牡丹与芍药远缘杂交育种技术

牡丹远缘杂交的不亲和性及杂种的不育性等技术难题,使牡丹远缘杂交仍存在较大的难度。因此,进一步研究牡丹、芍药远缘杂交不亲和的机制,探讨克服杂交不亲和性及杂种不育性的有效措施。本文从育种目标的确定、杂交组合的确定、育种材料准备、人工杂交、种子采收、播种、优良单株选择等方面介绍牡丹与芍药远缘杂交育种技术,以助于人们更有效地利用远缘杂交技术获得更多的远缘杂种,丰富牡丹种质资源,扩展生物的遗传多样性,培育出更多的花期晚、花色纯正的牡丹品种。     

授粉方式对牡丹和芍药远缘杂交受精前障碍的影响

【目的】探寻克服牡丹与芍药远缘杂交受精前障碍的授粉方式,为克服牡丹、芍药远缘杂交不亲和提供理论依据。【方法】以芍药品种粉玉奴(Paeonia lactiflora‘Fenyunu’)为母本,牡丹品种凤丹白(Paeonia ostii‘Fengdanbai’)、洛阳红(Paeonia suffruticos a‘Luoyanghong’)为父本分别进行远缘杂交,采用常规授粉、延迟授粉、重复授粉、切割柱头授粉和蒙导授粉5种不同授粉方法,对授粉后花粉萌发及花粉管伸长过程进行荧光显微观察,研究母本心皮形态学特征,统计杂交组合结实率。【结果】杂交组合粉玉奴×凤丹白、粉玉奴×洛阳红采用重复授粉、蒙导授粉、延迟授粉的效果均优于常规授粉,在花粉萌发量、花粉管伸长及单花结实率方面表现为延迟授粉重复授粉蒙导授粉常规授粉切割柱头授粉,说明延迟授粉对于克服受精前障碍效果最佳,为最佳授粉方式。切割柱头授粉虽效果不佳,但对克服受精前障碍有一定影响。【结论】在牡丹、芍药远缘杂交育种中,可以采取延迟授粉的方法,减缓甚至克服母本柱头或花柱对异源花粉萌发及花粉管生长的抑制,克服受精前障碍,提高育种效率。     

芍药与牡丹远缘杂交花粉萌发与花粉管生长行为观察

以探明牡丹与芍药远缘杂交结实率低的原因为目标,以芍药‘朱砂判’为母本,以牡丹‘凤丹白’、‘岛大臣’、‘正午’、‘姚黄’为父本,并以芍药品种‘Kansas’为对照父本进行人工杂交,采用培养液培养法测定父本花粉萌发率,用苯胺蓝染色法,在荧光显微镜下观察父本花粉在母本柱头上萌发及花粉管生长的过程。结果显示:‘朱砂判’在开花第4天为最佳授粉期;离体状态下花粉萌发率由高到低为‘Kansas’、‘岛大臣’、‘凤丹白’、‘姚黄’、‘正午’;‘岛大臣’及‘Kansas’作父本的组合花粉管能够到达子房,其他组合花粉管都未到达子房,并观察到一些异常的花粉管形态,花粉管生长过程中还伴随着一系列胼胝质反应。表明受精前障碍是影响牡丹与芍药组间远缘杂交的主要原因之一。      

牡丹芍药组间远缘杂交胚珠拯救研究

为了研究牡丹芍药杂交胚珠离体萌发中的影响因素,分别用芍药粉玉奴’和牡丹‘凤丹白’为亲本进行远缘杂交,人工授粉后第9 d,10 d,11 d,12 d,13 d,14 d,15 d剥取整排胚珠,接种于不同的初代培养基上,在常规培养条件下进行初代培养,而后转入不同处理的继代培养基上继续培养。在常规培养条件下培养原代培养物,并在具有不同处理的继代培养基上继续培养。结果显示,胚珠的胚龄明显影响离体培养效果,但在后续继代培养中材料相继全部死亡。在不同培养基筛选中,发现正交胚珠初代培养45 d后,培养基MS+NAA 0.5 mg·L-1+IBA 0.2 mg·L-1或IBA 0.5mg·L-1的胚珠萌发指标相对较好;反交胚珠初代培养60 d后,培养基MS+NAA 0.5 mg·L-1+IBA 0.2 L-1或IBA 1.0mg·L-1胚珠萌发指标相对较高。     

