本文關(guān)鍵詞：桉樹(shù)生殖生物學(xué)基礎(chǔ)與染色體加倍技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：桉樹(shù)是世界上人工種植最廣泛的速生常綠闊葉樹(shù)種,具有生長(zhǎng)快、材質(zhì)好、用途廣等特點(diǎn),經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益巨大。目前,因其生殖生物學(xué)基礎(chǔ)薄弱以及選擇和雜交育種技術(shù)的局限性等原因,致使桉樹(shù)遺傳改良研究多年未取得突破性進(jìn)展。引入綜合雜合效應(yīng)和倍性效應(yīng)的多倍體育種技術(shù),對(duì)實(shí)現(xiàn)桉樹(shù)新品種選育技術(shù)突破與種質(zhì)創(chuàng)新具有重要的理論和實(shí)踐意義。本研究以尾葉桉(Eucalyptus urophylla) 'U51'、尾細(xì)桉(Eucalyptus urophylla × E. tereticornis) 'DH101-1'、尾巨桉(Eucalyptus urophylla ×E.grandis) 'DH18-16'等桉樹(shù)無(wú)性系為材料,在研究掌握桉樹(shù)生殖生物學(xué)基礎(chǔ)上,開(kāi)展非離體理化誘導(dǎo)桉樹(shù)染色體加倍技術(shù)研究,相關(guān)研究結(jié)果如下：1.突破了桉樹(shù)生殖生物學(xué)研究的技術(shù)瓶頸,實(shí)現(xiàn)了花發(fā)育進(jìn)程關(guān)鍵時(shí)期節(jié)點(diǎn)判別和大孢子發(fā)生發(fā)育進(jìn)程的切片觀察。通過(guò)連續(xù)多年大量制片的觀察統(tǒng)計(jì),證明花蕾外層蒴蓋脫落是小孢子母細(xì)胞即將進(jìn)入減數(shù)分裂時(shí)期的形態(tài)學(xué)判別標(biāo)志,解決了孕蕾期平均長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月的尾葉桉、尾細(xì)桉、尾巨桉等雙蒴蓋亞屬桉樹(shù)花發(fā)育時(shí)間節(jié)點(diǎn)難以判定的問(wèn)題；提出將桉樹(shù)子房?jī)?nèi)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(dú)浸蠟、按與刀片平行角度縱向連續(xù)切片等技術(shù)措施,解決了常規(guī)石蠟切片因桉樹(shù)花蕾革質(zhì)致使藥液無(wú)法滲入而導(dǎo)致材料難以充分浸蠟,以及因切片角度偏離導(dǎo)致難以觀察到胚珠縱切面等技術(shù)難題。有關(guān)技術(shù)問(wèn)題的解決,為順利開(kāi)展桉樹(shù)生殖生物學(xué)基礎(chǔ)研究奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。2.掌握了尾細(xì)桉‘DH101-1’等桉樹(shù)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(cè)小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程的技術(shù)方法。研究表明,3種桉樹(shù)小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂屬于同時(shí)型,未觀察到多價(jià)體、落后染色體等異常行為；不同種桉樹(shù)花序上不同位置的花蕾發(fā)育存在不同步性,其中尾細(xì)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(shù)同一花蕾內(nèi)小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂同樣存在不同步性,來(lái)源于同一花蕾內(nèi)長(zhǎng)、短兩種花絲長(zhǎng)度雄蕊的小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂的時(shí)序性差異,外圈長(zhǎng)花絲雄蕊小孢子發(fā)生、發(fā)育進(jìn)程總是先于內(nèi)圈短花絲雄蕊；花蕾直徑與小孢子發(fā)生、發(fā)育進(jìn)程存在相關(guān),可以利用花蕾直徑大小估測(cè)雄蕊小孢子發(fā)生、發(fā)育時(shí)期。當(dāng)外層蒴蓋脫落后,發(fā)育最快的花蕾直徑在3.0mm左右時(shí),達(dá)到小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂細(xì)線期至粗線期；花蕾直徑在3.5mm左右時(shí),達(dá)到小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂前期Ⅱ至四分體時(shí)期。