文心兰花粉离体萌发培养基的筛选及萌发率的测定

【目的】研究不同培养基组分、培养温度及培养时间对文心兰花粉离体萌发的影响,以期筛选出文心兰花粉离体萌发的适宜培养基及培养条件,为文心兰种质资源创新利用提供科学依据。【方法】以盛花期当天开放的花朵为试验材料,采用液体培养基,比较蔗糖、H_(3)BO_(3)、Ca(NO_(3))·4H_(2)O、MgSO_(4)·7H_(2)O及KNO_(3)对文心兰花粉离体萌发的影响,正交试验筛选文心兰花粉离体萌发培养基的最佳组合及培养条件;在此基础上,测定收集保存的68份文心兰种质资源的花粉离体萌发率。【结果】一定质量浓度的蔗糖、H_(3)BO_(3)、Ca(NO_(3))·4H_(2)O、MgSO_(4)·7H_(2)O及KNO_(3)对文心兰花粉的离体萌发具有一定的促进作用,各因素的最佳作用效果从高到低依次为H_(3)BO_(3)、Ca(NO_(3))·4H_(2)O、蔗糖、MgSO_(4)·7H_(2)O及KNO_(3)。正交试验表明适宜的液体培养基组合为100 g·L^(-1)蔗糖+10 mg·L^(-1)H_(3)BO_(3)+50 mg·L^(-1)Ca(NO_(3))·4H_(2)O+20 mg·L^(-1)MgSO_(4)·7H_(2)O+30 mg·L^(-1)KNO_(3),各成分的质量浓度与单因素试验的结果一致;培养条件为25℃、黑暗培养48 h。文心兰花粉离体萌发测定结果表明,60.29%的种质资源的花粉能离体萌发,萌发率普遍较低,为0.74%~49.65%。【结论】筛选出文心兰花粉离体萌发适宜的液体培养基组合及培养条件,不同文心兰种质资源的花粉离体萌发率存在明显差异,本研究结果可为后续文心兰种质资源的创新利用及他人研究等提供参考。

兰科植物花粉离体萌发与贮藏研究进展

兰科植物中普遍存在自交不育、杂交不亲和及花期不遇等现象,因此,研究花粉生活力和贮藏条件成为人工授粉的重要前提。花粉离体萌发是测定花粉生活力的重要方法,本文总结了兰科植物花粉离体萌发与贮藏的研究进展,对花粉离体萌发中的花粉采集、培养基成分、培养条件,花粉贮藏中的贮藏温度、花粉含水量等进行了综述;并对花粉萌发与贮藏的研究方向进行了展望。

高产优质文心兰新品种金辉的选育

【目的】选育产量高、品质优、抗逆性强的文心兰切花新品种,为优化福建文心兰品种结构提供候选品种。【方法】以主栽品种南西组培移栽苗为材料,利用植物体细胞无性系变异,于花期经田间优株初选、组培扩繁及株系比较试验后,再次优株复选、分子鉴定、组培扩繁和多点试验,选育文心兰切花新品种。【结果】选育出文心兰新品种金辉,该品种在福建种植时主花期为11月至翌年1月,次主花期为5～6月;盛花期时平均假鳞茎长、假鳞茎宽、花序梗长、花序长分别为10.96、4.11、40.14、78.14 cm,分枝数11.15个,分别比对照南西显著提高了21.64%、18.10%、18.58%、29.18%和22.66%;切花产量每667 m^2达3.07万支,比对照南西显著提高了17.18%;新芽生长位置明显低于对照南西,适应性好,抗逆性强,适宜福建冬季无霜冻及具相似气候条件的地区推广种植。【结论】利用植物体细胞无性系变异从南西组培移栽苗中筛选出了高产、优质、抗逆性强的文心兰切花新品种金辉,研究证实了植物体细胞无性系变异结合组织培养技术应用于切花文心兰新品种的选育是可行的。