4个芍药品种与3个牡丹品种的远缘杂交结实特性研究

开展芍药与牡丹远缘杂交研究对于保障我国芍药产业的可持续发展具有重要意义。本研究以课题组前期筛选出的4个结实率较高的芍药品种为母本,以3个牡丹品种为父本,设计12个杂交组合,以饱满种子数、结实心皮率、百粒重等作为评价指标,对比筛选各杂交组合的结实情况。结果如下:筛选出杂交亲和性高的4个组合,分别为‘紫凤羽’ב月宫烛光’、‘紫凤羽’ב层中笑’、‘紫凤羽’ב花王’、‘矮粉1号’ב层中笑’,其每果饱满种子数分别为16.50、12.00、9.13、2.57粒,结实心皮率分别为52.50%、60.00%、47.06%和73.68%。本研究结果对于进一步培育芍药属新品种具有重要的指导价值。     

牡丹与芍药的育种方法

阐述牡丹和芍药的育种目标,并介绍其育种方法,主要包括引种驯化、选择育种、倍性育种、杂交育种等方法,以供花卉种植户参考。     

牡丹、芍药繁殖与育种研究现状

该文综述了国内外牡丹、芍药的繁殖与育种研究现状 ,概括了从传统繁殖方式到现代快繁技术的研究进展 ,以及在引种和杂交育种方面的研究情况 .针对我国牡丹、芍药发展存在的主要问题进行了分析探讨 ,并提出了解决问题的几点建议     

牡丹与芍药对物候期感应的分析应用

芍药与牡丹的各物候期所需有效积温、临界天数、日均温的定性指标对花期影响特别显著,适时分析芍药与牡丹各生理阶段对环境因子的需求量,调节主导因子——温度,控制牡丹开花物候,做到按需供花,可打破自然花期的局限性。     

牡丹·芍药应用基础研究现状及展望

综述了有关牡丹、芍药研究的发展现状,并针对洛阳牡丹产业化发展存在的问题,提出了积极的对策。     

牡丹·芍药DNA提取方法研究

[目的]筛选一种适合牡丹、芍药基因组DNA的提取方法。[方法]以新鲜的牡丹、芍药叶片为材料,采用CTAB法和SDS法提取基因组DNA,通过紫外光谱分析法、琼脂糖凝胶电泳及PCR扩增等检测方法对牡丹、芍药基因组DNA的提取方法进行筛选。[结果]在牡丹、芍药基因组DNA的提取过程中,叶片内的酚类、色素、丹宁、糖类等物质与DNA结合,影响DNA的提取质量。在这两种DNA提取方法中,SDS法略好于CTAB法。SDS法DNA得率虽低,但其纯度高,去糖去蛋白等杂质比较干净,且在未加RNA酶的情况下,RNA污染较少,在进行PCR扩增时,能得到比较理想的产物。[结论]取材时间是影响DNA提取质量的关键因素之一。在提取牡丹、芍药基因组DNA时应该取完全展开的幼嫩叶片。     

芍药花精油化学成分及其抗氧化活性

【目的】研究不同采摘时间鲜芍药花精油的化学成分及其体外抗氧化活性,为适时采收、合理开发及利用芍药花资源提供科学依据。【方法】采用水蒸气蒸馏法提取日出前(06:00-07:00)和下午(17:00-18:00)采摘的芍药花精油,通过气相色谱-质谱联用技术对其化学成分进行分析鉴定,采用峰面积归一化法确定各组分的相对含量;测定质量浓度为20,50,100,150和200μg/mL芍药花精油溶液对DPPH自由基、ABTS自由基的清除效果,及对亚油酸脂质过氧化的抑制作用。【结果】从采摘于日出前的芍药花精油中共鉴定出35种化学组分,占精油总量的98.85%,主要成分为正二十五烷(21.14%)、正二十九烷(10.52%)、正二十三烷(9.30%)、棕榈酸(9.14%)、亚油酸(8.43%)、正二十四烷(6.74%)、3-十二烷基-2,5-呋喃二酮(4.13%)、正二十一烷(3.58%)、金合欢基丙酮(3.45%)、正二十六烷(3.21%)、香叶基芳樟醇(2.78%)等。从采摘于日出后经日晒的芍药花精油中共鉴定出27种化学组分,占精油总量的98.10%,主要成分为正二十五烷(22.54%)、棕榈酸(11.81%)、正二十七烷(10.27%)、正二十三烷(8.28%)、六氢金合欢基丙酮(8.80%)、金合欢基丙酮(7.35%)、正二十四烷(6.07%)、正二十六烷(3.96%)、正二十一烷(3.90%)、β-4,8,13-杜法三烯-1,3-二醇(3.40%)等。精油体外抗氧化活性结果表明,芍药花精油对DPPH自由基和ABTS自由基具有一定的清除能力,同时对亚油酸脂质过氧化具有一定的抑制作用,且体外抗氧化作用随着精油质量浓度的增大而增强。【结论】芍药花精油化学成分较丰富,且具有较好的体外抗氧化活性,在食品香料和医药方面具有较高的开发利用价值。     

