發(fā)布時間：2017-05-24 20:09

  本文關鍵詞：桉樹生殖生物學基礎與染色體加倍技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：桉樹是世界上人工種植最廣泛的速生常綠闊葉樹種,具有生長快、材質好、用途廣等特點,經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益巨大。目前,因其生殖生物學基礎薄弱以及選擇和雜交育種技術的局限性等原因,致使桉樹遺傳改良研究多年未取得突破性進展。引入綜合雜合效應和倍性效應的多倍體育種技術,對實現(xiàn)桉樹新品種選育技術突破與種質創(chuàng)新具有重要的理論和實踐意義。本研究以尾葉桉(Eucalyptus urophylla) 'U51'、尾細桉(Eucalyptus urophylla × E. tereticornis) 'DH101-1'、尾巨桉(Eucalyptus urophylla ×E.grandis) 'DH18-16'等桉樹無性系為材料,在研究掌握桉樹生殖生物學基礎上,開展非離體理化誘導桉樹染色體加倍技術研究,相關研究結果如下：1.突破了桉樹生殖生物學研究的技術瓶頸,實現(xiàn)了花發(fā)育進程關鍵時期節(jié)點判別和大孢子發(fā)生發(fā)育進程的切片觀察。通過連續(xù)多年大量制片的觀察統(tǒng)計,證明花蕾外層蒴蓋脫落是小孢子母細胞即將進入減數(shù)分裂時期的形態(tài)學判別標志,解決了孕蕾期平均長達5個月的尾葉桉、尾細桉、尾巨桉等雙蒴蓋亞屬桉樹花發(fā)育時間節(jié)點難以判定的問題；提出將桉樹子房內的胚珠連同其著生的胎座整體剝離、沿胎座軸將心皮切分后單獨浸蠟、按與刀片平行角度縱向連續(xù)切片等技術措施,解決了常規(guī)石蠟切片因桉樹花蕾革質致使藥液無法滲入而導致材料難以充分浸蠟,以及因切片角度偏離導致難以觀察到胚珠縱切面等技術難題。有關技術問題的解決,為順利開展桉樹生殖生物學基礎研究奠定了技術基礎。2.掌握了尾細桉‘DH101-1’等桉樹小孢子發(fā)生發(fā)育規(guī)律,提出了利用花蕾形態(tài)變化估測小孢子母細胞減數(shù)分裂進程的技術方法。研究表明,3種桉樹小孢子母細胞減數(shù)分裂屬于同時型,未觀察到多價體、落后染色體等異常行為；不同種桉樹花序上不同位置的花蕾發(fā)育存在不同步性,其中尾細桉‘DH101-1’靠近花枝基部著生的花蕾發(fā)育先于靠近于頂部的花蕾,而尾巨桉‘DH18-16’則表現(xiàn)為靠近花枝頂部著生的花蕾發(fā)育更為提前；桉樹同一花蕾內小孢子母細胞減數(shù)分裂同樣存在不同步性,來源于同一花蕾內長、短兩種花絲長度雄蕊的小孢子母細胞減數(shù)分裂的時序性差異,外圈長花絲雄蕊小孢子發(fā)生、發(fā)育進程總是先于內圈短花絲雄蕊；花蕾直徑與小孢子發(fā)生、發(fā)育進程存在相關,可以利用花蕾直徑大小估測雄蕊小孢子發(fā)生、發(fā)育時期。當外層蒴蓋脫落后,發(fā)育最快的花蕾直徑在3.0mm左右時,達到小孢子母細胞減數(shù)分裂細線期至粗線期；花蕾直徑在3.5mm左右時,達到小孢子母細胞減數(shù)分裂前期Ⅱ至四分體時期。有關研究為人工誘導桉樹花粉染色體加倍奠定了理論和技術基礎。3.掌握了尾細桉‘DH101-1’大孢子發(fā)生發(fā)育時序規(guī)律,提出了利用同花蕾內長、短花絲雄蕊小孢子發(fā)生、發(fā)育時期即時判別大孢子母細胞減數(shù)分裂進程的技術方法。通過對尾細桉‘DH101-1’花蕾的大量切片觀察統(tǒng)計表明,尾細桉靠近胎座頂部著生的胚珠存在一定比率的發(fā)育異�，F(xiàn)象,其中正常胚珠內大孢子母細胞減數(shù)分裂并無異常,胚囊發(fā)育類型為蓼型；花枝上不同位置的花蕾發(fā)育存在不同步性,其中靠近花枝基部著生的花蕾大孢子發(fā)生發(fā)育先于靠近頂部的花蕾；大孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育進程與小孢子發(fā)生、發(fā)育存在時序性相關規(guī)律,當同花蕾長花絲雄蕊處于減數(shù)分裂中期Ⅰ至末期Ⅰ時,短花絲雄蕊處于減數(shù)分裂間期,此時大孢子母細胞達到減數(shù)分裂粗線期；長花絲雄蕊處于減數(shù)分裂前期Ⅱ至末期Ⅱ時,短花絲雄蕊處于減數(shù)分裂細線期至粗線期,此時大孢子母細胞處于減數(shù)分裂雙線期至終變期；長花絲雄蕊發(fā)育至二核小孢子時,胚囊已至成熟胚囊時期；典型對應發(fā)育時期的重合率達84.13%；可以利用較易制片觀察的小孢子發(fā)生、發(fā)育進程即時判別同花蕾大孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育時期。有關研究結果對于實現(xiàn)雌配子染色體加倍即時處理具有重要意義。4.提出了一種利用秋水仙堿溶液滴注式處理誘導花粉染色體加倍的技術方法,首次人工誘導獲得桉樹2n花粉。在解決桉樹生殖生物學基礎以及觀測和判別技術的基礎上,開展了施加高溫和秋水仙堿溶液等理化處理誘導桉樹配子染色體加倍技術研究,探索了高溫處理誘導桉樹雌雄配子染色體加倍的技術條件,初步研究結果表明來源于亞熱帶的桉樹可能對高溫處理不敏感；施加秋水仙堿溶液處理誘導桉樹花粉染色體加倍的效果優(yōu)于施加高溫處理,最佳的處理方式為緩釋滴注式滲透處理,在小孢子母細胞減數(shù)分裂雙線期至后期Ⅰ,采用0.5%秋水仙堿溶液連續(xù)處理6h,處理有效率達到28.71%。相對于正四面體型的正常單倍性花粉,獲得的2n花粉形態(tài)為球形,體積平均增大40%。施加0.5%秋水仙堿溶液處理誘導大孢子及胚囊染色體加倍的結果有待種子收獲后育苗檢測。桉樹花粉染色體加倍的成功,預示著通過誘導雌配子染色體加倍選育桉樹三倍體具有成功的可行性,對桉樹多倍體育種工作具有重要的指導價值。
