紫莖澤蘭（Eupatorium adenophorum）的生殖生物學(xué)研究及其離體快繁體系的建立.pdf

1、紫莖澤蘭[EupatoriumadenophorumSpreng.=Ageratinaadenophora(Spreng.)King＆H.E.Robins.=E.glandulosumH.B.K.nonMichx.]，為多年生半灌木草本植物，是世界性的惡性入侵雜草。由于具有脅迫適應(yīng)能力強(qiáng)、結(jié)實(shí)率高、并能通過(guò)莖和根繁殖的特點(diǎn)，它已成為危害最嚴(yán)重的外來(lái)入侵雜草之一。至今，紫莖澤蘭仍非常難控制或根除。本論文主要對(duì)紫莖澤蘭在中國(guó)入侵過(guò)程中的繁殖

2、生物學(xué)、生態(tài)生理學(xué)進(jìn)一步研究，觀察了紫莖澤蘭的生殖生物學(xué)特征；分析了多種環(huán)境因子對(duì)其種子萌發(fā)和中國(guó)適應(yīng)區(qū)域分布的影響；并建立了紫莖澤蘭的離體快繁體系。主要研究結(jié)果如下： (1)實(shí)驗(yàn)對(duì)紫莖澤蘭花粉的生活力進(jìn)行了測(cè)定，并通過(guò)石蠟切片和半薄切片的方法，對(duì)紫莖澤蘭的大、小孢子發(fā)生，雌、雄配子體和胚胎發(fā)育進(jìn)行觀察。剛采集的花粉在含有蔗糖、硼酸的14種培養(yǎng)基上(包括改良的Monnier培養(yǎng)基、BK培養(yǎng)基)、株頭上、花柱內(nèi)都未見(jiàn)有花粉萌發(fā)和花

3、粉管生長(zhǎng)。紫莖澤蘭花藥4室，花藥壁的發(fā)育為雙子葉型，由表皮、藥室內(nèi)壁、一層中層和絨氈層組成。絨氈層在小孢子在減數(shù)分裂前期開(kāi)始變形，其原生質(zhì)體向藥室中移動(dòng)，為變形絨氈層。小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂產(chǎn)生四面體型的小孢子四分體，其四分體的胞質(zhì)分裂為同時(shí)型。胚珠為倒生胚珠，大孢子母細(xì)胞體積增大，然后經(jīng)有絲分裂形成未減數(shù)分裂的八核胚囊。其中靠近合點(diǎn)端的6個(gè)核發(fā)育成胚乳狀細(xì)胞，靠近珠孔端的2個(gè)核，其中一個(gè)核退化，另一個(gè)核發(fā)育形成胚。胚的發(fā)育過(guò)程中未見(jiàn)有受

4、精過(guò)程，胚和胚乳的發(fā)育都是自發(fā)形成的。這些結(jié)果都為紫莖澤蘭為無(wú)融合生殖的先前論斷提供了新的證據(jù)。并且，紫莖澤蘭的生殖方式為無(wú)融合生殖的二倍體孢子生殖。 (2)實(shí)驗(yàn)研究了不同環(huán)境因子對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響。用不同濃度的NaCl溶液及5g/L不同鹽分(NaCl、Na2CO3、Na2SO4)及不同比例組合的混合溶液處理紫莖澤蘭種子進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。鹽脅迫對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)、胚根和胚軸的生長(zhǎng)都具有抑制作用，其中Na2CO3的抑制作用最顯著

5、。對(duì)胚根生長(zhǎng)的抑制程度大于對(duì)胚軸生長(zhǎng)的抑制。在低于50mmol/LNaCl條件下，其萌發(fā)率約80％；在200mmol/L條件下，其發(fā)芽率仍能達(dá)到18.0％。說(shuō)明紫莖澤蘭種子在高土壤鹽度條件下也能萌發(fā)。在pH6.0時(shí)，紫莖澤蘭種子萌發(fā)率達(dá)到最高(84.3％)。其種子能夠萌發(fā)的pH范圍為5.0-7.0，從33.6％到20.0％。在中性到弱酸性條件下萌發(fā)的較好。紫莖澤蘭種子的萌發(fā)率隨著水勢(shì)的增加而逐漸降低，在蒸餾水中萌發(fā)率達(dá)到80.2％，在-

6、0.7MPa的水勢(shì)條件下，萌發(fā)率只有3.0％，而在-0.8MPa下萌發(fā)完全受到抑制。表明紫莖澤蘭種子在中等水勢(shì)條件下也還能萌發(fā)。紫莖澤蘭種子萌發(fā)的溫度范圍是10-35℃，最適宜的萌發(fā)溫度約20℃，高溫顯著抑制其萌發(fā)，35℃下只有19.6％的種子萌發(fā)。在溫度和鹽度的交互作用下，紫莖澤蘭在很大的區(qū)域內(nèi)能萌發(fā)。在高溫、高鹽和低溫、高鹽脅迫下(如30℃，200mmol/L；l0℃，200mmol/L)，沒(méi)有種子能夠萌發(fā)。溫度(T)和鹽度(S)交

7、互作用下紫莖澤蘭種子萌發(fā)(G)的反應(yīng)曲面方程為：G=1.5004+9.9930·T-0.4080·S-0.2707·T2+0.0063532·T·S-0.0003266·S2。 (3)基于種子萌發(fā)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和先前文獻(xiàn)關(guān)于紫莖澤蘭在中國(guó)分布區(qū)內(nèi)的氣候特征，確立了3個(gè)不同等級(jí)的紫莖澤蘭氣候(年降水量、月平均最高溫度、月平均最低溫度)和土壤因子(土壤鹽度、土壤pH值)的容限值。這些容限值與氣候和土壤的空間數(shù)據(jù)結(jié)合，最終產(chǎn)生了紫莖澤蘭在

8、中國(guó)的適應(yīng)區(qū)域分布地圖。根據(jù)地圖，我們預(yù)測(cè)紫莖澤蘭未來(lái)在中國(guó)的分布范圍主要在云貴高原、華南、以及東南沿海的省份，盡管在氣候和土壤環(huán)境適宜的其它區(qū)域仍有可能會(huì)分布。 (4)通過(guò)研究不同外植體(葉、莖段和莖節(jié))和不同濃度的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)愈傷組織誘導(dǎo)和植株再生的影響，建立了紫莖澤蘭的離體快繁體系。就愈傷組織誘導(dǎo)而言，葉比莖段要好。在MS培養(yǎng)基(MurashigeandSkoog'smedium)上加入0.5mg/L2,4-D[(2，

9、4-dichlorophenoxy)aceticacid]和2.0mg/LBA(6-benzylaminopurine)，葉愈傷組織誘導(dǎo)率達(dá)到最高值87.2％。在含0.5mg/LNAA(1-naphthaleneaceticacid)和1.0mg/LBA的培養(yǎng)基上，71.6％的葉愈傷組織都能進(jìn)行器官分化，每個(gè)愈傷組織能產(chǎn)生4.1個(gè)不定芽。培養(yǎng)基中加入0.5mg/LNAA和1.0mg/LBA對(duì)于莖節(jié)誘導(dǎo)腋芽是最好的。在不加任何生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的