多叶斑叶兰繁育系统与传粉生物学研究

为探讨多叶斑叶兰(Goodyera folisa)的繁育系统与传粉生物学特征,对其开花物候、花粉活力与柱头可授性、人工授粉、花的挥发性成分以及昆虫传粉行为进行了研究。结果表明,多叶斑叶兰的唇瓣黄色,萼片白色或白色带红褐色;单花花期为(9.4±0.8)d;花粉在开花后第1天具备活力,柱头在开花后第2天具备可授性,花粉活力和柱头可授性都在开花后第5天达到峰值。去雄套袋和不去雄套袋都不能结实,人工自花授粉、同株异花授粉和异株异花授粉的结实率分别为93.3%、95.0%和96.7%,自然结实率为43.3%。花朵的主要挥发性成分为1-辛烯-3-醇、3-辛醇和N,N-二甲基甲酰胺。多叶斑叶兰传粉者为中华蜜蜂(Apis cerana)。多叶斑叶兰具有自交亲和能力,但在自然界不具有主动自交现象,必须依赖中华蜜蜂传粉,花色及花香气味为吸引传粉者的主要因素。

多叶斑叶兰花蜜特征和分泌规律及其对昆虫访花的影响

为探讨多叶斑叶兰(Goodyera foliosa)花蜜体积和成分的变异性,及其对传粉昆虫的影响,采用毛细管法、折光仪和高效液相-蒸发光法对一天内不同时间段单花花蜜体积、总糖浓度和可溶性糖成分及含量进行检测,用摄像机对其传粉昆虫访花行为进行观察。结果表明,单花花蜜体积在10:00达到最大[(7.19±2.29)μL,n=10],糖浓度在16:00达到最大[(25.85±1.83)%,n=10]。花蜜中的主要可溶性糖为果糖和蔗糖,果糖在上午10:00含量达到最高(78.310 mg/g);蔗糖在下午16:00含量达到最高(247.600 mg/g)。中华蜜蜂(Apis cerana)访花时间为每天9:00-15:00,访花高峰期在10:00-14:00;橘尾熊蜂(Bombus friseanus)访花时间为每天8:00-16:00,访花高峰期在10:00-12:00和16:00-18:00。因此,这两种传粉昆虫访花频率与多叶斑叶兰单花花蜜体积及糖浓度的变化有一定的相关性,它们更倾向于访问较高花蜜体积及糖浓度的花朵。多叶斑叶兰花蜜成分中蔗糖占优势,能有效吸引各种蜂类、蝶类和蚁类访花,且访问频率较高,中华蜜蜂和橘尾熊蜂能携带其花粉块,是主要的有效传粉昆虫。花形态和访花昆虫的体型大小的匹配,决定了是否成为有效传粉昆虫。

多叶斑叶兰繁殖体系建立及基于转录组的发育调控途径功能基因研究

多叶斑叶兰,是兰科斑叶兰属濒危野生植物、国家二级保护植物,具有极高的观赏和药用价值。多叶斑叶兰由于分布种群小,传播扩散能力弱,自然繁殖受到极大限制。以野生多叶斑叶兰茎段作为外植体,建立高效直接的植株再生体系。结合高通量转录组测序技术与生物信息学分析技术,深入挖掘参与多叶斑叶兰器官发育过程的功能基因。结果表明,Morel+2.0mg/L6-BA+0.5mg/LKT+1.0mg/LNAA+1g/L蛋白胨+25g/L蔗糖+7.0g/LAgar+1.0g/L活性炭+30g/L香蕉+50g/L土豆为最佳的芽诱导培养基;Morel+3mg/L6-BA+0.5mg/LNAA+0.5mg/LKT+0.01mg/LTDZ+2g/L蛋白胨+25g/L蔗糖+7.0g/LAgar+1.0g/L活性炭30g/L香蕉+50g/L土豆为最佳芽增殖培养基;1/2Morel+1.0mg/LIBA+0.1mg/LNAA+1g/L+花宝2号+25g/L蔗糖+7.0g/LAgar+1.0g/L活性炭+1g·L-1蛋白胨为最佳的生根培养基。转录组测序分析组装获得170688个Unigene,平均长度为584bp,N50为833bp。17352个Unigene比对注释到NR、Swiss-Prot、KOG、GO、KEGG数据库。野生苗与组培苗差异表达UnigeneGO与KEGG功能富集分析显示,Unigene主要参与调控植物激素信号转导、植物形态发育、次生代谢过程以及能量代谢过程等生物学功能。进一步分析获得511个参与植物器官发育调控相关的转录因子。成功建立了多叶斑叶兰种质资源保存与高效离体再生体系,结合高通量转录组学技术,获得全面完整的多叶斑叶兰转录组信息特征,为后期多叶斑叶兰快速扩繁、遗传转化以及功能基因鉴定、遗传发育及其调控机制研究奠定基础。