板栗(Castanea mollissima Bl.)屬于殼斗科(Fagaceae)栗屬(Castanea Mill.)植物,中國的板栗資源豐富,可分為華北、長江流域、西南、東南、西北與東北6個品種群,約有300 個栽培品種, 但作商業(yè)化栽培的品種約為50 個。豐富的地方栽培品種為商業(yè)化主栽品種的進一步改良提供了豐富的遺傳多樣性種質(zhì)資源,F(xiàn)就中國板栗的研究現(xiàn)狀簡述如下,供生產(chǎn)者和研究者參考。
1 胚胎學研究
板栗的胚胎學研究已有系統(tǒng)性結(jié)論,張恒悅、許慧玲等先后研究了板栗胚珠,胚囊、受精以及合子胚胎發(fā)生的全過程。板栗子房6~9 室,每室2 個倒生胚珠著生于中軸胎座上。通常僅1 個發(fā)育,雙珠被、厚珠心。大孢子四分體線性排列。蓼型胚囊,核型胚乳。精卵融合為有絲分裂前型,胚發(fā)育屬于柳葉萊型。板栗的受精大約發(fā)生在授粉后的24天,為珠孔受精。授粉后25天左右,初生胚乳核在胚囊底部第一次分裂。到球形胚時期,珠孔端的游離核之間開始形成細胞壁。在授粉后31 天時,合子分裂形成二細胞原胚,在授粉后45 天時發(fā)育到球形胚時期,二細胞胚柄在球形胚后期退化。球形胚細胞繼續(xù)分裂,胚體增大,在其頂端兩側(cè)細胞分裂頻率加快,出現(xiàn)子葉原基。逐漸形成心形胚,進一步發(fā)育成為魚雷形胚、子葉期胚,胚芽位于兩片子葉中央,胚根和原形成層也分化出來。以后逐步發(fā)育為成熟胚。胚乳在種子發(fā)育過程中被消耗,種子成熟時無胚乳。
2 空苞機理的研究
板栗空苞現(xiàn)象是限制栗實產(chǎn)量的重要因素之一。板栗的空苞率一般為15%~30%,高的達60%~90%,有的幾乎整株為空苞。形成空苞的原因目前認為主要與樹體養(yǎng)分狀況、授粉受精不良、胚胎發(fā)育受阻等因素相關(guān)。硼和磷被認為是與板栗空苞形成直接相關(guān)的兩種礦質(zhì)營養(yǎng)元素。當土壤中有效硼含量高于0.48 m g/kg 時,空苞率低于8%,硼含量低于0.094 m g/kg 時, 空苞率達80%以上;土壤施硼能顯著減少板栗空苞現(xiàn)象。磷對栗樹的營養(yǎng)生長,雌花分化和有機物積累起決定性作用,在根際土施或根外追施磷肥均可顯著減少空苞率。高產(chǎn)板栗樹結(jié)果母枝和結(jié)果枝以及雄花母枝含磷量、樹體平均含磷量均顯著高于低產(chǎn)樹。外源植物生長調(diào)節(jié)劑和礦質(zhì)營養(yǎng)元素的適當配合對板栗雌花數(shù)量及結(jié)實性能有顯著影響,周志翔將油菜素內(nèi)酯(BR)、多效唑、磷酸二氫鉀、硼酸以適當濃度配合進行葉面噴施,可使板栗平均空苞率由30.70% 降至9.03%。授粉受精不良也是形成空苞的主要原因之一。自花授粉樹空苞率平均達18.3%,而用親和力強的花粉進行異花授粉可大大減少空苞;以各品種的混合花粉授粉后,空苞率平均為0.4%。板栗(板栗人才)的空苞率還與胚胎發(fā)育受阻相關(guān)。空苞發(fā)生主要是因為合子的初生胚乳核分裂成一圈胚乳細胞后停止發(fā)育造成的,游離核不再繼續(xù)分裂,導致合子發(fā)育所需有機營養(yǎng)物質(zhì)無法從胚乳細胞中得到,合子不能發(fā)育成胚,從而造成空苞現(xiàn)象。認為最有效控制板栗空苞的關(guān)鍵時期是胚珠形成期和雙受精作用兩個時間。杜國華研究認為,板栗空苞發(fā)生主要在大孢子形成時期和幼胚發(fā)育時期。其中大孢子形成過程的停滯是由于土壤硼素缺乏,抑制了大孢子母細胞分裂。幼胚發(fā)育停滯則是由于子房內(nèi)源生長類激素上升啟動受阻,脫落酸含量增加,子房中還原糖、淀粉、蛋白質(zhì)和鉀積累受阻,從而造成子房營養(yǎng)供應嚴重不足導致的。
3 板栗的組織培養(yǎng)
板栗苗木繁育目前生產(chǎn)上主要采用實生苗嫁接優(yōu)良品系。近年來選育的優(yōu)良品種日益繁多,板栗良種推廣的任務非常迫切。通過嫩枝扦插、組織培養(yǎng)等途徑來解決這一技術(shù)問題,但結(jié)果仍不理想。郭素娟等以燕山紅栗種子萌發(fā)后的下胚軸為外植體誘導出不定芽,獲得了53.7% 的生根率,此研究中指出“莖尖壞死”現(xiàn)象在板栗的離體繁殖中較難克服。目前,直接以莖尖、腋芽、莖段、葉片等營養(yǎng)器官為外植體的再生體系尚未見報道。板栗扦插和組織培養(yǎng)都極難生根,對于難以生根的原因目前尚不清楚。有人認為板栗幼苗或枝條中過多的酚類物質(zhì)是抑制生根的主要原因,但尚缺乏有力證據(jù)。與其它果樹相比,板栗的組織培養(yǎng)技術(shù)研究呈明顯的滯后狀態(tài),阻礙了板栗基因工程方面的研究工作。國外關(guān)于美洲栗C .dentana、歐洲栗C. sativa、日本栗C.crenata等的離體培養(yǎng)研究表明,通過板栗的腋芽、實生幼苗的嫩莖進行增殖可以較容易的得到無根苗,但生根問題難解決;通過愈傷組織誘導分化不定芽較困難,通常只能分化到類芽結(jié)構(gòu);以子葉、成熟或未成熟合子胚、胚珠等誘導體細胞胚胎發(fā)生存在著發(fā)生頻率低,成苗率更低的問題。在國內(nèi),板栗組織培養(yǎng)技術(shù)研究很少。綜合前人的試驗結(jié)果可發(fā)現(xiàn),板栗再生體系中的形態(tài)建成環(huán)節(jié)是制約板栗組織培養(yǎng)快繁問題的主要原因,無論是器官發(fā)生,還是體細胞胚胎發(fā)生,形態(tài)建成都很困難,具體表現(xiàn)在:愈傷組織不能分化不定芽,通過增殖得到的無根苗難生根,體細胞胚胎發(fā)生過程中的細胞極性分裂困難。因此,要建立高效的板栗快繁或再生體系,不僅需要從板栗離體培養(yǎng)技術(shù)入手,還應該進一步探索板栗離體培養(yǎng)的調(diào)控機制,為優(yōu)化板栗離體培養(yǎng)體系及最終將離體培養(yǎng)技術(shù)運用到生產(chǎn)中奠定扎實的理論基礎。
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