水稻(Oryza sativa)穗部性状与产量直接相关,其相关基因的挖掘与功能解析对于保障国家粮食安全意义重大.以籼稻华占(HZ)和粳稻热研2号(Nekken2)及构建的120个重组自交系(RILs)为实验材料,测定了穗长、每穗粒数、结实率、柱头外露率及一次枝梗数等穗部性状.结合高密度分子遗传图谱进行QTL定位,结果共检测到31个QTLs,分别位于第1、2、3、4、5、6、10和11号染色体上,其中2个位点的LOD值分别高达5.45与5.28.通过分析筛选QTL区间内可能影响穗部性状的相关基因,并利用qRT-PCR进行基因表达检测,发现LOC_Os05g05490、LOC_Os05g06150、LOC_Os03g11700、LOC_Os03g12430、LOC_Os05g28720、LOC_Os05g30890、LOC_Os05g31740和LOC_Os02g17880在双亲间的表达水平差异显著.其中,前5个基因编码三角状五肽重复蛋白,而后3个基因编码糖基转移酶.研究挖掘到31个与穗部性状相关的QTLs,为进一步定位和克隆相关基因,从而选育高产水稻新品种奠定理论基础.

玉凤花属植物的花形态变异多样,分类学问题复杂.为筛选出该属关键的分类学特征,该文以鹅毛玉凤花和粉叶玉凤花为研究对象,利用体式显微镜和扫描电镜,观察、比较了它们的花结构和合蕊柱超微特征.结果表明:(1)两种玉凤花的花结构差异显著,尤其表现在侧花瓣裂片的有无、唇瓣3裂片形态、花距与子房的长度比.(2)合蕊柱超微特征在两个种间明显不同,表现在退化雄蕊、花药室外壁细胞、"花药室管"外壁细胞、"柱头枝"及其与蕊柱交界处的乳突等结构形态.(3)花粉小块外壁纹饰在种间不同,鹅毛玉凤花具网状花粉外壁纹饰,粉叶玉凤花则为棒状→网状的花粉外壁纹饰.该研究认为,侧花瓣裂片的有无、花距形态多变、花距与子房的长度比、花粉外壁纹饰类型等是玉凤花属物种鉴定的关键分类特征.在前人的研究基础上,该文补充并分析了粉叶玉凤花的花结构及合蕊柱的超微特征,不支持粉叶玉凤花独立于玉凤花属.

为了解圆齿野鸦椿的开花特性及繁育系统,本研究通过观测其花部特征、开花进程及访花昆虫特性,采用离体培养法和联苯胺-过氧化氢法分别测定花粉活力和柱头可授性,运用花粉/胚珠比(P/O值)、杂交指数(OCI值)、人工授粉试验等方法检测圆齿野鸦椿的繁育系统.结果表明,圆齿野鸦椿花期为5月中旬至6月初,其生殖枝聚伞花序的开花顺序为:由上至下,由内及外,单花花期约为1 d;两性花,花小,雄蕊5,偶见4或6,子房由3心皮合成,花部具有吸引传粉者的特性;花粉活力在散粉2 h后达到最大值,柱头可授性在花朵开放后不断增强;P/O值为255.70±46.50,OCI值为3.人工套袋试验表明,圆齿野鸦椿不存在无融合生殖,自然条件下结实率最高,但仅为48.76％,自花授粉的结实率均低于人工授粉,说明传粉者的不足导致传粉限制.综上判定圆齿野鸦椿繁育系统为兼性异交,自交可孕,需要传粉者进行传粉.