文心兰COL基因的分离及其表达分析

CONSTANS(CO)及CONSTANS-like(COL)基因在光周期调控植物开花中起到重要的作用。该研究以文心兰(Oncidium)品种‘金辉’为材料,分离了CO同源基因OnCOL2及另外2个COL基因(OnCOL8和OnCOL9),它们分别编码326、411和291个氨基酸;生物信息分析预测它们均定位于细胞核;OnCOL2、OnCOL8有2个锌指B-box结构域和1个CCT结构域,而OnCOL9缺少B-box结构域。多序列比对及进化树分析结果表明,所有COL蛋白可划分为3组,OnCOL2与OnCOL8、OnCOL9分到了2个不同组中。OnCOL2与建兰(Cymbidium ensifolium)CeCOL(90.77%)高度相似;OnCOL8与OnCOL9在进化关系上更为接近,分别与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtCOL9和AtCOL10关系最近,它们在B-box和CCT结构域都极为保守。表达分析结果表明OnCOL2、OnCOL8与OnCOL9分别在花、根和假鳞茎中表达量最高,在叶片中的表达呈周期性变化趋势,且在长、短日照条件下表达的峰值及时间均存在差异,在花芽分化时期的叶片中表达量均显著上调。研究表明,OnCOL2、OnCOL8与OnCOL9基因均受到生物钟和日长调节,在光周期途径中,可能通过上调它们的表达以促进文心兰花芽的形成。该研究结果为进一步研究基因功能及光周期调控文心兰开花机制奠定了基础。

^(60)Co-γ辐射荷兰鸢尾突变株性状分析

为了探究荷兰鸢尾^(60)Co-γ辐射突变株具备的主要可区别性状的评判指标,根据球根鸢尾的测试指南,对其中4个稳定的突变株5-7CBS、7-10SLZ、7-10QLS、10ZLL以及野生型展翅品种进行植物学农艺性状测评,分析比较其主要观赏性状的异同。结果表明,突变株与野生型的植株形态、开花期以及生育期等特征特性基本保持一致;在调查的40个性状中,不同突变株的垂瓣上部上表面底色、旗瓣颜色、花柱上表面颜色、羽冠上表面颜色、垂瓣下部上表面底色等5个假质量性状的表达状态,与野生型相比均具有明显差异;另外的35个性状表达基本一致,相应的表型高度相似,数值较为相近,无明显差异。表明荷兰鸢尾花色在辐射育种中具有较大的遗传改良潜力,推测花色变异可能是辐射突变株与野生型具备可区别性的一个重要性状评判指标,依据花朵颜色的表达状态,花色变异可划分为加强型、野生型、减弱型、全变型4个类型。本研究结果可为开展荷兰鸢尾新品种创制提供基础数据和参考依据。

兰科植物多倍体诱导研究进展

总结近20年来兰科植物多倍体诱导的研究进展,对诱导方法中诱变材料与诱变剂种类的选择、处理方法、诱变剂浓度与处理时间,鉴定方法中的形态学鉴定、细胞学鉴定、染色体计数鉴定及流式细胞术鉴定等进行了综述,从提高观赏性、克服远缘杂交障碍、提高抗逆性与次生代谢物质含量等方面阐述了兰科植物多倍体诱导的意义,并对多倍体诱导中嵌合体的分离、多倍体的繁殖等主要问题进行了讨论,以期为今后兰科植物多倍体育种提供参考。

温度对文心兰生长特性和生理指标的影响

以文心兰切花品种‘金辉’为试验材料,分析了人工模拟不同昼夜温度(昼温/夜温)12/4℃、20/12℃、28/20℃、36/28℃等4种梯度温度条件下,叶绿素、可溶性糖、还原糖、淀粉及脯氨酸(Pro)等含量的影响。结果表明:处理相同时间,28/20℃叶绿素含量最高,36/28℃次之,12/4℃最低;随温度的升高,叶片中可溶性糖含量不断降低,12/4℃、20/12℃叶片中还原糖含量高于28/20℃、36/28℃,假鳞茎中还原糖含量20/12℃最高,12/4℃次之,36/28℃较低;12/4℃处理叶片及假鳞茎中淀粉含量均较高,36/28℃较低,所有处理叶片中淀粉含量均高于假鳞茎;36/28℃处理叶片及假鳞茎中Pro含量均较高,12/4℃次之,20/12℃及28/20℃较低。20/12℃处理利于茎叶生长,但延缓侧芽的萌发;36/28℃侧芽萌发率虽高,但不利于芽的生长和强健;28/20℃利于假鳞茎及其子代侧芽萌发与生长。