大花黄牡丹二次枝对结实率的影响及胚珠败育生理机制研究

【目的】研究大花黄牡丹二次枝生长对结果率和结实率的影响,以及败育胚珠的发生时期和胚珠败育的生理机制,为大花黄牡丹日后的引种栽培及人工调控结实提供参考。【方法】以河南省洛阳市栾川县引种栽培的大花黄牡丹为试验材料,于2019-2021年连续3年在花果期进行二次枝发育与果实发育的田间控制试验,按照花蕾和二次枝处理的不同,分为A、B处理组和对照,其中A组保留不同花蕾,去除所有二次枝;B组保留所有二次枝,去除不同花蕾;对照组保留所有花蕾和二次枝,统计各处理的结果率和结实率;在花后12~50 d定期采集胚珠,对比分析正常胚珠与败育胚珠不同时期的生理生化指标（可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白含量以及超氧化物歧化酶（SOD）活性）和内源激素（生长素（IAA）、赤霉素（GA₃）、玉米素核苷（ZR）含量以及脱落酸（ABA））差异。【结果】1）花后10~30 d是大花黄牡丹果实的生长高峰期,也是胚珠败育主要发生时段;花后13 d正常胚珠与败育胚珠外部形态差异明显。2）A组中,保留所有花蕾的植株结实率均较高,且高于对照组;B组中,多数去除花蕾处理组结实率高于对照组,其中仅保留最下方侧花处理结实率最低。3）花后13~14 d,大花黄牡丹正常胚珠中可溶性糖含量升高,同时期的败育胚珠中可溶性糖含量降低;花后12~13 d,败育胚珠中淀粉含量最低,之后持续上升,而正常胚珠花后14 d时淀粉含量最高,之后迅速下降;花后13 d,败育胚珠可溶性蛋白含量最低,正常胚珠可溶性蛋白含量最高,花后13~15 d,败育胚珠的可溶性蛋白含量先升高后降低,正常胚珠的变化趋势与之相反;花后13~50 d,大花黄牡丹正常胚珠和败育胚珠的SOD活性总体呈上升趋势,且正常胚珠的SOD活性始终高于败育胚珠。4）花后13~20 d,大花黄正常胚珠中的IAA、GA₃、ZR含量,以及（GA₃+IAA+ZR）/ABA、GA₃/ABA和IAA/ABA均明显高于败育胚珠,ABA含量和ABA/（GA₃+IAA）低于败育胚珠。【结论】大花黄牡丹二次枝、侧花与顶花之间的竞争会导致胚珠败育,适当摘除二次枝或侧花可提高结实率;可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白含量及SOD活性低是导致胚珠败育的生理原因;此外,胚珠败育也与胚珠内源激素异常有关。     