雌雄异株植物的性比问题一直是进化生物学的研究热点之一.为揭示杨柳科植物不同性比格局的内在机理, 从繁殖投入、种群密度和传粉效率等方面对贡嘎山两个海拔高度 (2 000和2 600 m) 上冬瓜杨和川滇柳的性别比例与繁殖投入进行对比研究.结果显示: (1) 低海拔下冬瓜杨和川滇柳雄雌性比 (M/F) 接近1:1平衡;而在高海拔区域出现性比失衡, 即杨树偏雄 (M/F=2.36, P=0.008), 而柳树偏雌 (M/F=0.62, P=0.033). (2) 冬瓜杨和川滇柳种群密度随海拔升高均明显下降, 但川滇柳密度显著高于冬瓜杨, 柱头接收花粉数量亦显著高于冬瓜杨. (3) 枝条水平上, 杨柳的总繁殖结构生物量 (花序干重+种子干重) 在两个海拔上都为雌株高于雄株;相对繁殖投入在低海拔时雌株高于雄株, 高海拔上冬瓜杨雌株高于雄株, 而川滇柳由于叶片的补偿生长, 包括更高的叶片生物量投入和光合能力, 导致相对繁殖投入雌雄间无显著差异.冬瓜杨雌株繁殖投入显著高于雄株, 雌株对高海拔更敏感, 因而高海拔时偏雄性.川滇柳的繁殖投入在海拔间无差异, 加之传粉效率较高, 可能容易产生花粉管竞争, 从而偏雌性.本研究发现较之低海拔, 贡嘎山上杨柳科植物在高海拔上叶与繁殖结构生物量权衡关系改变容易导致性比失衡, 未来需在分子水平上, 结合性别决定基因、性染色体和表观遗传学等进一步深入研究.

描述了自重庆市江津区四面山发现的荨麻科楼梯草属的一新组和三新种:(1)雌伞楼梯草组Sect.Gynosciadion具一新种,雌伞楼梯草Elatostema femineocymosum,其特征为雌花序为3～4回分枝的聚伞花序,无花序托和总苞,根据这些特征可与楼梯草属的其他组相区别;(2)圆微叶楼梯草E.gyronanophyllum,与对叶楼梯草E.sinense H.Schr(o)ter近缘,区别特征为此新种的叶较小,具较少二级脉,退化叶圆形或近圆形,雌总苞具12枚三角形苞片,雌花具2花被片,柱头扁球形;(3)正宇楼梯草E.zhengyuanum,与四面山楼梯草E.simianshanicum W.T.Wang近缘,区别特征在于新种的茎无毛,有时为营养茎,其叶片、钟乳体和托叶均较小,雌总苞的苞片呈倒披针状长圆形,在背面无鸡冠状突起.

对108份薏苡属种质资源的22个表型性状进行了多样性分析和分类.结果表明,全部材料涵盖了薏苡属的2个种和4个变种,除了花药色表现一致外,其他9个描述型性状(芽鞘色、叶鞘色、幼苗叶色、柱头色、幼果颜色、果壳色、喙的有无、总苞形状、总苞质地)的多样性指数在0.5519～1.6475之间,12个数值型性状(株高、着粒层、主茎粗、叶长、叶宽、总分蘖数、有效分蘖数、主茎节数、分枝节位、百粒重、粒长、粒宽)的变异系数范围为13.01％～60.09％.相关分析发现,大部分数值型性状间存在显著相关性,而主成分分析将表型性状分为5个主成分,累积贡献率为77.363％.聚类分析将108份资源划分为3个类群,类群Ⅰ主要分布在较高纬度地区,表现为植株矮小、叶片小、节数少和分枝节位低等特点;类群Ⅱ主要分布在中国的长江中下游、西南和南方地区及东南亚的较低纬度地区,表现为植株高度、茎粗、节数及叶片大小等表现中等、分蘖数偏低等特点;类群Ⅲ分布在中国西南地区,主要表现为植株茎秆高大粗壮、叶片大、节数多和分枝节位高、分蘖多、生物量大等特征.大部分材料均表现出比较明显的地域性和不同的表型特征,可以作为薏苡新品种选育和改良的优异亲本材料.

以天目山自然保护区人工栽培的濒危树种羊角槭(Acer yangjuechi Fang et P.L.Chiu)为研究对象,于花期观察了花部形态特征、单株与群体水平开花动态,分析开花与结实的关系,结果表明:1.羊角槭花杂性、顶生花序着生有雄花和两性花,两性花多位于花轴顶端,雄花位于侧生轴顶端或下部,花序雄花与两性花数量比为三角槭的2.6倍,羊角槭枝条两性花偏少;2.观察到两种形态雄花,Ⅰ型雄花子房微型、柱头极度短缩呈黑点状、花盘较平,Ⅱ型雄花子房退化成一团白色绒毛,2裂柱头隐现,花盘较厚、辐射状凹裂;两性花子房成扁球状突出,柱头显著伸出,花丝长度短于雄花;3.单株两性花早于雄花开放,两性花集中于3日以内开放,呈集中开放模式,而对应此时同株上只有极个别雄花(7％以下)处于散粉阶段;4.群体两性花开放时期略早于雄花,二者间存在相对的间隔期.由此对羊角槭开花与种胚发育影响因素进行了探讨.