鹿角蕨孢子萌发与快速繁殖技术研究

【目的】建立鹿角蕨孢子萌发与快速繁殖技术体系,为鹿角蕨规模化育苗提供技术支撑。【方法】以鹿角蕨孢子为外植体,采用3种不同消毒方法进行孢子灭菌与萌发;利用正交设计法,探讨基本培养基(MS、改良1号和改良2号)及植物生长调节剂(6-BA、KT、NAA和IBA)等对绿色球状体(GGB)增殖、丛生芽增殖及生根培养等关键环节的影响,筛选出适宜的孢子消毒方法及GGB增殖、丛生芽增殖和生根培养基配方。【结果】适宜孢子消毒的方法为超声波清洗器振荡清洗40 min,污染率低,仅为6.7%,孢子萌发率高达100.0%;各试验因素对GGB增殖影响的主次关系为基本培养基>6-BA>CH>NAA,以改良1号为基本培养基较好,6-BA适宜浓度为0.5 mg/L,NAA适宜浓度为0.1 mg/L,CH适宜浓度为0.2 g/L,42 d平均增殖系数达5.5;各试验因素对丛生芽增殖影响的主次关系为IBA>6-BA>NAA>KT,IBA适宜浓度为0.5 mg/L,6-BA适宜浓度为0.3 mg/L,KT适宜浓度为0.1 mg/L,NAA适宜浓度为0.3 mg/L,60 d平均增殖系数达5.3;添加NAA 0.3 mg/L为最适浓度,生根率为100.0%;试管苗移栽60 d成活率达98.5%。【结论】超声波清洗器振荡清洗40 min能有效降低鹿角蕨孢子污染率,提高孢子萌发率。鹿角蕨GGB增殖培养基以改良1号+6-BA 0.5mg/L+NAA 0.1 mg/L+CH 0.2 g/L较适宜,丛生芽增殖培养基以改良2号+6-BA 0.3 mg/L+KT 0.1 mg/L+NAA 0.3 mg/L+IBA 0.5 mg/L较适宜,生根培养基以改良1号+NAA 0.3 mg/L较适宜。

红梦香文心兰萜类合成酶基因OnTPS的克隆与表达分析

单萜化合物是香味文心兰花香的主要成分。为研究文心兰单萜化合物合成的分子机理,本试验以文心兰香味品种红梦香为材料,基于文心兰转录组数据克隆获得萜类合成酶基因OnTPS,利用生物信息学方法鉴定其分子特性,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析其表达模式。结果表明,OnTPS的开放阅读框为1797 bp,编码598个氨基酸,其编码蛋白质含有单萜合成酶基因家族典型的RRx8W、DDXXD和XDLGTSXXE保守基序,与铁皮石斛α-松油醇合成酶和月桂烯合酶序列同源性达68%,属于TPSb亚家族。亚细胞定位分析发现OnTPS蛋白质定位于质体中。qRT-PCR分析表明,OnTPS主要在红梦香萼片和花瓣中表达;在开花过程中,该基因在盛花期高表达,且呈明显昼夜节律变化;OnTPS在不同梦香品种花中也有较高表达。本研究构建了OnTPS过表达载体,并成功在文心兰瘤状物中瞬时表达。该研究结果为文心兰OnTPS的生物学功能研究及花香遗传改良提供了理论参考。

