油茶自交敗育機制研究

《油茶自交敗育機制研究》是袁德義為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：油茶自交敗育機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：袁德義
• 依託單位：中南林業科技大學

項目摘要

我國重要的木本食用油料樹種油茶存在花而不實、座果率極低的癥結。項目組初步研究發現一個重要原因是油茶為後期自交不親和性植物，存在自交敗育。自交傳粉後，花粉能在柱頭上萌發，花粉管也能正常穿越花柱進入胚囊，自交傳粉後中央細胞發生了受精，有胚乳游離核產生而未見原胚出現，不能確定卵細胞是否受精。本項目通過組織切片（包括石蠟、半薄和超薄切片），套用光學顯微技術、電鏡技術、組織化學定位和免疫金電鏡技術等手段，比較研究油茶自交和異交傳粉後受精過程各個階段的變化特點和規律；並將這些規律與同期的生理代謝物質（內源激素、Ca2+、多糖類、脂類和蛋白質類）進行關聯分析，以期闡明油茶自交傳粉後卵細胞是否受精以及不能形成胚的原因，從而揭示油茶自交敗育的機制。本項目不僅可突破長期困擾我國油茶低產的重大科學技術瓶頸，而且在自交不親和性機理前沿基礎研究上也具重要意義。

結題摘要

項目針對我國油茶生產中存在的花多果少、自交結實率低等亟需解決的關鍵問題，為探明油茶自交敗育機制，以當前主栽的4個國審油茶品種‘華碩’、‘華金’、‘華鑫’和‘湘林XLC15’為試材，採用組織切片（包括石蠟、半薄和超薄切片）、光學顯微技術、電子顯微技術、組織化學定位等技術手段，通過對比分析油茶自交與異交的一系列生殖生物學事件的差異，系統研究了油茶自交敗育生殖機制。主要結果：（1）揭示了油茶結實率低的根本原因是其存在自交不親和性，並鑑定油茶為後期自交不親和性（LSI）植物，闡明了其不親和性反應特徵為自交花粉管在授粉後72h在花柱基部接近子房處（非花柱中）被抑制，生長停滯的自交花粉管壁較異交局部加厚並已經死亡，花粉管不能進入胚珠實現受精；（2）油茶自交中有極少數（3.2-5.8%）的胚珠可以在授粉後54 h-120 h發生雙受精作用，雙受精過程與異交沒有明顯差異，受精卵形成後進入休眠並在授粉後150-160天開始分裂形成胚而後胚珠發育為成熟種子，大多數自交胚珠由於未受精而死亡；（3）田間驗證發現人工授粉結實率自交（5.6%-16.5%）顯著低於異交（57.6%-84.6%），明確了油茶生產中必須科學合理配置授粉樹，並得出了供試品種的最佳配置授粉的組合；（4）探明了油茶授粉受精期子房營養元素變化規律，發現了能有效促進油茶花粉萌發和花粉管生長的營養物質，研發出能大幅度（30%以上）提高油茶座果率的專利產品“油茶保果素”，解決了生產中油茶座果率低的技術難題。結論：油茶自交敗育是由於後期自交不親和性這一植物固有特性所致，採取相應的座果調控措施可以在一定程度上打破生殖障礙，增加座果，大幅提高產量。