摘要
紫薇(Lagerstroemia indica)作为园林布景中重要的观花乔木，具有观赏价值。有学者选育出不育品种‘湘韵’紫薇，其不育主要表现为雄性不育和雌性败育，目前已有研究从细胞形态学上探明了‘湘韵’紫薇不育特征，但对紫薇不育品种花粉败育机理研究的报道较少，且在生理特性上的败育特征尚不清楚。本研究将对不育品种花粉败育做出进一步的探究，明确其雄性不育特征及时期，探索导致产生雄性不育的原因，为培育雄性不育系材料，提高紫薇杂交优势利用提供理论基础。本文以可育品种‘红叶’紫薇和不育品种‘湘韵’紫薇为研究对象，对其进行雄性不育表观形态、细胞组织结构、生理特性及相关基因表达研究。主要研究结果如下: (1)‘湘韵’紫薇花器官形态正常，花药可正常散粉，但多数花粉粒无活力，无法正常萌发。大多数长、短雄蕊花粉粒存在干瘪、畸形的情况，其花粉粒的大小、萌发沟长及萌发沟脊宽几个性状指标与‘红叶’紫薇存在显著差异。‘湘韵’紫薇减数分裂过程呈现异常，在四分体时期出现较多不规则的四分体结构，并且在单核晚期时药室内绒毡层细胞存在降解延迟的情况，单核晚期和花粉成熟期时花粉粒形态皱缩不够饱满，花粉内含物减少。 (2)‘湘韵’紫薇蛋白质和脯氨酸含量随着花蕾的发育不断增加，而甘油三酯和可溶性糖含量都呈现先增加在减少的变化趋势。与‘红叶’紫薇相比，‘湘韵’紫薇四种营养物质的含量在整个发育过程中出现了不同程度的亏缺，且在单核晚期和花粉成熟期差异愈加显著。 (3)在‘湘韵’紫薇活性氧代谢中，过氧化物酶(POD)、过氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)三种酶活性变化趋势各不相同，总体呈现下降趋势。过低的POD和SOD活性打破了活性氧的平衡，导致膜质稳定性发生紊乱从而影响了育性，‘湘韵’紫薇CAT活性在四分体时期和单核早期大幅度减弱的变化使膜质过氧化受到进一步损害，其中过低的丙二醛含量可能是‘湘韵’紫薇做出的保护反应。 (4)‘湘韵’紫薇茉莉酸和吲哚乙酸含量在花蕾发育过程中逐渐减少，而脱落酸和赤霉素含量则反之。在花蕾发育的整个过程中，‘湘韵’紫薇茉莉酸、脱落酸及赤霉素含量在不同时期均显著低于‘红叶’紫薇含量，而‘湘韵’紫薇吲哚乙酸含量在发育前两个时期高于‘红叶’紫薇含量。 (5)6个CAT相关基因在‘湘韵’紫薇整个发育时期表达水平基本一致,均在‘湘韵’紫薇花粉发育后两个期有较高的表达量，与同时期在‘红叶’紫薇中的表达量存在显著差异。在花粉发育相关基因TPD1、NPU1、EFD1、NEF1、DEX1、RPG1的表达结果显示，不同基因在‘湘韵’紫薇单核晚期均出现最大表达量，与对应时期可育品种表达量差异显著。
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