群体与零星开花结实背景下竹亚科牡竹属植物繁育系统特征及其种群基因流研究

Due to rare occasions to observe flowering and seeding of woody bamboos under natural conditions, scientists have not studied sexual reproduction mechanism in detail. "Mast" and "sporadic" flowering and seeding are two typical phenomena of bamboo sexual reproduction. Dendrocalamus, with modern distribution center in Yunnan, China, is one of the most economically important bamboos in tropical and subtropical areas of Asia and Africa. At present, many species of Dendrocalamus in Yunnan occurred "mast" or "sporadic" flowering and seeding, which created a precious opportunity to study sexual reproduction mechanism of woody bamboos..In this project, we intend to study breeding system of Dendrocalamus membranaceus (mast) and D. asper (sporadic). The research activities include: tests of self-compatibility and pollination limit; development of SSR markers; paternity analysis. Especially, we concern about selfing and outcrossing ratios, male reproductive fitness as well as pollen dispersal in the populations examined. Consequently, we hope to obtain a more comprehensive understanding about characteristics of breeding system of these two Dendrocalamus. .The implementation of this project will not only promote our understanding of the law of bamboo breeding system and population gene flow, and then accumulate basic data to elucidate the genetic mechanism; but also to provide scientific foundations for bamboo germplasm resources conservation and utilization, as well as genetic improvement. In addition, the project can also provide a new reference for understanding the natural regeneration and germplasm stability in bamboo cultivation.

自然条件下竹子开花结实少见，其有性繁殖机制一直没有被科学家详细研究。"群体"与"零星"开花结实是竹子有性繁殖的两种典型现象。牡竹属是亚、非州热带亚热带地区最重要的经济竹子之一，云南是其现代分布中心。近年来云南分布的牡竹属多个竹种出现群体或零星开花结实现象，为研究竹子有性繁殖机制创造了难得的机遇。.本项目拟以黄竹（群体）和马来甜龙竹（零星）开花结实种群为研究对象，开展繁育系统性状、自交亲和性和传粉限制检测；开发并利用SSR标记进行子代父本分析，估算种群自交和异交比率，分析雄性繁殖适合度和花粉散布式样等交配系统重要参数研究，从而比较全面地了解两个竹种繁育系统特征。本项目的开展不仅将促进对竹子繁育系统以及群体基因流规律的认识，为阐明其遗传机理积累基础资料；而且还可为竹类种质资源保护和利用，以及下一步种质遗传改良提供科学依据。另外，本项目也能为认识天然更新和种质稳定等竹林培育中的关键问题提供借鉴。

木本竹子是世界重要的林木种质资源。自然条件下竹子开花结实少见，其有性繁殖机制一直没有被科学家详细研究。本项目利用近年来云南分布的牡竹属多个竹种出现开花结实的有利机遇，以黄竹和巨龙竹为对象，研究了竹子有性繁殖中“群体”与“零星”开花结实条件下的两类典型繁育现象。. 研究结果显示，野生种黄竹和栽培种巨龙竹繁育系统特征均为适合风媒的、自交亲和的混合繁育系统；均为雌蕊先熟，但是雌雄花期有重叠，为小花的自花授粉提供了机会；均无孤雌生殖。巨龙竹在自然授粉条件下结实率很低（0.42 ± 0.42%），人工辅助异花授粉后，结实率显著增加（8.89 ± 2.55%）。黄竹结实率相对要高，在群体开花种群和零星开花种群中分别为7.49 ± 0.82%和2.14 ± 0.25%。中华蜜蜂Apis cerana在花期访问两个竹种，是两种竹子有效的传粉昆虫。由于缺乏授粉者或者花粉，在黄竹和巨龙竹的零星开花种群中存在授粉限制，但在黄竹的群体开花种群中不明显。. 开发了200余对黄竹和巨龙竹特异性多态性引物，其中分别筛选了10对和11对可有效用于黄竹和巨龙竹父本分析的引物。通过对两年后代的父本鉴定，首次明确了在零星和群体开花结实条件下木本竹子的交配系统呈现不同的特征。在群体开花结实条件下黄竹表现为自交兼容的、以杂交为主的交配系统特征；但零星开花结实条件下黄竹和巨龙竹都呈现出自交兼容的、以自交为主的交配系统特征。. 项目研究中发表竹亚科3个新种：黑龙竹、盈江龙竹和小耳箭竹；整理了我国空竹属的分类学研究，发现我国空竹属现知有７种，云南均有分布。调查和总结了天然黄竹林开花结实及自然更新规律，发现群体开花结实的黄竹种群具有较好的自然更新能力。. 在国内外期刊上发表论文11篇，其中SCI论文5篇。培养硕士生1人，在读2人。获得厅、省部级科技奖励2项。. 本项目成果不仅将促进对竹子有性繁殖、繁育系统以及竹林更新规律的认识，为阐明其遗传机理积累基础资料；而且也可为我国竹类种质资源保护和利用，以及下一步种质遗传改良提供科学依据。