两种黄色花铁线莲繁殖生物学特性研究
两种黄色花铁线莲繁殖生物学特性研究
【摘要】： 目前我国野生铁线莲属植物利用率低且市场上花色为黄色的品种较稀少,黄花铁线莲(C.intricata)和芹叶铁线莲(C.aethusifolia)花色均为黄色,抗逆性强,是优良的园林绿化和育种材料,且野生资源因人类活动不断减少,而目前对其繁殖生物学的研究较少。因此本研究以北京和河北地区的野生黄花铁线莲和芹叶铁线莲为材料,研究其花期物候和花部综合特征、交配系统和传粉特性、种子的基本特性及其休眠与萌发特性,探讨其繁殖生物学特性,为其资源保护和杂交育种提供理论依据。主要研究结果如下:(1)黄花铁线莲和芹叶铁线莲2020年居群花期于7月下旬持续至9月上旬,其中黄花铁线莲花期持续时间较长;开花过程中,花冠朝向由下垂逐渐向上,花药和柱头由外向内渐次成熟;花粉粒为三沟型,表面颗粒状凸起,柱头呈渐次发育;黄花铁线莲花粉活力花开后前3 d较高,柱头可授性在花开后1～4 d较强;芹叶铁线莲雌蕊先熟,花粉活力在花开后4 d均在80%以上,柱头可授性在花开后1～6 d均较强。以上特性有利于两者授粉,保障其生殖成功。(2)黄花铁线莲和芹叶铁线莲P/O值高,是两者适应环境的性配置策略,依据P/O值可初步评价其交配系统均为专性异花授粉。黄花铁线莲OCI值为4,芹叶铁线莲的OCI值为3,结合人工授粉试验可评价其交配系统均为混和交配系统,以异交为主,可自交,需要传粉者。其中黄花铁线莲异交程度较高,可风媒传粉。访花昆虫均多属膜翅目和双翅目,其中淡脉隧蜂(Lasioglossum)和意大利蜂(Apis mellifera)在传粉中起重要作用,其传粉的访花喜好与花部特征相适应。(3)黄花铁线莲和芹叶铁线莲果实成熟时,种子的种胚均未分化完全,种皮和种胚均存在萌发抑制物质,休眠类型为形态生理休眠,其中芹叶铁线莲种子休眠程度较高。两种铁线莲种子最适宜萌发的温度条件均为25/15℃,黄花铁线莲种子的休眠可采取去除宿存花柱和浸种或4～6周的低温层积以解除。芹叶铁线莲的种子有上胚轴休眠,赤霉素和低温层积可促进其发根,其中低温层积8周发根率最高,达71.25%,低温层积12周发芽率最高,为13.75%,上胚轴的休眠未得到有效解除。(4)黄花铁线莲种子在低温层积解除休眠过程中,初期(0～4周)消耗大量可溶性糖和淀粉,可溶性蛋白质不断合成,SOD、POD和CAT活性增强参与调控。4周后完成后熟,可溶性糖积累,SOD、POD活性降低;后期(10～12周)种子开始萌发,消耗可溶性糖和淀粉以及蛋白质为其提供营养和能量,POD活性大幅上升。低温层积时间延长种子不断受损失活,CAT活性整体不断上升。芹叶铁线莲种子在低温层积0～4周消耗大量可溶性糖和淀粉及蛋白质以促进种胚中胚根的分化和发育,SOD和POD活性增强参与调控种胚后熟。4周后SOD、POD活性下降,层积后期贮藏物质开始不断积累,为上胚轴的萌发提供营养和能量的准备。CAT活性整体呈波动下降趋势,或是导致芹叶铁线莲种子发芽率低的主要原因。本研究以黄色花的铁线莲为切入点,评价了黄花铁线莲和芹叶铁线莲的繁育系统特性及其与生殖成功的关系,并确定了其种子休眠的原因和促进其种子发芽的方法,探讨了其种子在低温层积过程中主要营养物质和酶活性的变化特性,为其种质资源保护和园林应用以及黄色花铁线莲的杂交育种提供了理论参考。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2022
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