为探索低温胁迫下外源硫化氢(H2S)对甜樱桃花的柱头和子房线粒体功能的影响,本研究以甜樱桃品种‘早大果’花枝为试材,在-2℃低温下喷施0.05 mmol·L-1硫氢化钠(NaHS,H2S供体)和15 μmmol·L-1次牛磺酸(HT、H2S清除剂),测定柱头和子房线粒体中活性氧、抗氧化酶和线粒体膜通透性转换孔(MPTP)开放程度、膜流动性、膜电位和细胞色素(Cyt c/a)比值变化.结果 表明:低温胁迫导致线粒体内过氧化氢(H202)和丙二醛(MDA)含量显著增加,线粒体MPTP明显增大,膜流动性降低,膜电位和线粒体Cyt c/a吸光度比值、膜H+-ATPase活性显著下降,线粒体结构受到损伤.低温胁迫下,外施0.05 mmol·L-1 NaHS可显著降低低温胁迫下柱头和子房线粒体H202和MDA含量,在较长时间内维持较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,减小线粒体MPTP开放程度,增强线粒体膜流动性,提高线粒体膜电位、Cyt c/a值和膜H+-ATPase活性;NaHS清除剂HT则抵消NaHS对上述参数的影响.综上所述,外源H2S可以提高低温胁迫下甜樱桃柱头和子房线粒体抗氧化酶活性,减少H2O2和MDA积累,提高膜H+-ATPase活性,稳定线粒体膜结构和功能,进而缓解低温胁迫对花器官的伤害.

目的:观察皂荚植株开花特性,探讨猪牙皂的发育与形成规律.方法:定点观测皂荚嫁接株、实生株花的性别、形态变化、花序特征参数及开放动态.结果:实生株花序有雄花序、两性花序及杂性花序,嫁接株只有两性花序;只有雄花序的雄株只传粉不结果,具有两性花序、杂性花序的两性株、杂性株均可结果,实生株多结大皂角,嫁接株多结猪牙皂;嫁接株两性花序最大,实生株雄花序最小,实生株两性花序大小介于嫁接株两性花序与实生株雄花序之间;实生株雄花序着花数量最多,嫁接株与实生株两性花序着花数量相近;嫁接株开花早、花期长,实生株开花较晚、花期较短.结论:不同性质皂荚植株开花特性有明显差异,花蕾期柱头外露花、以猪牙皂植株枝条嫁接的植株多结猪牙皂,猪牙皂的形成与花期错位、植株遗传变异等有关.

为明确自然状态下青秆竹(Bambusa tuldoides)不同发育阶段花器官的形态以及雌雄配子体的发育状态,总结其败育类型,该文通过采用解剖和切片等方法对青秆竹花器官的各部分外观形态以及雌雄配子体的发育过程进行观察,并分析其结实率低下的原因.结果表明:(1)青秆竹小穗为无限花序,下部的小花先发育,但基部具有潜伏芽,因此又具有有限花序的特征;小穗柄不发达,簇生花枝节部.(2)每朵小花拥有内、外稃各1枚,花药6枚,浆片3枚,雌蕊1枚;浆片透明,边缘具有发达的纤毛;子房具棱,子房上部具绒毛,子房1室,侧膜胎座,倒生胚珠,三分枝羽状柱头.(3)青秆竹花药具有4个药室,花药壁由表皮、药室内壁、中层、绒毡层4层结构组成;绒毡层为腺质型,花药发育后期极度退化;小孢子母细胞分裂类型为连续型,产生两边对称型小孢子,花粉粒细胞成熟后为3核.(4)雄蕊和雌蕊出现多种败育类型,可能是导致结实率低的主要原因.综上结果表明,青秆竹花器官的形态结构发育正常,而雌雄配子体发育过程中出现异常,造成了其结实率低.