荷兰鸢尾突变株‘紫韵’的花色突变相关机理分析

为了探索荷兰鸢尾蓝紫色花及突变紫色花的显色分子机制及色素沉积差异,该研究以蓝紫色野生型‘展翅’和紫色突变株‘紫韵’为材料,通过花色素苷测定、转录组测序和qRT-PCR方法对花色变异进行分析。结果表明:(1)紫色突变株‘紫韵’花旗瓣中的总花色素苷含量(392.7μg·g^(-1))显著低于野生型‘展翅’(543.5μg·g^(-1));与‘展翅’相比,‘紫韵’有3种花色素苷含量显著下降[矢车菊素-3-芸香糖苷含量由144.42μg·g^(-1)降为46.39μg·g^(-1),矮牵牛素-3-(6-鼠李糖基-2-木糖基葡萄糖苷)含量由61.86μg·g^(-1)降为31.67μg·g^(-1),矢车菊素-3-(2G-木糖基芸香糖苷)含量由25.22μg·g^(-1)降为7.65μg·g^(-1)],但6-羟基矢车菊素-3-葡萄糖苷含量由5.88μg·g^(-1)升为10.34μg·g^(-1)。(2)RNA-seq分析共获得46530个unigenes,与‘展翅’相比,‘紫韵’有43个基因上调表达,73个基因下调表达;层次聚类分析发现,花色素苷途径中共有2个差异表达基因——查尔酮合成酶(CHS)基因(IhCHS1)和花青素3-O葡萄糖转移酶(UFGT)基因(IhUFGT1),且二者均下调表达。(3)qRT-PCR分析表明,随着花的发育,IhUFGT1在2个品种中表达量均上升,始花期达到最高,且在‘紫韵’花中的表达明显低于‘展翅’。研究认为,4种花色素苷含量的显著变化,可能是导致花色由野生型‘展翅’蓝紫色向突变株‘紫韵’紫色方向转变的主要原因;IhUFGT1基因在紫色‘紫韵’花中表达量比‘展翅’相对大幅度的降低,致使花色素苷含量相应变化,最终导致花色由蓝紫色转为紫色。

小苍兰新株系红玉的选育

【目的】选育花色新、适应性好、耐逆性强的小苍兰新品种,优化小苍兰品种结构,满足消费者对新花色小苍兰品种的需求。【方法】2006年3月,以荷兰引进的红色品种Red Lion为母本,以紫色品种Royal Blue为父本进行杂交,2007年3月优选出紫红色目标杂交F1单株R1B1-1,2008–2012年经多代无性系筛选、扩繁,性状稳定,定名为红玉;2013–2015年红玉与双亲进行品比试验,2016年SRAP分子鉴定证实红玉为其父母本的真实杂交后代,2017–2019年红玉进行多点试验。【结果】选育出小苍兰新株系红玉(Freesia hybrida‘Red Jade’),该株系在福州、福清、政和等地9月下旬至10月上旬种植,翌年2月下旬至3月上旬开花,花期30~40 d;花被片上表面为紫红色(RHS:N74A),花喉部上表面为黄色(RHS:14A);平均叶长41.8 cm、花茎长41.3 cm、花茎粗4.9 mm、分枝数3.9个、主花序长7.2 cm、主花序小花数8.9朵、花径3.9 cm、繁殖系数6.7;适应性好,耐逆性强,适宜在福建无霜冻及具有相似气候条件的地区推广种植。【结论】有性杂交与无性繁殖相结合是小苍兰新品种选育的重要途径。

应用正交设计优选二歧鹿角蕨球状体分化培养基研究

为筛选二歧鹿角蕨球状体分化培养的最佳培养基,建立鹿角蕨球状体分化培养技术体系。以二歧鹿角蕨孢子萌发的绿色球状体为芽分化培养材料,采用正交设计法研究基本培养基、IBA、活性炭(AC)和白糖4种因素对鹿角蕨球状体分化培养的影响,结果表明:各试验因素对鹿角蕨球状体分化培养影响的主次关系为基本培养基>IBA>AC>白糖;筛选出适宜二歧鹿角蕨绿色球状体(GGB)分化的培养基配方为HD2基本培养基+IBA 0.5 mg·L^-1+AC 0.5 mg·L^-1+白糖30.0 g·L^-1,培养56 d,芽分化系数达6.7,有效提高了其繁殖效率,为种苗规模化育苗提供了技术保障。

