3种含笑属植物繁育特征比较研究文献综述

 2022-04-10 22:36:18

文献综述

1.1 植物繁育特征研究进展

植物的繁育系统是包括花部特征、交配系统、传粉媒介、自交亲和性等影响后代遗传的有性特征的总和[1]。繁育系统通过影响植物的繁殖控制着种群的进化[2],研究繁育系统也使我们加深了对植物种族之间亲缘关系的认识。近年来,已有越来越多种类的植物繁育特征被发现并发表了相关研究,如濒危植物夏蜡梅(Calycanthus chinensis)花和大果木莲(Manglietia grandis )、园林应用经济花卉金盏花(Calendula officinalia)和鸢尾(Iris tectorum Maxim)等,为我们深入了解这些植物的花的综和特征、物种的形成和发展以及未来培育和养护的方向提供了参考[3]

花部形态研究现状

花是植物最重要的繁殖器官,外在特征包括花朵的大小、形状、花瓣颜色以及这些性状在花期内的变化,内在特征包括雌雄蕊数、花粉量、柱头长度、胚珠和心皮数量等。研究植物的花部形态特征,不仅可以深入了解其观赏应用价值,还为认识其繁殖发育特点打下基础,是进行种质资源研究和育种试验的开始。

1.1.2 花粉活力

花粉作为植物繁殖系统的雄配子,因为其普遍数量多、重量轻、体积小的优良特质,而成为重要的繁育资源,也是一些永恒种质资源库重要的一部分,因此花粉活力检测技术的发展对于种质资源培育学意义非凡。现有的检测花粉活力方法主要有活体萌发法和离体萌发法,活体萌发法直接有效但由于是受到柱头环境的影响,参考价值有限,因此离体萌发法成为检测花粉活力的最佳试验方法,不足之处是由于缺少通用配方,需要进行适宜的萌发培养基配比试验。除此之外还有染色法(TTC法、FCR法等)和无机酸法等不萌发法[4],但因为不稳定性和准确率较低而逐渐不再被采用[5]。进行花粉活力检测可以筛选出花粉活力最佳的时期,在此时期采集花粉进行育种活动,将提高育种效率,减小不亲和性阻碍。

1.1.3 柱头可授性

柱头可授性一般随着花期的变化,呈现出低-高-低的弧形变化,不同种类的植物柱头可授期的长度由几小时到数天不等,柱头可授期是花器官成熟过程中最为重要的时期。柱头可授性观测除了通常使用肉眼观察柱头色泽形态和是否分泌粘液外,还可以采用联苯胺-过氧化氢法进行检测。用联苯胺-过氧化氢法检测紫玉兰(Magnolia liliflora)的柱头发现可授性最强的时期是在开花后1~3 d,且柱头全部都呈绿色[6];野生膜苞鸢尾(Iris scariosa)在开花前1 d直至开花32 h期间柱头均保持较强可授性,且长有大量清晰而长的腺毛[7, 8];刺五加(Acanthopanax santicosus)长花丝植株的柱头一直不具有可授性,中花丝和短花丝植株的柱头因其生境的不同在开花后5-9天内具有可授性,且可授期间出现柱头外翻、4-5裂和乳突细胞呈猫耳状的独特形态特征[9];光叶木兰(Magnolia dawsoniana)最佳可授的时间为开花前6 h至开花后6 h[10];凹叶厚朴(Houpoea pfficinalis)在蕾期散粉前1 d柱头的可授性极强[11-13]。也有广玉兰(Magnolia grandiflora)通过活体萌发法和噻唑蓝(MTT)法测定结果显示,具有可授性的柱头形态特征为向外向下弯曲,表面有浅色的毛状突起及明显的粘液,为柱头最佳可授期[14]。因此,可用柱头在可授期间内独特的外部特征来指示其可授性,指导授粉活动。同时,授粉后的柱头过氧化物酶活性也明显降低且柱头的合拢弯曲程度也有不同,表明其授粉过程已经完成。

柱头的可授性不仅受遗传控制,也受外界环境干扰。Carpenedo等人研究高温对于桃花柱头可授性的影响,对桃花分别18℃和30℃的情况下进行柱头可授性分析,发现部分耐热品种对于温度波动,柱头没有明显反应,但大部分品种的植株在30℃时的柱头可授性都显著低于18℃时,同时出现了授粉延迟的情况[15]

把握柱头最佳可授期,能极大程度地影响自花传粉率和传粉成功率[16-18]。花粉活力大小和柱头可授期均作为影响植物自交或杂交亲和性的关键性因素在园林植物育种研究中越来越受到重视。

1.2 含笑属植物繁育特征研究进展

含笑属(Michelia Linn.)属于被子植物门原始花被亚纲下的木兰科(Magnoliaceae),包括阔瓣含笑(M. platypetala)、深山含笑(M. maudiae)、含笑花(M. figo)、乐昌含笑(M. chapensis)和平伐含笑(M. cavalerei)等种。国内已有部分学者对于含笑属植物的繁育特征展开研究,中南林业科技大学的柴弋霞已针对紫花含笑(M. crassipes)的繁育特征及其与同属植物的杂交亲和性发表成果,发现紫花含笑繁育特征主要为异交,部分自交亲和,需要传粉媒介,属间杂交结实率显著高于自交[19, 20]。钱一凡等人对于深山含笑的传粉生物学展开研究,证实深山含笑为自交兼异交授粉型植物,在开花后2~3天达到柱头最佳可授期[21],含笑属植物种类丰富,应用潜力巨大,对于其分类系统内的其他种仍需要更多研究。

1.3 本项研究的最终目的与意义

含笑属植物在亚热带和温带地区分布广泛、在城市园林绿化和生态环境保护方面有重大影响,是具有重大开发利用价值的花木。在园林植物配置过程中多运用含笑属植物,能较好地解决目前园林绿化建设中草坪及地被铺设面积过大、大型乔木要价昂贵养护管理成本高,以及季相单一、乔灌组合单调,和观叶植物与观花植物数目配比失衡的问题[22]。常绿的含笑属植物具有独特清香和富有内涵的花型,但花色单一且不耐寒。利用常规杂交育种手段,可能可以将含笑属植株与其他植株的优良性状结合到新品种中获得优良的观赏新品种。因此,为了培养观赏性佳的常绿耐高温木兰类以及耐寒多色系含笑类等抗性品种,应该加大对于含笑属植物的基本繁育系统研究。

本试验以深山含笑(Michelia maudiae)、阔瓣含笑(Michelia platypetala)和含笑花(Michelia figo)为试验材料,观察记录三种植株的主要花部特征参数;;测算花粉-胚珠比以及杂交指数;利用花粉离体培养法测定阔瓣含笑、深山含笑和含笑花三者花粉活力;对柱头进行可授性观察。总结出含笑属植物交配系统的类型,比较三者花粉活力的差异同时分析柱头可授期与花部形态时期的关系在三种含笑属植物中的具体表现和影响,完善对于含笑属植物繁育系统的研究。

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