利用iTRAQ技术和转录组筛选芍药属远缘杂交不亲和基因

【目的】远缘杂交育种是目前牡丹、芍药品种改良和育种的主要方法,而远缘杂交不亲和一直是制约其快速发展的主要因素。本研究从牡丹、芍药远缘杂交授粉后不亲和应答相关的柱头差异蛋白与转录组方面深入研究,揭示牡丹、芍药远缘杂交不亲和的分子机理,为杂交育种提供理论依据。【方法】以芍药‘粉玉奴’自交、芍药‘粉玉奴’与牡丹‘凤丹白’杂交为供试材料,在授粉后24 h采取柱头,分别进行同位素标记相对定量(iTRAQ)和转录组技术分析。对所获得的蛋白和转录组数据进行生物信息学分析,并对其中可能与远缘杂交不亲和相关的基因进行定量PCR验证。【结果】利用iTRAQ技术分析牡丹、芍药远缘杂交后柱头中蛋白质的表达差异,共鉴定到685个差异蛋白,富集到了188条通路,其中显著富集的Pathway有18条。与不亲和授粉相关代谢通路有RNA降解、钙信号途径、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase signaling pathway,MAPK)信号途径、磷脂酰肌醇信号系统。在RNA降解代谢通路中,烯醇酶(Enolase)、热休克蛋白DnaK(HSP70)及病菌抗原(GroEL)均...     

芍药根茎芽发育及更新规律的形态学研究

对芍药根茎性质及根茎芽发生、发育及成枝规律进行动态观察研究,为揭示芍药营养繁殖特性,提高营养繁殖效率提供理论指导。结果表明:芍药根茎是芍药的地下短缩茎,节间产生不定根,节上有芽,属于腋芽类型。根茎以根茎芽来实现每年更新生长,最终呈现合轴分枝形态。根茎芽的叶元呈现:鳞片-茎节-侧芽-叶-茎节-腋芽的依次发生模式,从第5枚鳞片原基开始叶元由交互对生向螺旋状着生状态转变,并一直持续到花瓣原基形成。叶片同株异型,叶原基呈向顶式发育,而花原基呈向基式发育。通过越冬状态下的侧芽的发育状态观察,初步确定了根茎的茎节范围,根茎顶部1~2枚根茎芽在第2年春天萌发成茎,其余根茎芽则随根茎的生长发育长期处于休眠状态。越冬状态下,顶芽顶端分生组织进入雌蕊原基分化期,顶部4~5枚腋芽进入花瓣原基分化期,而其余腋芽处于原基初始发生状态而生长停滞,从而形成一茎多枝。     

牡丹开花和衰老期间乙烯及脂质过氧化的研究

研究了牡丹在自然开花和衰老过程中乙烯和乙烷的产生,及脂质过氧化水平的变化。结果表明,显色后花径和花质量迅速增加,盛开达到最大值;乙烯和乙烷释放量有明显的跃变高峰,且乙烷高峰出现的早;ＳＯＤ 活性在盛花后迅速下降,Ｏ－·２ 产生速率和ＭＤＡ 含量迅速上升。并且认为乙烯的大量产生和脂质过氧化的增加是牡丹花衰老的重要生理原因     

芍药内外花瓣发育形成相关基因片段的生物信息学及组织表达分析

为揭示芍药内外花瓣形成的分子机制,以托桂型芍药品种‘紫凤羽’为材料,利用转录组测序筛选调控芍药花型发育的关键基因序列片段,首先通过生物信息学方法分析基因片段的蛋白结构与功能以及亚细胞定位,其次利用qPCR检测基因在花瓣中表达情况。结果显示,测序筛选出2个关键基因——AGAMOUS(AG)和MADSbox protein2(MADS2),蛋白分析表明两者均为脂溶亲水性不稳定蛋白,均无剪切信号肽和跨膜结构,为非分泌蛋白,二级结构均以α螺旋(Alpha helix)为主,三维结构模型极为相似,并且包含1个相同的保守功能域—MADS,很少信号肽分泌途径上;qPCR检测显示内瓣AG与MADS2表达量均极显著高于外瓣(P0.01)。芍药AG和MADS2蛋白结构功能、表达水平差异均存在一定的相似性,推测两者可能在芍药花瓣形成过程中发挥相同的生物学功能。     

外源GA3与低温处理对芍药种子萌发和幼苗生长的影响

芍药种子具有“双休眠”特性,自然播种萌发率低,生长周期长。试验对‘朱砂判’种子进行了GA₃和低温处理,研究其对促进种子萌发和幼苗生长的效果。结果表明,GA₃能够解除种子下胚轴休眠并促进生根,其中100 mg·L^-1GA₃处理的生根率与生根质量最好,生根率最高为41.33%;低温结合GA₃处理不同主根长度的种子,对解除上胚轴休眠和促进幼苗生长均具有显著性影响,当主根长度＜3 cm时,低温（4℃）4 周后500 mg·L^-1GA₃的处理最有利于种子萌芽与幼苗生长,萌芽率最高为96.67%;这种组合处理还可以促使芍药种子从播种到萌发所需时间缩至48 d。     

