中药桔梗杂种优势利用基础研究

优良种质是保证中药材质量稳定和可控的基础,但中药材品种选育工作非常薄弱,迫切需要从方法、材料等方面创新研究。杂交品种能为中药材生产提供稳定整齐、优质高产、抗逆性好的优良种质,利用无性繁殖固定杂种优势研究在枸杞、地黄等药材获得了极大成功。但我国有性繁殖中药材杂种优势利用的研究还基本是空白,理论与实践研究均非常缺乏。本论文以我国重要中药材桔梗为对象,探索有性繁殖药用植物杂种优势利用需要解决的关键基础问题,为培育药材专用或药食兼用的优良桔梗杂交品种奠定基础。 1.研究证实桔梗自交高度亲和,无法利用自交不亲和性培育桔梗杂交品种,纠正了桔梗自交不亲和的错误认识。桔梗柱头最佳授粉期为花冠开裂后4-6d,而花药在开花当天,开裂散粉后枯萎,开始散粉时花粉活力81.4%,3d后降为27.6%,恰好错过柱头最佳授粉时间,雌雄蕊异熟及花粉寿命较短导致了桔梗天然自花交结实率很低。多年生植株天然自花交结果率只有4.8%,但采用人工授粉花期人工自株交结果率达62.7%,亲和指数达54.6。蕾期人工自株交结果率只有12.8%,亲和指数6.5,无法找到蕾期亲和指数大于10,而花期亲和指数小于1的植株。1年生植株试验结果与此相似。 采用荧光显微镜技术对桔梗人工授粉后雌蕊上花粉粒的萌发及花粉管的生长过程与萌发部位进行观察研究,进一步证实了上述结论:(1)无论自花授粉,自株花授粉还是异株花授粉,柱头开裂后柱头内授粉,授粉1h花粉粒均能大量萌发出花粉管,花粉管在授粉24h到达子房,从萌发速率来看,异株花>自株花>白花授粉。(2)无论白花授粉,自株花授粉还是异株花授粉,柱头外授粉花粉粒均不萌发。 2.首次发现了桔梗的雄性不育材料,系统研究表咀,不育株的雄性不育性可以稳定表现、遗传和保持,奠定了利用雄性不育培育桔梗强优势杂交品种的理论和物质基础。不育材料主要表现为花药瘦小、枯萎,基本没有或只有少数无生活力的花粉粒。2004年、2005年对原始不育株,不育株测交后代株系观察表明,桔梗雄性不育可以稳定遗传;雄性不育材料的雌性生殖器官发育正常,可以接受外来花粉受精结实。雄性不育材料及测交后代的形态、经济性状与正常株相似。15株原始不育株的测交后代株系育性分离比例(可育株:不育株)有2种,分别为1:3以下,或1:4以上,前者为细胞核雄性不育(GMS)类型,如JA78,后者为细胞质(CMS)雄性不育类型,如JA162、JA162与JA71、JA88测交后代中,仍几乎全部为不育株,不育株的不育性得到有效保持,有望分别培育成为