摘要
紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的育性特征与种子产量紧密相关，苜蓿育性研究对于提高紫花苜蓿种子产量和杂交制种具有重要意义，开展紫花苜蓿不同亚(变)种雄性和雌性育性的遗传变异研究可为紫花苜蓿育性遗传改良、基因定位和种子生产提供理论依据。 2007-2008年，利用TTC染色法和苯胺兰染色法对紫花苜蓿亚(变)种，包括黄花苜蓿(M. sativa subsp.falcata)、紫花苜蓿(M. sativa subsp.sativa)、蓝花苜蓿(M.sativa subsp.caerulea)以及紫花苜蓿变种杂花苜蓿(M. sativa var.media)共计9个亚(变)种，进行了花粉活力和雌蕊不同发育阶段胚珠育性的荧光染色观察，就不同紫花苜蓿亚(变)种花粉活力、胚珠数和胚珠育性的遗传变异进行了分析，并进一步研究分析了不同授粉条件下紫花苜蓿花粉活力和胚珠育性对结实率的影响，同时分析了其它紫花苜蓿种子产量性状的遗传多样性，结果如下： 1)紫花苜蓿雌蕊发育显微观察包括以下五个时期：Ⅰ-花瓣全为花萼所包裹，Ⅱ-花瓣已在花萼裂片间出现，但长度尚未超过萼片，Ⅲ-花瓣长度已超过花萼2 mm以上，但龙骨瓣仍被旗瓣所包裹，Ⅳ-龙骨瓣已经在旗瓣腹面出现，旗瓣尚未向上翻转，Ⅴ-小花开放，旗瓣向上翻转，龙骨瓣已由翼瓣之间露出。以上5个不同发育时期雌蕊石蜡切片观察结果发现，花粉囊、花粉粒及柱头在小花发育第Ⅰ时期已经出现；发育第Ⅱ时期胚珠开始发育；发育第Ⅲ时期胚珠发育内外珠被发育不明显，小花发育第Ⅳ时期内外珠被明显可分，珠孔发育不完全；发育的第Ⅴ时期，珠孔已在内外珠被间出现，具有2层内珠被，除珠孔位置有多层外珠被外，其余各处有2-3层外珠被。表明在小花发育第五时期的胚珠发育成熟，胚珠细胞染色较深，可用胚珠育性观察。小花发育五个时期，雌蕊中各胚珠结构与大小无明显差异，对9个紫花苜蓿亚(变)种雌蕊发育的5个时期进行观察比较，发现各亚(变)种雌蕊发育进程并无明显不同。 2)花粉活力和胚珠数的变异分析结果表明，不同紫花苜蓿亚(变)种花粉活力和胚珠数均存在显著差异(P<0.05)，花粉活力变异范围为43.89％-85.48％，每小花平均胚珠数为9-13个/小花，其中紫花苜蓿匈牙利(M. sativa subsp.sativa)花粉活力和胚珠数最高，达85.48％和13个/小花，而蓝花苜蓿(苏联)(M. sativa subsp.caerulea)花粉活力最低仅为43.89％，黄花苜蓿(呼盟)(M. sativa subsp. falcata)胚珠数最少为9个/小花。 3)紫花苜蓿亚(变)种自交结荚率与花粉活力呈极显著线性正相关(P<0.01)，而人工授粉结荚率与胚珠数呈显著线性正相关(P<0.05)，在自交与人工授粉条件下，苜蓿亚(变)种结实率呈现种间变异大于种内变异趋势，而自然授粉条件下则呈现种内变异大于种间变异，表明紫花苜蓿授粉方式与结实率紧密相关，且自交结实率<人工授粉结实率<自然授粉结实率。 4)选取不同紫花苜蓿亚(变)种第Ⅴ时期的雌蕊，经苯胺兰染色后进行胚珠胼胝质沉积的显微观察结果显示，9个紫花苜蓿亚(变)种胚珠育性差异显著(P<0.05)，其中蓝花苜蓿(苏联)(M. sativa subsp.caerulea)胚珠不育性较高，胚珠不育率达到49.28％，与其它亚(变)种差异显著，其次为杂花苜蓿(美国)(M.sativa var.media)、紫花苜蓿(匈牙利)(M. sativa)、黄花苜蓿(呼盟)(M. sativa subsp.falcata)、拉达克苜蓿(克什米尔)(M. sativa)、黄花苜蓿(辽宁)(M. sativa subsp.falcata)、紫花苜蓿(准格尔)(M. sativa)、黄羊镇紫花苜蓿(甘肃)(M. sativa)，而黄花苜蓿(野苜蓿)(M. sativa subsp.falcata)胚珠不育性较低，仅有23.68％的胚珠不育，表明胚珠不育性普遍存在于紫花苜蓿亚(变)种中，具有丰富的遗传多样性。 5)9个紫花苜蓿亚(变)种其它种子产量性状遗传多样性分析表明，除平均种子重外，9个亚(变)种单株种子产量、每花序荚数、每花序种子数、每花序种子重和每荚种子数均存在显著差异(P<0.05)，且种子产量性状亚(变)种种内变异均大于亚(变)种种间变异，其中亚(变)种种间变异占总变异的8.2-24.5％，而亚(变)种种内变异占总变异的71.6-91.8％。对种子产量与其构成因素相关性进行分析表明，单株种子产量与其构成诸因素间呈现不同程度的相关性：每荚种子数、每枝条花序数与单株种子产量呈显著正相关(P<0.05)；每花序结荚数，每花序种子数，每花序种子重与单株种子产量呈极显著正相关(P<0.01)；而每荚种子种和种子平均重与单株种子产量无关。通过对9个紫花苜蓿亚(变)种实际种子产量与潜在种子产量测定结果表明，参试9个紫花苜蓿实际种子产量占潜在种子产量的百分比在2.5-6.1％间变化，表明苜蓿实际种子产量普遍较低。因此，解决苜蓿实际种子产量较低的问题极为重要。 综上所述，紫花苜蓿亚(变)种花粉活力和胚珠育性是决定紫花苜蓿种子产量的重要遗传因素，我们的研究结果显示不同紫花苜蓿亚(变)种花粉活力和胚珠育性存在很大的遗传变异(种内变异大于种间变异)，进一步表明紫花苜蓿雄性和雌性育性特征仍处于野生状态，因此，逐步完善并建立起高效的育性表型筛选体系，对育性特征进行遗传改良可能是提高紫花苜蓿实际种子产量的有效途径。
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