百子莲(Agapanthus praecox ssp. orientalis)开花生理特征的研究

以百子莲为材料,研究了从营养生长到生殖生长整个过程中茎尖和叶片中的核酸、可溶性蛋白、淀粉、可溶性糖及淀粉酶含量的变化。结果表明:各项生理指标均在生理转变期和盛花期有显著的提高。在整个发育过程中,RNA含量和RNA/DNA比值在叶片中呈双峰曲线变化,在茎尖中呈单峰曲线变化;叶片中淀粉含量呈先上升后下降的趋势,茎尖中的淀粉含量从花芽分化开始一直持续下降到盛花期又显著上升;叶片中可溶性糖含量从花芽分化期一直保持较低水平,茎尖中可溶性糖含量在花芽分化前显著升高,随后下降,到花芽分化期与发育期又明显升高。叶片中淀粉含量、可溶性糖含量及淀粉酶活性始终低于茎尖。

断根处理对百子莲(Agapanthus praecox ssp.orientalis)开花的影响

对百子莲4年生苗进行未断根、1/3断根、1/2断根和2/3断根4个处理,观察百子莲开花进程和品质的变化,并研究断根对其花芽分化前期可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白含量的影响。结果表明,3个断根处理的现蕾期分别提前5、7 d和1 d;初花期分别提前5、7 d和2 d;平均花期分别延长5、6 d和3 d;开花率分别提高15%、15%和-35%;平均花葶高度分别增加了25.6、32.2 cm和13.4 cm。3个断根处理的可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白含量都有不同程度的增加,且3个处理之间存在一定差异,其中1/2断根最佳,1/3断根次之。表明适当断根可以有效提高百子莲体内营养物质的积累,从而有利于百子莲花期提前和开花品质的提高。

百子莲属品种资源综合评价与筛选

为筛选适宜绿化应用的百子莲品种,运用层次分析法(AHP法)建立百子莲属(Agapanthus)品种资源评价体系,从4个方面、19个指标对41个引进百子莲属品种(含3个原种)进行了综合评价。结果表明:花部性状与适应性权重值远高于整体性与叶部性状,对品种应用价值影响更大,而花序大小、花色稀有度、单花序小花数等花部性状位于19个性状指标权重值前列,表明花序大小与花色决定着百子莲品种观赏价值,常绿、宽叶型品种较落叶、窄叶型品种适应性更好。根据综合评价结果,筛选出12个观赏价值高、适应性强品种。该研究对于百子莲引种与推广应用具有重要指导意义。

大花百子莲的花粉活力与柱头可授性

以引种植物大花百子莲为对象,对其在引种地的花粉活力、柱头可授性进行了研究,探讨了两者与授粉成功的关系。结果表明:大花百子莲花粉萌发的最佳培养基为10%蔗糖+0.1%H3BO3+0.2 g.L-1Ca(NO3)2;随着开花进程的不断深入,花粉活力不断下降,始花期的花粉活力接近80%,末花期花粉活力只有3%左右;花粉在4℃条件下存活时间约为7 d,25℃条件下存活时间为5 d,而在35℃条件下存活时间只有2 d;大花百子莲花粉在开花当天已具有萌发能力,而柱头在开花第2天具有可授性,因此大花百子莲存在雌雄异熟现象。

百子莲愈伤组织诱导体系的优化

以不同器官为外植体,以不同浓度的外源生长素与细胞分裂素建立正交筛选实验,对诱导百子莲的愈伤组织进行了研究,结果表明:在百子莲愈伤组织诱导试验中,最佳外植体为花梗组织,其次为花丝组织;PIC对花梗外植体愈伤组织诱导具有明显的调控作用,诱导愈伤组织的最优配方是MS+2.0 mg/L PIC+30 g/L蔗糖;以百子莲花丝为外植体诱导愈伤组织的最优配方是MS+2.0 mg/L PIC+1.0 mg/L 6-BA+30 g/L蔗糖。

