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观赏凤梨是以叶、花或果做观赏用的凤梨科植物的通称。其株型端庄秀丽、叶型优美、花色艳丽,具有很高的观赏价值和经济价值。开展观赏凤梨育种方法研究,培育具有自主知识产权的观赏凤梨新品种对推动我国观赏凤梨产业的发展具有重要意义。远缘杂交育种是观赏凤梨育种的重要方法,但由于杂种不活性的存在,经常导致远缘杂交育种失败。本研究以观赏凤梨属间杂种Vrieses‘Christiane’×Guzmaniadissitiflora幼苗以及种间杂种Guzmania‘Luna’×Guzmaniawottmackii red的种子为材料,系统研究了观赏凤梨远缘杂种不活性的表现、原因以及克服方法。主要研究结果如下:
1.种间杂种G.‘Luna’×G.wottmackii red和属间杂种V.‘Christiane’×G.dissitiflora均存在杂种不活性,但种间杂种和属间杂种不活性的表现不同。种间杂种G.‘Luna’×G.wottmackii red不活性主要表现为胚致死,即种子不能正常萌发形成幼苗,具体表现为无胚(无胚率36.50%)和胚夭亡(胚夭亡率32.73%)。属间杂种V.‘Christiane’×G.dissitiflora不活性表现为苗致死,即能形成幼苗,但幼苗在不同生长阶段死亡,不能形成成熟植株,具体表现为植株移苗后根系体积和表面积逐渐减少。当根系表面积和体积减少至正常根系的60%时,绿色叶片逐渐红化、黄化,最终植株枯萎死亡。
2.测定了V.‘Christiane’×G.dissitiflora杂种不活植株的根系表面积、根系体积、根系活力以及茎端激素含量。结果表明,在杂种不活中期,杂种不活植株根系表面积仅为杂种正常植株的33.47%,根系体积仅为杂种正常植株的30.13%,根系活力仅为杂种正常植株的16.56%。杂种不活植株茎端玉米素(ZT)含量(3.18μg/g)显著低于杂种正常植株(7.13μg/g)。表明苗期根系细胞分裂素合成受阻可能是导致杂种不活植株根系活力降低,并逐渐解体,最终导致杂种植株死亡的原因。
3.研究了喷施生长素、细胞分裂素和赤霉素对V.‘Christiane’×G.dissitiflora杂种不活植株生长的影响。结果表明,在杂种不活性早期分别喷施2mg/L生长素(IAA)、2mg/L细胞分裂素(ZT或6-BA)或混合激素(2mg/LIAA+2mg/L6-BA或2mg/LIAA+2mg/LZT)对克服观赏凤梨远缘杂种不活性是有效的,处理300d时,所有处理的植株存活率均为100%,植株生长健壮,根系表现正常;在杂种不活性中期喷施2mg/L6-BA对克服观赏凤梨远缘杂种不活性是有效的,处理300d时,植株存活率为75%,存活植株生长正常,其根系表面、积体积和活力与杂种正常植株没有显著差异。但喷施生长素和赤霉素无效。喷施2mg/LIAA300d时的植株存活率为22.2%,500d时为0.0%,喷施2mg/LIBA、2mg/L2,4-D或2mg/LNAA100d时植株全部死亡,对照植株(喷施H2O)在100d时全部死亡。
上述研究结果对进一步开展观赏凤梨远缘杂交育种以及杂种不活性机理研究具有一定指导意义。