有關(guān)研究為人工誘導(dǎo)桉樹(shù)花粉染色體加倍奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。3.掌握了尾細(xì)桉‘DH101-1’大孢子發(fā)生發(fā)育時(shí)序規(guī)律,提出了利用同花蕾內(nèi)長(zhǎng)、短花絲雄蕊小孢子發(fā)生、發(fā)育時(shí)期即時(shí)判別大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程的技術(shù)方法。通過(guò)對(duì)尾細(xì)桉‘DH101-1’花蕾的大量切片觀察統(tǒng)計(jì)表明,尾細(xì)桉靠近胎座頂部著生的胚珠存在一定比率的發(fā)育異常現(xiàn)象,其中正常胚珠內(nèi)大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂并無(wú)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(jìn)程與小孢子發(fā)生、發(fā)育存在時(shí)序性相關(guān)規(guī)律,當(dāng)同花蕾長(zhǎng)花絲雄蕊處于減數(shù)分裂中期Ⅰ至末期Ⅰ時(shí),短花絲雄蕊處于減數(shù)分裂間期,此時(shí)大孢子母細(xì)胞達(dá)到減數(shù)分裂粗線期；長(zhǎng)花絲雄蕊處于減數(shù)分裂前期Ⅱ至末期Ⅱ時(shí),短花絲雄蕊處于減數(shù)分裂細(xì)線期至粗線期,此時(shí)大孢子母細(xì)胞處于減數(shù)分裂雙線期至終變期；長(zhǎng)花絲雄蕊發(fā)育至二核小孢子時(shí),胚囊已至成熟胚囊時(shí)期；典型對(duì)應(yīng)發(fā)育時(shí)期的重合率達(dá)84.13%；可以利用較易制片觀察的小孢子發(fā)生、發(fā)育進(jìn)程即時(shí)判別同花蕾大孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育時(shí)期。有關(guān)研究結(jié)果對(duì)于實(shí)現(xiàn)雌配子染色體加倍即時(shí)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(dǎo)花粉染色體加倍的技術(shù)方法,首次人工誘導(dǎo)獲得桉樹(shù)2n花粉。在解決桉樹(shù)生殖生物學(xué)基礎(chǔ)以及觀測(cè)和判別技術(shù)的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了施加高溫和秋水仙堿溶液等理化處理誘導(dǎo)桉樹(shù)配子染色體加倍技術(shù)研究,探索了高溫處理誘導(dǎo)桉樹(shù)雌雄配子染色體加倍的技術(shù)條件,初步研究結(jié)果表明來(lái)源于亞熱帶的桉樹(shù)可能對(duì)高溫處理不敏感；施加秋水仙堿溶液處理誘導(dǎo)桉樹(shù)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(xì)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(dá)到28.71%。相對(duì)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(dǎo)大孢子及胚囊染色體加倍的結(jié)果有待種子收獲后育苗檢測(cè)。桉樹(shù)花粉染色體加倍的成功,預(yù)示著通過(guò)誘導(dǎo)雌配子染色體加倍選育桉樹(shù)三倍體具有成功的可行性,對(duì)桉樹(shù)多倍體育種工作具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：桉樹(shù) 小孢子發(fā)生 大孢子發(fā)生 胚囊發(fā)育 染色體加倍
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S792.39
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-14
• 2 文獻(xiàn)綜述及研究?jī)?nèi)容14-30
• 2.1 桉樹(shù)概述14-16
• 2.2 桉樹(shù)育種研究進(jìn)展16-21
• 2.2.1 桉樹(shù)遺傳改良的目標(biāo)16
• 2.2.2 桉樹(shù)遺傳變異研究概況16-17
• 2.2.3 桉樹(shù)選擇育種及引種研究進(jìn)展17-18
• 2.2.4 桉樹(shù)雜交育種研究進(jìn)展18-21
• 2.2.5 桉樹(shù)繁殖技術(shù)研究進(jìn)展21
