板栗雄花败育资源和其利用探究

板栗雄花败育资源和其利用探究

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1、板栗雄花败育资源和其利用探究  摘要:【目的】为了观察板栗雄花发育过程,探讨板栗雄花败育的细胞学基础及其利用价值,【方法】以板栗雄性不育2号(Cms-2)为试材,采用常规石蜡制片法和人工杂交法对雄花发育过程中的细胞学特征及有性杂交过程中的结实特性进行了观察。【结果】(1)Cms-2雄花序发育初期细胞发育正常,进入雄蕊分化期后雄花序上部组织结构逐渐停止发育,组织细胞开始破裂、解体、死亡;(2)在有性杂交中,无论是自然杂交、种内杂交还是远缘杂交,Cms-2均表现出较强的杂交结实能力。【结论】Cms-2为不完全雄花败育类型,败育发生于雄蕊分化期至花药形成初期,败

2、育时未形成花粉囊,属于花药退化型雄性不育;Cms-2稳定的雄花败育性状及优良的结实特性使其在板栗育种及种质创新中具有重要价值。关键词:板栗;雄花序;雄性不育;细胞学特征;利用中图分类号:S664.2文献标志码:A文章编号:1009-9980?穴2013?雪04-0582-04板栗(Castaneamollissima11Blume)是中国特有栗属植物之一,雌雄同株异花。雄花为葇荑花序,雌花着生于雄花序基部,雌雄花量比例悬殊。据统计,雌雄花序比例约为1∶7~12,雌雄花朵比例达1∶2400~4000,而满足授粉受精所需雄花量仅占总量的5%左右;同时板栗雄花先

3、于雌花分化且分化时间长,营养消耗过大,是造成板栗产量低的原因之一,疏除一定量的雄花序可提高板栗产量[1-4]。我国板栗资源丰富。根据《中国果树志·板栗卷》[5]统计,2005年全国有栗资源335个,其中98%为实生选优所得,人工杂交培育新品种少。板栗雄花量大、人工去雄费时费力是影响板栗杂交育种进程的原因之一,如果能够找到具有雄花败育特征的材料,既有利于板栗杂交育种工作的开展,又有利于板栗雄性不育增产理论的研究。本课题组在长期的资源调查过程中,结合山区栗农提供的信息,通过实地考察,获得了2个具有雄花败育特征的资源,分别命名为雄性不育1号(编号Cms-1)、雄

4、性不育2号(编号Cms-2)。我们以Cms-2为试验材料,进行形态学观察,并开展细胞学和杂交试验研究,以确定Cms-2的败育时期和败育阶段,为板栗雄性不育理论研究和品种选育提供参考。1材料和方法1.1试材试材为具有雄花败育特征的遗传资源板栗雄性不育2号(Cms-2),发现于北京市密云县大城子镇山地栗园;对照为雄花序发育正常的栽培品种‘怀黄’。1.2方法112011年和2012年4—6月份,观察Cms-2雄花序发育情况,测量、记录雄花序长度。2011年3月—2012年6月,采集Cms-2雄花芽、雄花序,放入FAA固定液固定,采用石蜡制片法[6],观察雄花序内

5、部组织结构变化。2010年6月—2011年6月,以Cms-2为母本,分别以河北品种‘燕山短枝’、北京品种‘燕平’以及同属植物锥栗(CastaneahenryiRehd.etWils.)为父本,进行杂交试验研究,采用常规调查方法,统计相关数据;利用DPS进行数据的分析处理。2结果与分析2.1Cms-2形态特征2.2Cms-2雄花序组织结构解剖观察2.3Cms-2与不同种质杂交试验3讨论3.1Cms-2雄花败育的细胞学特性11板栗雄花发育分为雄花序原基形成期、花簇原基形成期、花朵原基形成期、花被原基形成期、雄蕊原基形成期和花药形成期[7],花粉发育经历孢原细胞

6、、造孢细胞、小孢子母细胞、四分体、单核小孢子、成熟花粉等阶段,在这一过程中任何一个阶段发育异常均会产生花粉败育,最终导致雄性不育。Laser等[8]指出,被子植物中双子叶植物花粉败育多发生在四分体或单核至双核小孢子形成期,如枣[9]、枸杞[10]、梨[11-12]、桃[13]等。本研究所获得Cms-2种质为一种不完全雄花败育类型,败育时期与枣、梨等不同,其雄花序上部雄花败育发生于雄蕊原基分化期至花药形成初期,败育时未形成花粉囊;而雄花序基部雄花持续发育进入花药形成期并形成4个花粉囊。梁春莉等[14]将植物雄性不育归为花药退化类型[15]、花粉败育类型[16

7、-17]、绒毡层结构异常类型[9,18]3种。其中花药退化类型发生于孢原细胞分化期,表现为完全无花药或花药高度退化。本研究发现,Cms-2败育部分雄花表现为雄花簇初现,雄花肉眼无法识别,尚未形成花药,属于花药退化类型,且为完全无花药型。3.2Cms-2在板栗杂交育种中的应用潜力栗属植物雄花败育资源及其生物学、细胞学信息较少,全国335个栗属种质中,具有雄花败育特征的仅有2份。本研究所用试材Cms-2发现于燕山山区,不受环境、气候和营养条件的影响,雄花败育特征稳定,是杂交育种的珍稀资源。11板栗为雌雄同株异花植物,异花授粉结实率高。普通栽培板栗自然授粉结实率

8、达92.9%,空苞率7.1%,每苞含坚果2.4粒;异花授粉结实率8

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