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芡欧鼠尾草的成花关键因子调控及适生性研究
发布时间:2021-07-19   点击次数:276次

ω-3脂肪酸是人体维持各种正常生理功能的必需脂肪酸,它对神经系统发育和预防心血管疾病具有关键作用。目前ω-3脂肪酸的主要来源为深海鱼类和某些海藻,但产品中的海腥味影响了产品的品质,只能进一步深加工由此提高了生产成本。唇形科鼠尾草属的芡欧鼠尾草(Salvia hispanica L.)是已发现的富含ω-3脂肪酸的植物之一,且其种子可以直接食用。


由于其原产于热带,是一种严格的短日照植物,秋分后开始孕蕾,如遭遇低温,必定造成减产。因此,本研究以芡欧鼠尾草为研究材料,通过对其雌雄配子体发育过程的研究,了解芡欧鼠尾草的成花基础;通过光周期调控,激素调控等调控手段,对影响芡欧鼠尾草成花的各项因子进行研究,获得调节芡欧鼠尾草花期的最优技术;同时,通过多点环境气候数据采集和数学建模方法结合,进行芡欧鼠尾草适生种植区的预测,为芡欧鼠尾草产业化奠定理论基础。


通过这次试验,获得了以下研究结果:

1.芡欧鼠尾草大小孢子发育及雌雄配子体发生过程的研究芡欧鼠尾草是引进的物种,其遗传背景及花的发育过程是进行花期调控的理论基础。通过对芡欧鼠尾草成花各时期的显微结构观察,结果表明,芡欧鼠尾草雌蕊的结构为2心皮深裂成4室,每室生长着一个倒生的胚珠。珠心的孢原细胞分裂成一个造孢细胞和一个周缘细胞,造孢细胞发育成大孢子母细胞。大孢子母细胞经过2次减数分裂,生成大孢子二分体和大孢子四分体,大孢子四分体其中三个细胞退化,剩下的一个发育为成熟的功能大孢子。芡欧鼠尾草胚囊发育为蓼型,雌配子体的发育首先由功能大孢子发育为单核胚囊,通过3次连续核的有丝分裂,生成二核胚囊、四核胚囊和八核胚囊,进而形成成熟胚囊。芡欧鼠尾草有四枚雄蕊,花粉囊壁发育属双子叶型,由表皮、药室内壁、中层,绒毡层四层细胞构成。小孢子的发育时期分为小孢子母细胞减数分裂期,四分体期,单核小孢子期,2细胞花粉期,3细胞花粉期,花粉囊开裂期。小孢子减数分裂属同时型,成熟花粉粒属3细胞型并有6个萌发孔。


2.芡欧鼠尾草成花调控因子的研究芡欧鼠尾草在湖南地区成熟较晚,因种子还未完全成熟即与霜期相遇而影响产量。根据植物成花激素学说,日照时间、积温或逆境条件都能使植物体内激素的分布和水平发生变化导致花芽分化。不同浓度的ABA和6BA对芡欧鼠尾草的花期能产生影响,浓度为150mg/L的ABA和浓度为12.5mg/L的6BA能促进芡欧鼠尾草花芽的分化。在室内250L光照培养箱内实验过程中,得到芡欧鼠尾草光周期的阀值为光照11小时。但在250L光照培养箱中的光照强度不够,其生长势远不如室外。田间每日17:00-至次日8:00遮光处理能使植株提前开花,还需继续进行遮光处理直到自然条件下为短日照为止。


3.芡欧鼠尾草适生种植区的预测通过芡欧鼠尾草的省内五点栽培试验结果,获得其全生长期的农艺性状特征;运用Maxent生态位模型与地理信息系统(GIS)相结合的方法,用数学建模手段构建芡欧鼠尾草适生模型;采用ROC曲线分析法对适生性分析的结果进行精度检验,验证国内高产及最适生的区域,以缩小中试范围和缩短中试周期,加快产业化步伐。结合生态模型及实地实验结果表明,芡欧鼠尾草最适宜的生长地为云南省,其次为湖南省和江西省。

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