导　　师： 田惠桥

学科专业： G1001

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 厦门大学

摘　　要： 中国水仙(NARCISSUS TAZETTA VAR．CHINENSIS ROEM)只开花不结实，以无性繁殖来繁衍后代。至今，中国水仙品种稀少，新品种培育困难，而且存在种质退化、抗性减弱、品质下降等问题，严重影响了该花卉的进一步生产和发展。本文对中国水仙种质资源遗传多样性及其不育机理进行了研究，并对其花药进行培养，以期为中国水仙资源保护及育种提供理论依据和应用基础。研究结果如下： 1采用RAPD和ISSR分子标记，从DNA水平检测和分析了中国水仙主要栽培品种的遗传多样性及其亲缘关系，并对漳州、平潭、普陀和崇明4个主要产地的中国水仙种群共40个个体进行了遗传变异分析。在混合取样的中国水仙栽培品种中，33条RAPD引物和16条ISSR引物分别扩增出278和163条带，多态性条带比率分别为29.5﹪和38﹪。对于4个不同产地的中国水仙种群，16条ISSR引物共扩增出155条带。在物种水平上，多态位点百分率为40﹪，NEI’S遗传多样性和SHANNON’S信息指数分别为0.1276、0.1914：在种群水平上，多态位点百分率在14.84～30.48﹪之间，NEI’S遗传多样性和SHANNON’S信息指数分别为0.0754、0.1119。其中，种群内遗传变异占总遗传变异的59﹪，41﹪的遗传变异分布于种群间。4个种群中，以漳州种群的多态位点百分率最高(30.48﹪)，遗传变异最为丰富；崇明种群的多态位点百分率最低(14.84﹪)，遗传变异最少。上述结果表明，中国水仙资源的遗传多样性水平较低，生境和地理隔离对中国水仙种群遗传分化产生了一定程度的影响。基于研究结果，提出采用现代生物工程技术引进新种质选育水仙新品种的思路和保护中国水仙资源的重要性。 2中国水仙胚囊发生属于单孢型，由合点端的大孢子形成，仅约4.5﹪的胚珠中能形成7细胞8核的蓼型胚囊，而大多数胚珠中大孢子的产生和发育显示出各种异常现象。小孢子母细胞减数分裂十分异常，形成的小孢子大多数具微核，在随后的发育过程中生活力逐渐丧失，约25.7﹪的花粉能继续存活，并积累脂类物质。但成熟花粉离体萌发实验显示，只有3.4﹪的花粉能萌发，且仅1.3﹪的花粉管形态显示正常。因此，绝大多数的雌、雄配子体不能正常发育是中国水仙只开花不结实的一个重要原因。此外，自花和异花授粉试验表明，花粉在柱头上不能萌发长出花粉管是中国水仙有性生殖的另一个障碍。 3通过荧光显微观察、超微结构、TUNEL检测和DNA LADDER检测等多种细胞程序性死亡研究方法首次证实了三倍体植物中国水仙大部分小孢子的败育是由减数分裂异常导致小孢子染色体组受损而引起的细胞程序性死亡(PROGRAMMEDCELL DEATH，PCD)。相对动物PCD，有关植物PCD信号转导途径和分子机理研究尚处于探索阶段。本研究通过细胞免疫化学方法检测了在PCD中具重要作用，且高度保守的P53同源基因在中国水仙小孢子发育过程中的时空表达。结果显示，在发育异常的小孢子细胞核中检测到P53同源基因持续、强烈表达，而形态正常的小孢子一般没有检测到P53同源蛋白，说明P53同源蛋白可能在中国水仙小孢子基因组损伤反应和PCD过程中起重要作用。此外，还对小孢子发育过程中活性氧含量和主要抗氧化酶活性及表达进行了分析。结果显示，随着小孢子的发育，过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等主要抗氧化酶活性明显下降，且其表达也发生了明显变化，过氧化氢等活性氧含量明显上升。过量活性氧的积累伴随着小孢子PCD信号的出现，表明活性氧的积累与小孢子PCD的发生密切相关。 4首次在水仙属植物中开展花药培养研究。小孢子早期至中期的中国水仙花药在附加O．5—1 MGL<'-1>的2，4-D和0．5—2 MGL<'-1>的6-BA的MS培养基上，愈伤组织诱导率达71．8—80．6﹪。愈伤组织在添加3 MGL<'-1>6-BA的MS培养基上分化率达33．5﹪。通过对愈伤组织的切片观察和再生植株细胞学分析证实了花药再生植株为体细胞来源。进一步RAPD分析表明花药再生植株和供体植株具有良好的遗传一致性。花药培养不仅可作为中国水仙体外快速繁殖的一种有效新方法，而且为通过现代细胞工程、基因工程等手段改良水仙和创造新品种奠定了基础。

关 键 词： 水仙 中国 遗传多样性 不育机理 资源保护 育种

分 类 号： [S682.21]

领　　域： [农业科学] [农业科学]