芍药PlFLS基因生物信息学分析及对拟南芥的遗传转化

【目的】探讨类黄酮合成途径关键基因黄酮醇合酶基因(FLS)在芍药Paeonia lactiflora花色调控中的作用。【方法】克隆获得芍药Pl FLS基因,对其进行生物信息学分析,构建Pl FLS基因的过表达载体,通过农杆菌介导的Floral-dip法进行拟南芥遗传转化研究。【结果】生物信息学分析表明,芍药Pl FLS基因氨基酸序列与茶树相似性较高,存在2个功能结构域,但不存在信号肽位点。芍药Pl FLS蛋白预测模型揭示了其蛋白三级结构中存在1个2–氧代戊二酸配体,并与多条肽链相连接。试验成功获得了转Pl FLS基因纯合拟南芥植株,GUS染色和PCR鉴定证实了目的基因已经整合转基因植株基因组,q RT-PCR分析显示,相对于野生型,Pl FLS基因在遗传转化植株中显著高表达(P0.05)。色谱分析结果显示,转Pl FLS基因拟南芥植株叶片中花黄素含量显著增加(P0.05)。【结论】成功构建转Pl FLS基因拟南芥,并证明Pl FLS基因可以显著影响拟南芥类黄酮合成途径。     

不同生境条件下凤丹生长及光合特性比较

设置林下(郁闭度0.6)和空旷地两种生境,比较不同生境下凤丹生长及光合特性,探讨凤丹优化栽培的合适生境.结果表明:林下生境的凤丹冠幅面积、一级分枝数、单株挂果量及单位冠幅面积挂果量均优于空旷生境,而前者树高略低于后者.林下生境的凤丹叶绿素a和叶绿素b分别高出空旷生境的103.53%和122.86%,差异具有统计学意义(p0.05).在光合日变化规律方面,林下生境的凤丹净光合速率呈现明显的"单峰"曲线,而空旷生境下的呈不明显"双峰"曲线,总体上前者高于后者;前者胞间CO_2浓度和蒸腾速率低于后者而气孔导度无明显变化趋势;林下生境的光能利用效率和水分利用效率普遍显著高于空旷生境.林下生境因存在一定程度的遮荫,阻挡了夏季强光对凤丹的不良影响,同时也减少了林下的光合有效辐射,但凤丹自身的特性或适应性使得光能和水分利用率高,净光合速率高,有机物合成多,分枝多,植物长势好.     

凤丹胚乳内源抑制物质活性及其成分的GC-MS鉴定

【目的】研究凤丹种子胚乳中内源抑制物质活性及其成分组成,为了解其休眠机理提供参考。【方法】采用系统溶剂分离法,分离萃取凤丹胚乳中的内源抑制物质,对4种有机溶剂(石油醚、乙酸乙酯、乙醚、甲醇)萃取液和水相进行白菜种子发芽试验,确定发挥抑制作用的优势组分,并对其成分进行GC-MS分析。【结果】凤丹种子胚乳各有机溶剂萃取液对白菜种子发芽率和幼苗苗高生长、根长生长均有不同程度的抑制作用,但抑制物质活性存在一定差异。4种有机溶剂萃取液中抑制作用最强的是乙醚组分,其次是甲醇组分,再次是乙酸乙酯组分。利用GCMS方法从乙醚组分中共检出6种物质,主要为乙酸(66.661%)、甲酸(25.996%)、乙酐(2.399%)、苯酚(2.217%)等;从乙酸乙酯组分中共检出11种物质,主要为乙酸(56.343%)、甲酸(14.772%)、DL-3-乙基乙酸丁酸酯(6.266%)、乙酐(4.834%)等;从甲醇组分中共检出33种物质,主要为苯甲酸(32.631%)、1,3-二羟基丙酮(10.997%)、5-羟甲基糠醛(8.964%)、乙酸(5.751%)等;这些物质中被证实有抑制活性的是乙酸和苯甲酸;GC-MS检出物主要为有机酸类、酮类、酯类和醛类等,不同组分中相对含量高的均为有机酸类物质。【结论】乙醚萃取液中的化合物可能是导致凤丹种子萌发受抑制的主要物质。