【關鍵詞】：桉樹 小孢子發(fā)生 大孢子發(fā)生 胚囊發(fā)育 染色體加倍
【學位授予單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S792.39
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-14
• 2 文獻綜述及研究內容14-30
• 2.1 桉樹概述14-16
• 2.2 桉樹育種研究進展16-21
• 2.2.1 桉樹遺傳改良的目標16
• 2.2.2 桉樹遺傳變異研究概況16-17
• 2.2.3 桉樹選擇育種及引種研究進展17-18
• 2.2.4 桉樹雜交育種研究進展18-21
• 2.2.5 桉樹繁殖技術研究進展21
• 2.3 林木多倍體育種研究進展21-28
• 2.3.1 多倍體木本植物的特征21-22
• 2.3.2 自然界天然多倍體的存在及利用22-23
• 2.3.3 林木多倍體的誘導途徑23-26
• 2.3.4 人工誘導多倍體的技術方法26-27
• 2.3.5 多倍體植株的鑒定27-28
• 2.4 問題與展望28-29
• 2.5 本研究的內容及意義29-30
• 3 材料與方法30-38
• 3.1 研究材料及來源30
• 3.2 研究方法30-38
• 3.2.1 實驗樣本測量、固定和數(shù)據(jù)記錄30-31
• 3.2.2 小孢子母細胞減數(shù)分裂及小孢子發(fā)育進程觀察31-32
• 3.2.3 大孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育進程觀察32
• 3.2.4 花粉染色體加倍32-34
• 3.2.5 大孢子及胚囊染色體加倍34-35
• 3.2.6 種子收集、播種及苗木管理35
• 3.2.7 子代植株倍性水平檢測35-38
• 4 結果與分析38-86
• 4.1 桉樹小孢子母細胞減數(shù)分裂及其發(fā)育進程的研究38-56
• 4.1.1 小孢子母細胞減數(shù)分裂進程與小孢子發(fā)育38-47
• 4.1.2 桉樹花蕾形態(tài)與小孢子發(fā)生發(fā)育進程關系研究47-55
• 4.1.3 小結55-56
• 4.2 桉樹大孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育進程的研究56-69
• 4.2.1 尾細桉‘DH101-1’子房結構觀察與石蠟切片技術56-58
• 4.2.2 尾細桉‘DH101-1’大孢子母細胞減數(shù)分裂進程58-60
• 4.2.3 尾細桉‘DH101-1’胚囊發(fā)育進程60-61
• 4.2.4 桉樹雌、雄配子發(fā)生及胚囊發(fā)育進程關系的研究61-66
• 4.2.5 由胚珠早期發(fā)育異常導致的雌配子敗育66-68
• 4.2.6 小結68-69
• 4.3 桉樹花粉染色體加倍技術的研究69-76
• 4.3.1 高溫處理誘導尾葉桉‘U51’花粉染色體加倍研究70-71
• 4.3.2 秋水仙堿溶液誘導2n花粉加倍71-73
• 4.3.3 秋水仙堿溶液誘導2n花粉加倍的最佳處理時期73-75
• 4.3.4 小結75-76
• 4.4 桉樹大孢子及胚囊染色體加倍技術研究76-86
• 4.4.1 尾細桉‘DH101-1’大孢子及胚囊發(fā)育進程的判定77-79
• 4.4.2 高溫處理誘導尾細桉‘DH101-1’大孢子染色體加倍79-82
• 4.4.3 高溫處理誘導尾細桉‘DH101-1’胚囊染色體加倍82-83
• 4.4.4 施加秋水仙堿溶液處理誘導尾細桉‘DH101-1’大孢子及胚囊染色體加倍83-85
• 4.4.5 小結85-86
• 5 討論86-94
• 5.1 桉樹花發(fā)育關鍵時期節(jié)點判別和制片技術86-87
• 5.2 桉樹小孢子發(fā)生、發(fā)育特點87-88
• 5.3 桉樹子房解剖特點及大孢子發(fā)生與胚囊發(fā)育規(guī)律88-89
• 5.4 桉樹大、小孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育進程的判別89-91
• 5.5 施加理化處理誘導桉樹配子染色體加倍91-94
• 6 結論94-98
• 參考文獻98-114
• 個人簡介114-116
• 導師簡介116-118
• 成果清單118-120
• 致謝12

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