百子莲CONSTANS同源基因的克隆及表达分析

根据前期百子莲转录组测序分析的结果，获得了1个与光周期调控开花途径关键基因CONSTANS（CO）同源性较高的核心片段。采用cDNA末端快速扩增（RACE）方法得到了百子莲CO基因eDNA全长序列，命名为却COL，GenBank登录号为KF683287。序列分析表明，百子莲ApCOL基因eDNA全长1648bp，5’非编码区（5’UTR）和3’非编码区（3’UTR）分别为126和355bp，开放阅读框（ORF，127～1293bp）1167bp，编码388个氨基酸。ApCOL具有CO蛋白典型的结构域：氨基末端有2个B-box结构域，羧基末端有1个CCT保守结构域。氨基酸同源性比对发现，ApCOL与葡萄（XP_002274384．2）、可可（EOX99181．1）和大豆（NP001241023．1）等植物的CO蛋白有很高的相似性，同源性均在50％以上。系统进化树分析表明，ApCOL与小麦CO（EMS51329．1）聚类关系最近。实时荧光定量qRT-PCR结果表明：叶片中apCOL的表达量在花芽分化3个时期均高于花芽中的表达量，且叶片中的最高表达量和花芽中最低表达量均出现在花芽诱导期；在整个初花期内，各器官中却COL表达量由高到低依次是花梗、叶片、幼果、子房、花瓣、茎和花葶，花梗中表达量分别为叶片和茎中的2．68和114．3倍；不同光周期处理的叶片中ApCOL基因表达模式相近，均在暗处理时期呈现高表达。说明该基因的表达具有明显的时空差异性和生物钟调节特性，推测却COL在百子莲成花过程中以及花发育过程中发挥着一定的作用。

大花百子莲的结实和结籽格局及种子产量影响因素分析

在2007和2008年对大花百子莲(Agapanthus praecox subsp.orientalis‘Big Blue’)在群体、果序和单果水平上的结实和结籽格局进行了观测,并依据每花序单花数、单花胚珠数和单粒种子质量推算其单株潜在种子产量;此外,采用人工补充授粉方法研究了不同授粉方式对大花百子莲结实和结籽的影响,并对其种子产量的影响因素进行了分析。结果表明:从始花期、盛花期至末花期,随开花时间的延迟,大花百子莲植株的每花序单花数和座果率均逐渐降低,其中始花期开花的植株每花序单花数和座果率均最高。从果序基部、中部至顶端,座果率和结籽率均逐渐减小且差异显著。在果序基部和中部,果实内种子败育率沿果实基部至顶端依次降低,而单粒种子质量则依次增加;且果序基部的果实各部位的种子败育率均低于果序中部的果实,而单粒种子质量则差异不大。大花百子莲的单株潜在种子产量约为43.18 g,而其单株实际种子产量约为2.87 g,远低于其潜在种子产量。自然授粉的大花百子莲每柱头花粉数为27.5粒,而自花授粉、同株异花授粉和异株授粉的每柱头花粉数均超过100粒;与自然授粉、自花授粉和同株异花授粉植株相比,异株授粉植株的座果率和结籽率均显著增加。研究结果显示:大花百子莲的结实和结籽格局呈现非随机分布规律,在引种地存在有性繁殖障碍;养分和授粉状况是制约大花百子莲种子产量的重要因素。

百子莲无土栽培营养液配方的研究

为提高百子莲的生产效率和花朵品质,降低百子莲的生产成本,促进百子莲的推广应用。本研究以两年生百子莲组培苗为材料,以无土基质配比组合(玉米秸秆∶百子莲腐叶∶炉渣=1∶2∶1)为栽培基质。试验营养液是在改良Hoagland营养液配方基础上,分别从浓度、铁盐含量和pH三个因素的三水平入手,按正交组合方法进行设计。从各营养液对百子莲形态及生理等指标的影响进行对比分析。结果表明:pH 6.5的0.5倍浓度添加1.2倍铁盐含量的无土基质栽培百子莲植株生长健壮,干物质积累迅速,抗外界胁迫能力强,是百子莲无土基质栽培的最佳的营养液处理配方。

百子莲的传粉昆虫及其访花行为研究

连续2年对百子莲引种地的访花昆虫和昆虫访花行为进行了观察和检测，共发现访花昆虫23种，分属于5目、17科。其中传粉昆虫有10科13种，主要有中华蜜蜂、熊蜂、玉带凤蝶、菜粉蝶和黑带食蚜蝇。访花频率在不同昆虫之间差异显著，在不同花期（始花期、盛花期）间差异不显著。各昆虫单日的访花频率存在一定规律，其中蝶类传粉活动集中在上午，蜂类传粉持续时间长，7：00～17：00均有出现。昆虫访花频率和虫体解剖镜观察表明，蜂类的传粉效率明显高于蝶类和蝇类。

