红肉火龙果传粉生物学研究及自交不亲和相关基因初步克隆分析

发布时间：2019-08-09 08:14

【摘要】：本论文以红皮红肉和红皮白肉火龙果品种为研究材料,对火龙果授粉特性进行研究,包括红肉火龙果开花生物学特性、影响花粉萌发和花粉管生长的因素、不同品种花粉特性、花粉贮藏条件,并调查不同品种自交和异交结实特性;观察花粉在花柱中的萌发伸长情况,明确红肉火龙果自交不亲的模式,初步克隆与自交不亲和相关的S基因。以期为火龙果授粉树合理配置、自交亲和育种亲本选配提供依据,为今后火龙果自交不亲和深入分子机理研究奠定基础。主要结果如下:(1)火龙果花期5-7个月,一年有11-14批花,花在晚上开放,单花开放时长为12-14 h。红肉火龙果从花蕾初现观察至果实成熟共历时48 d。自交亲和品种和自交不亲和品种在花的形态结构上存在差异,自交不亲和品种柱头裂片较少,柱头突出;而自交亲和的品种柱头裂片较多,柱头被花药包围。(2)火龙果花粉呈圆形直径80μm以上,属三孔沟类型。不同火龙果品种花粉大小存在差异,所研究6个品种中,大红和红水晶花粉最大,白肉、粤红、莲花红及石火泉花粉居中。不同品种间单药花粉量有所差别,花粉数量最多的是粤红品种其次是石火泉品种,二者花粉数量显著多于花粉数量最少的白水晶品种。白水晶品种在花粉大小、花药花粉数量上均是待测品种中最低的。(3)火龙果花粉萌发具有群体效应,适当的花粉密度有助于提高花粉萌发率。离体条件下,花粉萌发及花粉管生长10 h之后趋于稳定。花粉萌发温度范围比较广,最适萌发温度为25℃-28℃。花粉离体萌发率高低与自交亲和强度有关,自交不亲和性强的花粉萌发率低。(4)蔗糖、硼酸和pH值三因素均对火龙果花粉离体萌发和花粉管伸长产生极显著影响,因素间存在交互作用。其中,对花粉离体萌发率的作用大小表现为硼酸×蔗糖蔗糖蔗糖×pH硼酸硼酸×蔗糖×pHpH硼酸×pH,对花粉管长度影响程度为蔗糖pH硼酸×蔗糖硼酸硼酸×pH蔗糖×pH硼酸×蔗糖×pH。促进花粉萌发的最佳组分为500 mg/L硼酸+25%蔗糖,pH 6.5,促进花粉管伸长的最佳组分为300 mg/L硼酸+20%蔗糖,pH 7.5。(5)不同火龙果品种花粉活力相差较大,大红最高(80.7%),石火泉花粉活力最低(25.9%)。不同保存方法对火龙果花粉活力影响不同。常温干燥12 h后花粉失活,置于4℃冰箱保存的花粉表现为花粉活力先降低再回升的趋势。火龙果花粉活力变化可能与光照、湿度、温度等因素有关。(6)利用自交亲和程度不同的品种为父本,对3个自交不亲和品种红水晶、莲花红、粤红进行异花授粉,结果表明自交亲和性越高的品种做父本,结果率越高。同时,火龙果异花授粉坐果率与花粉萌发力存在联系,花粉萌发力越强坐果率越高。(7)火龙果自交后花粉能在柱头萌发但在花柱内伸长受阻,属于配子体自交不亲和类型。与花粉管发育情况相对应的是,通过授粉实验结果显示红水晶及粤红2个品种自花授粉几乎不能坐果,二者的异花授粉坐果率远远高于自花授粉的坐果率。自花授粉花粉管长得比较慢,可能是导致火龙果自交不亲和的一个重要原因。(8)在火龙果花柱、花粉中克隆得到S-RNase基因、F-box基因。分别对得到的2个基因进行生物信息学分析,预测结果显示S-RNase基因编码的蛋白理论分子摩尔质量为25.57 kD,等电点pI为9.31,半衰期大于20 h,属于稳定蛋白,其氨基酸序列含有2个保守的功能域。F-box基因编码的蛋白理论分子摩尔质量为40.70 kD,等电点pI为5.19,半衰期大于20 h,属于不稳定蛋白,其氨基酸序列是一个保守结构域。
【图文】：

现蕾,开花后,过程观,开花结实

图 2-1 红仙蜜品种开花结实过程观察（A：现蕾后第 2 d；B：现蕾后第 6 d；C：现蕾后第 9 d；D：现蕾后第 13 d；E：开花后第 2d；F：开花后第 15 d；G：开花后第 28 d；H：开花后第 31 d 果实成熟）Fig. 2-1 Pitaya flowering process observation of Hongxianmi(A:After the first day of buds; B: 6 days after bud; C: 9 days after bud; D: 13 days after bud; E: 2days after flowering; F: 15 days after flowering; G: 28 days after flowering; H: fruit ripening on day31 after flowering)2.4.1.3 花部形态特征观测火龙果花单生于茎的刺座，呈漏斗状，子房下位，，由花托、瓣状萼、花萼、花瓣、雄蕊群和雌蕊组成为完全花，长 28-31 cm，宽 10-14 cm（表 2-2），花盛开后的直径为 25-30 cm。白肉火龙果花的萼片整片是青绿色的，红肉品种萼片尖端为紫红色。花托及花托筒密被黄绿色披针形的鳞片，花托中央部分凹陷并与花被、

花粉形态,花粉,火龙果

第二章红肉火龙果传粉生物学研究2.4.2 花粉特性及其离体萌发2.4.2.1 花粉形态观察发育正常的火龙果花粉成熟时分散，花粉粒只有一个单细胞组成为单粒花粉，在普通光学显微镜下观察到花粉表面光滑，二维形状为圆形（图 2-2A）。花粉的赤道面上均匀地分布着三个沟，属于三孔沟类型，花粉萌发时花粉管从其中的一个萌发沟中长出（图 2-2B）。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S667.9

【参考文献】