基质、覆膜对二歧鹿角蕨孢子播种繁殖的影响

研究不同基质配比及覆膜方式对二歧鹿角蕨孢子播种繁殖的影响,结果表明,以泥炭土含量较高的泥炭土:细沙=2:1的基质配比最适宜鹿角蕨的孢子萌发;采用在透明塑料袋覆盖套住育苗盘,并在底部扎透气孔的覆膜方式对鹿角蕨幼孢苗萌发效果好;筛选出以泥炭土:树皮:小石块=2:1:1为栽培基质,其移栽成活率达97.8%;为二歧鹿角蕨的人工繁育种苗提供技术支撑。

闽西北地区文心兰切花优质高效栽培管理技术

文心兰是福建省重点发展的鲜切花之一,有着广阔的市场前景和巨大的发展潜力。根据多年研究与实践经验,从栽培设施、品种种苗、种苗种植、环境调控、水肥管理、切花采收、满杯分株、病虫害防治等方面总结出了适宜闽西北地区规模化应用的文心兰切花栽培管理技术,为实现文心兰切花优质高效栽培和广泛应用奠定基础。

基于转录组测序的文心兰花香形成分析

文心兰具有很高的观赏价值,但花香形成分子机制研究相对薄弱。本研究以香水文心、黄梦香和白梦香为材料,利用气相色谱-质谱分析其花香挥发物成分。结果表明,3个品种的花香挥发物均以萜类化合物为主,但种类差异较大。盛花期花香挥发物总量由高到低依次为黄梦香、香水文心、白梦香。从转录组数据中共获得459756个单基因(unigenes),大约40.61%的unigenes被公共数据库注释。MEP和MVA途径中的多数基因在黄梦香中表达量最高,香水文心次之,白梦香最低,与花香挥发物释放总量相符。转录组数据中共筛选出5个显著差异表达的萜类合成酶基因(TPS)。其中,OnTPS4在3个品种中均高表达,说明OnTPS4在3个品种中对香气的形成起重要作用;OnTPS1、OnTPS2和OnTPS5在香水文心中表达偏高,是调控香水文心萜类挥发物形成的重要基因;OnTPS3在黄梦香中表达较高,是调控黄梦香萜类挥发物形成的重要基因。由上述结果可知,MEP和MVA途径的基因表达水平与花香挥发物释放总量相一致,TPS的表达与具体萜类挥发物释放密切相关。本研究通过花香形成机理研究,为文心兰花香改良提供了依据。

文心兰杂交后代的EST-SSR和SRAP分子标记鉴定

【目的】采用EST-SSR和SRAP分子标记技术,对文心兰杂交后代株系进行鉴定,以期为文心兰杂种后代的真实性鉴定提供方法。【方法】以文心兰黄金午后、百万金币及其46个杂交后代株系为试验材料,从21对文心兰EST-SSR引物和176对SRAP引物组合中筛选出具有父本特征带且带型清晰稳定的有效引物,利用筛选出的有效引物对供试材料进行扩增,根据扩增结果进行文心兰杂交后代真实性鉴定、聚类分析及遗传相似系数分析。【结果】共筛选出6对EST-SSR引物和10对SRAP引物组合用于文心兰杂交后代真实性鉴定,供试的46个杂交后代株系均鉴定为真杂种;6对EST-SSR引物共扩增到34个多态性条带,多态性比例为87.18%,10对SRAP引物组合共扩增到81个多态性条带,多态性比例为81.82%;从聚类结果可以看出,供试的杂交后代株系与母本的亲缘关系较近;遗传相似系数分析发现,杂交后代与母本间的平均遗传相似系数大于父本,说明供试的杂交后代在遗传上更偏向母本,与聚类结果相吻合。【结论】EST-SSR和SRAP分子标记技术均可有效应用于文心兰杂交后代真实性鉴定研究。