植物生长延缓剂对百子莲开花的影响

采用不同浓度的多效唑(PP333),矮壮素(CCC)和比久(B9)处理盆栽百子莲。结果表明:PP333处理浓度为1000mg/L时,推迟始花期9d,浓度为200mg/L时,延长花期持续时间近6d;施用20000mg/L的B9推迟始花期3d,延长花期持续时间2d;施用2000mg/L的CCC提前始花期3d,缩短花期持续时间2d,花径缩小12.26%,植株全部开花;3种延缓剂均使百子莲最高净花率下降,花葶增粗,PP333与CCC处理使花葶矮化。

百子莲组培快繁与植株再生

以百子莲为试材,研究了百子莲的无菌播种、组培快繁及植株再生。结果表明:百子莲成熟种子最佳的消毒方法:70%酒精消毒1min,然后用0.1%HgCl2灭菌3min。将种子接种在不添加植物调节剂的MS培养基上,发芽状况良好;切取幼苗基部进行增殖培养,增殖的最佳培养基为MS+6-BA 4.0mg/L+NAA 0.1mg/L。最佳外植体为去根的无菌苗,最佳不定芽分化培养基为MS+6-BA 4.0mg/L+NAA 0.1mg/L,其不定芽分化率达92%。在1/2MS+IAA0.5mg/L培养基上,生根率达80%。驯化移栽后,其成活率达90%。

百子莲花期调控技术研究

以4年生盆栽百子莲为试材,研究了控温栽培和喷施外源生长调节物质对其开花的影响。结果表明:控温栽培百子莲花芽分化明显提前,花芽分化速率加快,变温处理组花期提前50—66 d,小花数量减少25.5%,花序直径缩短27.2%。生长素PP_(333)50 mg/L可使花期推迟12 d;矮壮素1 200 mg/L处理花期提前8 d,小花数量增加27.7%,植株高度缩短29.4%。本研究可为百子莲等观赏植物的定向花期调控提供科学依据。

遮光处理对大花百子莲叶片结构特征和光合特性的影响

在全光照、30%、60%和80%遮光条件下,对引种植物大花百子莲叶片结构特征和光合特性进行了研究。结果表明:遮光处理后,大花百子莲叶面积随遮光率增加而逐渐增加,叶片厚度和比叶重则随遮光率增加而逐渐减小。气孔器长度随遮光率增加有逐渐变大的趋势,而气孔密度的变化趋势却相反。同时,4种光强条件下,叶绿素含量随着遮光程度的提高不断增加,叶绿素a/b值有小幅下降,说明大花百子莲叶片能够适应隐蔽环境并逐渐向阴性植物特征转变;大花百子莲光饱和点均低于1000μmol·m-·2s-1,光补偿点均低于20μmol·m-2·s-1,这一结果与耐荫性植物的一般指标一致,表明大花百子莲在有限的光照条件下能最大可能地利用低光量子密度进行光合作用。

百子莲4个品种的核型分析

采用常规压片法对百子莲属(Agapanthus)中的4个品种A.praecoxssp.orientalis‘Big Blue’、A.comptoniissp.longitubus、A.praecoxssp.orientalis、A.praecoxssp.mini mus‘Storms River’进行了染色体数目观察及核型分析。结果表明:4个品种的染色体数目均为2n=30,且核型均为2B型。核型公式分别为:A.praecoxssp.orientalis‘Big Blue’:2n=2x=30=20 m+6sm+2 M+2st;A.comptoniissp.longitubus:2n=2x=30=18 m+10sm+2 M;A.praecoxssp.orientalis:2n=2x=30=16 m+12sm+2st;A.praecoxssp.mini mus‘Storms River’:2n=2x=30=12 m+14sm+2 M+2st。其核型不对称系数分别为59.67%、59.70%、62.90%和63.30%。

百子莲种子发育生理生化特性

为了解引种植物百子莲种子发育过程中生理生化特性,有针对性地进行种子繁殖,采用测量观察和生理试验方法,对种子长度、质量、含水量和种子中淀粉、可溶性蛋白质以及过氧化物酶、多酚氧化酶、α-淀粉酶的质量分数进行测定,结果表明:百子莲种子发育前2周种子生长量最大;种子干质量在授粉后42d趋于稳定。淀粉在种子发育初期积累迅速,总体上呈"上升—下降—上升"的趋势;可溶性蛋白质质量分数呈逐渐上升趋势;可溶性糖质量分数呈逐渐下降趋势。淀粉质量分数、可溶性蛋白质质量分数与种子干质量、种子大小呈显著正相关;可溶性糖质量分数与淀粉质量分数、种子干质量、种子大小呈显著负相关。POD、PPO、α-淀粉酶的质量分数在种子发育过程中变化显著,POD、PPO活性与可溶性蛋白质质量分数呈显著正相关;α-淀粉酶活力与种子大小呈显著正相关。

