鹅掌楸属树种配子选择初探开题报告

1. 研究目的与意义

研究目的：

配子选择在植物繁殖过程中的广泛存在，是植物交配系统的核心问题。近年来，在鹅掌楸属树种杂交育种及交配系统研究中，发现不同交配组合子代适合度及亲本的雄性适合度不同推测鹅掌楸属树种存在配子选择倾向。在植物世代交替的生活史中，配子体是产生配子和具有单倍数染色体的植物，并且又自己的遗传表达信息。在配子产生的过程中以及配子结合形成合子之前，适者生存的自然法则对配子发挥选择作用，只有那些最合适外界环境条件的配子才能完受精并产生合子，配子选择是植物交配系统的核心。本试验拟从鹅掌楸属两种不同树种的花粉为材料，利用荧光染料对其花粉外壁进行染色区分，通过直接观察、石蜡切片、冰冻切片对两种不同花粉在柱头的萌发以及花粉管的延长过程进行观察研究，以期得到在鹅掌楸属树种花粉竞争中配子选择的最直接和最直观的细胞生物学证据。

研究意义：

2. 国内外研究现状分析

木兰科鹅掌揪属现仅存两个种即鹅掌揪和北美鹅掌揪，为残遗树种，鹅掌揪己被我国政府列入国家二级珍稀濒危保护植物名录。两个种为同属的洲际分布的姊妹树种，虽地理间隔遥远，分布与生存状况截然不同，种间存差异很大，但种间的亲缘关系较近。

李火根等在包含鹅掌揪和北美鹅掌揪17个种源的试验林内，选取6个个体，观察了鹅掌揪的开花习性和传粉媒介。结果表明，鹅掌揪不同种源始花期有差异，但同一种源不同个体的始花期大致相同;而盛花期的开花数量在不同种、种源和个体之间均存在差异。鹅掌揪为虫媒传粉，但传粉媒介种类与访花频率在种间大致相同。试验观察到访花动物共14种，不同种类昆虫其访花行为各有特点。昆虫访花频率与植株日开花量之间存在相关性，大致趋势是随着日开花量的增多昆虫访花频率增大。

方炎明等研究了连续3年内天然群体与人工群体的生育力，发现不同群体间结籽率有显著差异，同一群体不同年份间可塑性极大，在一个群体中个体间、聚合果间以及聚合果内不同部位间饱满果实数和种子数的方差分量各不相同，饱满果实数与总果实数不呈负相关，说明结籽率不受资源限制，花粉限制可能是结籽率低的重要原因之一，花粉通过交配系统的进化与选择以及环境压力而起作用，结果限制了鹅掌揪的生殖成功。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1鹅掌楸、北美鹅掌楸杂交亲本选择；

2观察鹅掌楸杂交过程中存在的配子选择过程

4. 研究创新点

利用人工控制授粉条件下获得的多父本混合授粉材料，通过冰冻切片与常规石蜡切片技术，观察鹅掌楸杂交过程中存在的配子选择过程，获得鹅掌楸配子选择的细胞学证据。

根据花粉管竞争选择来说明在鹅掌楸与北美鹅掌楸之间的花粉竞争，为研究鹅掌楸属不同树种配子选择和雄性繁殖适合度提供了新的途径。

该研究思路和实验方法在植物配子选择研究领域尚未见过报道 。