菘藍自交不親和特性的系統(tǒng)研究.pdf

1、菘藍(Isatis indigotica Fort.)是十字花科(Cruciferae)，菘藍屬(Isatis L.)植物，根俗稱板藍根，葉稱大青葉，是我國重要藥用作物及傳統(tǒng)的大宗藥材，用于治療溫毒、風熱感冒、咽喉腫痛、流行性腦膜炎、流行性乙型腦炎、肺炎、腮腺炎等癥。近年來研究發(fā)現(xiàn)板藍根對“非典”、“禽流感”等疫情有很好的預防和治療作用.由于板藍根功效顯著、低毒性，已經(jīng)越來越受到人們的重視，市場需求量也逐年上升，在我國有著廣泛的栽培。但

2、是由于菘藍是異花授粉作物，育種難度大，優(yōu)良品種應用率較低，田間群體混雜嚴重，直接影響到板藍根和大青葉藥材產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)。 自交不親和性廣泛存在于大多數(shù)顯花植物中，是防止近親繁殖和促進雜交的一種自然遺傳機制。據(jù)調(diào)查，在57種蕓苔屬植物中有50種表現(xiàn)出自交不親和性。對于十字花科的甘藍、大白菜的自交不親和性有過很多研究報道，菘藍作為十字花科的典型材料，目前對菘藍的自交不親和性的研究還是空白，為此，本文從菘藍生殖生物學角度，對菘藍有性

3、生殖的基本特點進行研究，試圖摸清菘藍自交不親和特性，并探討克服菘藍自交不親和性的簡單、有效的方法，為菘籃自交不親和系制種提供可行的途徑，進而促進菘藍雜優(yōu)育種。 菘藍生殖系統(tǒng)研究表明，菘藍花粉從赤道面觀近長球形，極面觀呈三裂圓形，具三條萌發(fā)溝，正常成熟的花粉其生活力可達95％以上，花粉在添加了3 mg/L硼酸和20mg/L蔗糖的改良MS培養(yǎng)基的25℃恒溫培養(yǎng)，花粉1h后開始萌發(fā)，5-7h達到萌發(fā)高峰，8h以后花粉萌發(fā)率可達85％以

4、上； 菘藍單花粉數(shù)可達4780，花粉和胚珠比值(P/O值)為9426-28280，符合異交植物特征； 菘藍蕾期和盛花期柱頭田間可授性較強，末花期柱頭可授性弱；菘藍自然傳粉結(jié)實率高，花期人工強制自交的結(jié)實率很低或不結(jié)實，其親和指數(shù)變化范圍在0.08-0.14，平均親和指數(shù)在0.11，套袋自然自交的親和指數(shù)變化范圍在0.04-0.13，平均親和指數(shù)在0.078，蕾期人工強制自交的親和指數(shù)變化范圍在0.71-0.92，平均親和

5、指數(shù)在0.827。 結(jié)果表明菘藍花期具有較強的自交不親和特性，同時又具有蕾期自交親和性較高的特性。 為了探明菘藍自交不親和系的機理，進一步對菘藍花粉在柱頭的萌發(fā)行為進行了研究，結(jié)果表明，親和的花粉落在柱頭后，1h開始萌發(fā)，隨后穿過柱頭乳突細胞壁向下生長，42h左右完成受精作用； 不親和花粉在柱頭上幾乎不能萌發(fā)，2h左右柱頭乳突細胞內(nèi)開始沉積胼胝質(zhì)，8h后形成胼胝質(zhì)栓，阻礙花粉吸水萌發(fā)，即便有個別不親和花粉能夠萌發(fā)

6、，花粉管也是盤旋在柱頭表面不能進入柱頭乳突細胞或者花粉管被產(chǎn)生的胼胝質(zhì)抑制在柱頭表面，不能繼續(xù)向下生長。 這種花粉在柱頭表面被胼胝質(zhì)抑制的現(xiàn)象符合孢子體自交不親和系統(tǒng)特征，因此初步判定菘藍是孢子體自交不親和植物。 熒光顯微鏡法適合胼胝質(zhì)反應的鑒定，胼胝質(zhì)在熒光光源下呈現(xiàn)顏色鮮亮的黃綠色；棉蘭-乳酸-酚法常用于花粉管生長觀測，但是染色時間的長短對實驗結(jié)果影響較大；本文中改良的熒光顯微鏡法能夠很好的適用于花粉管在柱頭的生長觀

7、測，染色后的花粉管與柱頭顏色對比度和色差較大，現(xiàn)象更明顯，便于觀察。 解決菘藍自交繁殖是選育菘藍自交不親和系的先決條件，同時也是自交不親和系在育種中應用的必然保證。為此又進一步進行了菘藍不親和性的克服方法試驗研究，研究表明，3％NaCl+0.2％硼砂水溶液處理柱頭后授粉，親和指數(shù)可高達0.91，顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)其花粉在柱頭上的發(fā)育狀況十分接近于自然傳粉的狀況，而更高濃度的NaCl+硼砂水溶液會導致小花脫水死亡； 7％的丙

8、酮水溶液處理效果最好，親和指數(shù)達到0.92，柱頭會出現(xiàn)輕微的胼胝質(zhì)反應，但沒有影響到正常受精過程的完成，3％丙酮和5％丙酮水溶液處理后，親和指數(shù)分別達到0.73和0.82，效果不及7％的丙酮水溶液顯著； 5％KH2PO4水溶液處理后，親和指數(shù)達到0.69，柱頭上花粉發(fā)育情況和結(jié)實情況也比較正常；1％硫酸銨水溶液處理后親和指數(shù)較低，只有0.39，并且此溶液處理后的到的角果果莢干癟，果莢呈現(xiàn)枯黃色，更高濃度的硫酸銨水溶液噴花后會導致

9、整個花序枯萎、死亡； 1000ppmGA3水溶液處理后親和指數(shù)達到0.34，柱頭上發(fā)育情況也未見異常，但結(jié)出的角果果莢比正常果莢更大更飽滿，有的出現(xiàn)1個果莢內(nèi)含有兩枚種子；0.1％6-BA水溶液處理后親和指數(shù)達到0.46：0.1％的絲氨酸、0.1％的植物凝集素、5％蜂蜜水溶液處理后親和指數(shù)都低于0.15，接近于蒸餾水的對照組親和指數(shù)0.12，效果較差。 因此，3％NaCl+0.2％硼砂水溶液和7％的丙酮水溶液克服菘藍花期