文心兰FT同源基因的克隆及其表达分析

FT(Flowering Locus T)及其同源基因被认为是植物开花、花发育相关的重要基因。为了深入研究FT同源基因的功能以及文心兰开花的分子机理,该研究以文心兰品种‘金辉’为试验材料,基于转录组测序结果,克隆获得‘金辉’FT同源基因,命名为OnFT(GenBank登录号为MK967676)。OnFT基因编码区长度为537 bp,共编码178个氨基酸;生物信息学分析表明,该蛋白质分子量约为19.99 kD,可能是一种亲水性不稳定蛋白质,属于PEBP家族蛋白;基于FT的系统进化分析表明,文心兰与同科植物桃红蝴蝶兰的亲缘关系较近。qRT-PCR分析结果显示,OnFT在文心兰不同组织的表达差异较大,在花中表达量最高,在根中几乎不表达;OnFT基因在幼嫩花芽中的表达量较低,并且在花的成熟过程中逐渐增加;OnFT基因在叶片和假鳞茎中的表达量随成熟度的增长均呈先上升后降低的变化趋势,在中苗期的叶片和抽芽期的假鳞茎中表达量较高。

不同冷藏时间对观赏向日葵种子发芽率的影响

探讨观赏向日葵不同品种、不同贮藏时间对种子发芽率的影响,以期明确各品种种子的耐贮性,为种子贮藏生产提供依据。在5℃冷藏条件下,采用经贮藏1 a的39个观赏向日葵品种及经贮藏1~6 a的4个自主选育杂交品种的种子开展发芽率试验。39个不同品种的种子在5℃冷藏1 a后发芽率不同,其中发芽率大于90%的品种占61.5%,发芽率70%~90%的占33.4%,发芽率小于70%的占5.1%;经贮藏1~6 a的自育品种,随着种子贮藏时间的延长,发芽率逐年下降,其中经贮藏1~4 a的种子发芽率基本保持在80%以上,贮藏5 a以上的均下降到65%以下。对经贮藏后发芽率大于90%的观赏向日葵品种,可1次制种多年使用;对经贮藏1 a的种子发芽率低于90%的品种,建议当年制种当年播种;在5℃冷藏条件下,对耐贮性较好的品种其贮藏时间也不宜超过4 a,有花粉品种比无花粉品种的耐贮性较好。

杂交兰花瓣类黄酮成分分析及其对花色的影响

为探究杂交兰花色形成的物质基础,以7个杂交兰品种为研究材料,采用显色反应、紫外-可见光谱方法初步判断花瓣中色素的类型;利用超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)技术分析黄色系品种‘玉凤’和红色系品种‘福韵红霞’中代谢物组分及其含量差异,为探索杂交兰花色形成机理和兰花育种提供理论依据。结果表明:(1)7个品种均含有黄酮类化合物,不含类胡萝卜素,除‘玉凤’和‘双艺雅凤’外均含有花青素。(2)在代谢物中检测到160种差异代谢物,显著富集在花青素生物合成途径与黄酮和黄酮醇生物合成途径。(3)矢车菊素衍生物和芍药素衍生物是红色系杂交兰‘福韵红霞’的主要花色素成分;槲皮素类衍生物是黄色系‘玉凤’的主要花色素成分,推测花青素和黄酮醇生物合成的分流是杂交兰花色变化的主要原因。

文心兰开花调控与花器官决定研究进展

文心兰(Oncidium)是兰科植物中一个大属,其花的形态极具特性,具有很高的观赏价值和广阔的市场前景,由于文心兰盛花期集中在消费淡季,还不能实现人工调控,市场上文心兰花型相对单一,因此研究文心兰开花调控与花器官决定机理对其育种及其产业发展具有重要的意义。近十多年来,受益于分子生物学技术的发展,文心兰开花调控与花器官决定相关研究得到快速的发展,研究人员在文心兰上包括调控花器官形成的特异基因克隆与功能分析及其开花机制等的研究已取得了长足的进展。本文就这些方面的研究进展进行了阐述,并对研究中存在的问题及今后的研究方向进行进一步的探讨。