• 2.3 林木多倍體育種研究進(jìn)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(dǎo)途徑23-26
• 2.3.4 人工誘導(dǎo)多倍體的技術(shù)方法26-27
• 2.3.5 多倍體植株的鑒定27-28
• 2.4 問(wèn)題與展望28-29
• 2.5 本研究的內(nèi)容及意義29-30
• 3 材料與方法30-38
• 3.1 研究材料及來(lái)源30
• 3.2 研究方法30-38
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)樣本測(cè)量、固定和數(shù)據(jù)記錄30-31
• 3.2.2 小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂及小孢子發(fā)育進(jìn)程觀察31-32
• 3.2.3 大孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育進(jìn)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(cè)35-38
• 4 結(jié)果與分析38-86
• 4.1 桉樹(shù)小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂及其發(fā)育進(jìn)程的研究38-56
• 4.1.1 小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程與小孢子發(fā)育38-47
• 4.1.2 桉樹(shù)花蕾形態(tài)與小孢子發(fā)生發(fā)育進(jìn)程關(guān)系研究47-55
• 4.1.3 小結(jié)55-56
• 4.2 桉樹(shù)大孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育進(jìn)程的研究56-69
• 4.2.1 尾細(xì)桉‘DH101-1’子房結(jié)構(gòu)觀察與石蠟切片技術(shù)56-58
• 4.2.2 尾細(xì)桉‘DH101-1’大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程58-60
• 4.2.3 尾細(xì)桉‘DH101-1’胚囊發(fā)育進(jìn)程60-61
• 4.2.4 桉樹(shù)雌、雄配子發(fā)生及胚囊發(fā)育進(jìn)程關(guān)系的研究61-66
• 4.2.5 由胚珠早期發(fā)育異常導(dǎo)致的雌配子敗育66-68
• 4.2.6 小結(jié)68-69
• 4.3 桉樹(shù)花粉染色體加倍技術(shù)的研究69-76
• 4.3.1 高溫處理誘導(dǎo)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(dǎo)2n花粉加倍71-73
• 4.3.3 秋水仙堿溶液誘導(dǎo)2n花粉加倍的最佳處理時(shí)期73-75
• 4.3.4 小結(jié)75-76
• 4.4 桉樹(shù)大孢子及胚囊染色體加倍技術(shù)研究76-86
• 4.4.1 尾細(xì)桉‘DH101-1’大孢子及胚囊發(fā)育進(jìn)程的判定77-79
• 4.4.2 高溫處理誘導(dǎo)尾細(xì)桉‘DH101-1’大孢子染色體加倍79-82
• 4.4.3 高溫處理誘導(dǎo)尾細(xì)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(dǎo)尾細(xì)桉‘DH101-1’大孢子及胚囊染色體加倍83-85
• 4.4.5 小結(jié)85-86
• 5 討論86-94
• 5.1 桉樹(shù)花發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期節(jié)點(diǎn)判別和制片技術(shù)86-87
• 5.2 桉樹(shù)小孢子發(fā)生、發(fā)育特點(diǎn)87-88
• 5.3 桉樹(shù)子房解剖特點(diǎn)及大孢子發(fā)生與胚囊發(fā)育規(guī)律88-89
• 5.4 桉樹(shù)大、小孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育進(jìn)程的判別89-91
• 5.5 施加理化處理誘導(dǎo)桉樹(shù)配子染色體加倍91-94
• 6 結(jié)論94-98
• 參考文獻(xiàn)98-114
• 個(gè)人簡(jiǎn)介114-116
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介116-118
• 成果清單118-120
• 致謝12

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