率统计

2.4 出粉量及繁育类型测定

2.5 花粉活性的测定

2.6 柱头可授性检测

2.7 田间授粉与坐果率调查

2.8 授粉后花粉管生长的荧光观察

2.9 S位点的基因分型

第三章 结果与分析

3.1 花粉形态

3.2 花药出粉量及繁育类型

3.3 花粉活性

3.4 柱头可授性

3.5 授粉后花粉管伸长特性

3.6 杂交坐果率

3.7 S位点的基因分型

3.7.1 不同材料S基因PCR扩增

3.7.2 S-等位基因测序分析

第四章 讨论

4.1 花粉特性

4.2 柱头可授性

4.3 杂交亲和性

第五章 结论

附录

参考文献

致谢

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摘要

富平楸子(Malus prunifolia Borkh.)是我国陕西特有的野生种质资源,抗逆性和适应性强,嫁接亲和性好,是我国西北地区主要的苹果砧木之一,也是苹果种质创制、抗逆研究的重要资源。但是,用富平楸子做亲本人工杂交时,其坐果率很低。因此,本研究选用富平楸子(M.prunifolia Borkh.)、霍城白果子(M.sieversii Roemer.)、冬白果(M.prunifolia Mill.)、Pajam2、G.41、‘嘎拉’(M.domestica Mill.)和‘蜜脆’(M.domestica Mill.)7种苹果资源为材料,从花粉活性和柱头形态观察、田间自交与杂交试验以及自交不亲和性分型等多个方面进行研究,分析了其花粉形态及活性、柱头可授性、授粉后花粉管伸长状况以及S-基因型等因素在不同资源间的差异,并结合了杂交坐果率调查,旨在初步分析富平楸子杂交坐果率低的主要原因,为提高其杂交坐果率提供一些参考,也为充分利用资源提供依据。取得的主要研究结果如下:
  (1)7种苹果资源的花粉粒形状基本相似,为长球型或超长球型,赤道面为椭圆形,极面都有三条萌发沟,属于N3P4C5型花粉。其中,富平楸子、霍城白果子、冬白果的花粉粒最大。
  (2)花粉出粉量与畸形率间存在一定关系,花粉畸形率越高,出粉量越低。富平楸子花粉畸形率高达40%,其出粉量仅为21709.44粒/花。除富平楸子花粉繁育类型为兼性异交外,其余6种材料都为专性异交。花粉畸形率与出粉量并不影响花粉的活性,但不同制粉方式对花粉活性有影响。富平楸子花粉畸形率高且出粉量少,但其花粉活性较强,并且自然阴干的花粉活性高于烘干的花粉。
  (3)富平楸子花朵在开花后2-3天内花柱头具有明显的可授性,说明最适于富平楸子杂交授粉的最佳时期是盛花期后的第2天到第3天。
  (4)不同苹果资源的柱头授粉后花粉管生长特性存在差异。富平楸子作母本杂交时,花粉管均能到达花柱基部,且自交后,花粉管前期生长缓慢,但后期都能到达花柱基部。但富平楸子作父本杂交时,没有或有很少的花粉管能到达花柱基部。不同杂交组合,杂交坐果率不同,相同杂交组合的正反杂交坐果率也不同。富平楸子作为母本杂交时,平均杂交坐果率为11%,并且其自交结实率为73%。但富平楸子作父本杂交时,平均杂交坐果率仅为4%。
  (5)通过S-基因特异性PCR扩增,共得到17条清晰完整的条带,其中有8条不同的核苷酸序列,大小分别为541bp(S1)、350bp(S2)、370bp(S6)、883bp(S10)、536bp(S24)、712bp(S44)、685bp(S46)和708bp(S51)。根据S-等位基因测序结果分析,判定出‘蜜脆’、‘嘎拉’、富平楸子、Pajam2、G.41、霍城白果子和冬白果这7种材料的S-基因型分别为:S2S24、S2S46、S6S51、S1S10、S1S2、S1S46和S44S44。
  综上所述,初步认为富平楸子作父本时,杂交坐果率低的主要因素是花粉畸形率高且出粉量低,因而有活性的花粉粒数过少,影响了授粉效果,导致坐果率低。富平楸子作母本时,杂交坐果率低的主要因素是花粉萌发后其花粉管在花柱中不能正常生长,从而导致坐果率低。

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