百子莲组织培养及植株再生研究

以百子莲花蕾为外植体,成功建立了其离体再生体系。结果表明:百子莲花蕾在诱导培养基MS+6-BA 4mg/L+NAA 0.1mg/L可分化出不定芽;在MS+6-BA 2mg/L+NAA 0.2mg/L+GA_3 0.1mg/L培养基上,百子莲不定芽增殖倍数可达到5.07;百子莲不定芽适宜的生根培养基为1/2MS+NAA 0.1mg/L+AC 0.1g/L,生根率可达100%,且百子莲组培苗移栽1个月后成活率可达到95%以上。

大花百子莲的开花物候与生殖特性

连续2年对引种植物大花百子莲在中国上海市人工种群的开花物候、结实情况进行观测记录，从不同水平分析了大花百子莲的开花物候对其生殖的影响。结果显示：（1）大花百子莲在引种地的开花时间为6月初至7月末；种群花期历时40d左右，单株花期在14～31d波动，单花寿命主要为2～3d；2年的开花振幅平均在6朵·株^-1·d^-1左右，花朵开放百分率值在3．69％～4．87％左右，平均开花式样为11～17朵。（2）大花百子莲种群内2007年比2008年的各项开花物候指标均提前6～9d；种群开花进程为渐进式的双峰曲线；种群花期重叠时间较长，2年的平均开花同步指数分别为0．663、0．695；植株个体相对开花强度主要分布频度为50％～70％。（3）开花物候指数与座果率的相关分析表明，始花时间与开花数目、座果数、花期长度呈显著负相关关系，开花数目与座果数、花期长度以及花期长度与座果数均呈显著正相关关系，同一花序内单花所发育成果实的数量与单花开放时间呈极显著负相关关系。研究表明，大花百子莲始花时间早的植株比始花时间晚的植株花期更长，开花数目多的植株比开花数目少的植株花期更长，花期长的植株比花期短的植株座果率更高；而且在同一花序上，越早开放的单花其结实的可能性越大。作为引种植物，大花百子莲开花物候年度间具有相似性，说明其在引种地可以适应环境压力，形成稳定的开花时间与开花模式；较长的花期重叠和大量的开花数目可以吸引较多的传粉者访问，为其生殖成功奠定了良好基础。

太空搭载对百子莲SP_1代生长特性的影响

利用太空搭载百子莲DBH、BB、DB早花、DB大花4个品种的种子,通过盆栽试验观测其SP1代搭载效应。结果表明,搭载后DBH、DB早花的出苗率极显著提高,BB的出苗率显著提高,而DB大花的出苗率受空间条件抑制为0;BB的株高显著增高,DB早花的叶长、叶最大宽度、冠幅显著减小;BB、DBH分蘖数增加而DB早花减少,BB、DBH、DB早花的叶片、茎干、根鲜重均大于地面对照,但干重均低于地面对照。

百子莲的花蜜分泌节律及传粉效率影响因素的研究

对百子莲的花蜜分泌节律及影响百子莲昆虫访花行为的因素进行了分析和检测。结果发现：百子莲的花蜜存在2次分泌现象，花蜜分泌速率及花蜜常备量均在开花第2天达到最大值。花蜜含量糖为21．80％～36．14％。去雄和切除花瓣试验表明：百子莲的主要传粉报酬为花蜜，其在诱导昆虫传粉中起主要作用。昆虫的访花活动与开花式样有一定关系，10～15朵花是百子莲有较好传粉效率的开花式样。

利用正交设计优化百子莲农杆菌转化条件的初探

利用正交试验设计,以百子莲胚性愈伤组织为受体材料,通过GUS染色确定遗传转化率,对农杆菌介导的百子莲遗传转化体系进行了优化。结果表明,百子莲遗传转化优化体系为:愈伤组织预培养7 d、菌液浓度(OD600)为0.9、侵染时间为5 min、预培养培养基中乙酰丁香酮(AS)的浓度为50μmol.L-1、侵染菌液中乙酰丁香酮(AS)的浓度为100μmol.L-1。在优化的转化条件下,可提高农杆菌EHA105菌株介导的百子莲愈伤组织遗传转化率。