竹子开花败育机理研究

由于竹类植物很少开花，而且结实率低，与其他农作物或经济林木相比，竹类植物的有性生殖方面的研究差距甚大。近几年，南京林业大学竹种园有近十个竹种在自然状态下连年开花，因此这为我们开展竹类植物生殖生物学研究提供了珍贵材料和难得的契机。本项目拟在光学、荧光显微镜和电子显微镜下，以南林大竹园中开花竹种（花后不结实的鹅毛竹，花后有少量结实的福建茶秆竹、月月竹、异叶苦竹）为材料，研究竹子开花败育机理。内容包括：竹子开花的生物学特性和花粉贮藏等技术，并开展竹子的生殖生物学研究，主要从显微和超微结构来研究大、小孢子发生及雌、雄配子体的发育，花粉粒与柱头的识别、花粉管的伸长，双受精过程，胚和胚乳的发育等内容，以揭示竹子开花的生物学机制，从生殖生物学角度探讨竹子花后结实率低甚至不结实的原因，以明确竹子的不亲和机制。并抓住几个竹种同时开花的有利时机，开展杂交育种工作。因此本研究具有重要的理论意义和实用价值。

本文以鹅毛竹(Shibataea chinensis)、异叶苦竹（Arundinaria simonii f. albostriatus）、孝顺竹（Bambusa multiplex）、月月竹(Chimonobambusa sichuanensis)、福建茶杆竹（Arundinaria amabilis f.convexa）、慈竹（Bambusa emeiensis）为研究材料，以其有性生殖过程为主线，对开花形态、花粉萌发、大小孢子发生、雌雄配子体发育及花粉管生长路径等一系列重要阶段进行详细的探讨，并分析了其结实率低的原因。. 通过野外定位观测，对五个竹种的开花动态、繁育系统及花粉萌发率等进行了观察和检测。鹅毛竹为无限花序，假小穗簇生，花芽一般于10月初在当年生新竹各节上分化，至第二年3月份开花。开花时内、外稃不张开，未见种子；异叶苦竹为有限花序，通常在往年开花竹株上开花，当年3月形成花芽并开花。开花时内、外稃张开，果实为颖果。异叶苦竹繁育系统属于以异交为主，部分自交亲和，需要传粉者。两个竹种花粉萌发率差异显著，异叶苦竹花粉萌发率显著高于鹅毛竹。通过野外定位观察，对孝顺竹的开花动态及花粉萌发进行了观察和测定：孝顺竹为假花序，假小穗簇生，连续开花类型竹种，花芽一般在10月初开始分化至第二年的4月份开花，开花时内、外稃张开，果实为颖果；花粉粒外表呈近球形，具单个近圆形的萌发孔，萌发率低且不耐贮藏。. 研究采用了电镜、荧光显微、石蜡制片等技术。在各竹种的大、小孢子和雌、雄配子体发育过程的研究中，发现两者的花药壁发育为单子叶型，绒毡层为腺质型，减数分裂产生左右对称型小孢子，花粉粒为2或3细胞型。胚囊发育类型为蓼型。在异叶苦竹双受精、胚和胚乳的发育过程的研究中，发现其双受精发生在授粉后15-20h，合子休眠期较长，为5d，胚的发育类型为禾本型，胚乳发育类型为核型。花药壁发育为单子叶型，绒毡层为腺质型，小孢子母细胞减数分裂的胞质分裂为连续型，产生左右对称型小孢子，花粉粒多为3细胞型。子房发育过程中常发生异常结构。. 鹅毛竹不结实的原因在于花粉败育和自然授粉不良。异叶苦竹结实率低的原因与零星开花的传粉有效性及花粉管生长过程中受到抑制有关。孝顺竹结实率低的原因在于：雌蕊异常发育、花粉萌发率低和自然授粉不良。月月竹和福建茶秆竹的结实率受到开花株数量的限制。