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(gè)品種群,約有300 個(gè)栽培品種, 但作商業(yè)化栽培的品種約為50 個(gè)。豐富的地方栽培品種為商業(yè)化主栽品種的進(jìn)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(xué)研究
板栗的胚胎學(xué)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(gè)倒生胚珠著生于中軸胎座上。通常僅1 個(gè)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(shí)期,珠孔端的游離核之間開始形成細(xì)胞壁。在授粉后31 天時(shí),合子分裂形成二細(xì)胞原胚,在授粉后45 天時(shí)發(fā)育到球形胚時(shí)期,二細(xì)胞胚柄在球形胚后期退化。球形胚細(xì)胞繼續(xù)分裂,胚體增大,在其頂端兩側(cè)細(xì)胞分裂頻率加快,出現(xiàn)子葉原基。逐漸形成心形胚,進(jìn)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(shí)無胚乳。
2 空苞機(jī)理的研究
板栗空苞現(xiàn)象是限制栗實(shí)產(chǎn)量的重要因素之一。板栗的空苞率一般為15%~30%,高的達(dá)60%~90%,有的幾乎整株為空苞。形成空苞的原因目前認(rèn)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(rèn)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(dāng)土壤中有效硼含量高于0.48 m g/kg 時(shí),空苞率低于8%,硼含量低于0.094 m g/kg 時(shí), 空苞率達(dá)80%以上;土壤施硼能顯著減少板栗空苞現(xiàn)象。磷對(duì)栗樹的營養(yǎng)生長,雌花分化和有機(jī)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(dāng)配合對(duì)板栗雌花數(shù)量及結(jié)實(shí)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(dāng)濃度配合進(jìn)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(dá)18.3%,而用親和力強(qiáng)的花粉進(jìn)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?yàn)楹献拥某跎呷楹朔至殉梢蝗ε呷榧?xì)胞后停止發(fā)育造成的,游離核不再繼續(xù)分裂,導(dǎo)致合子發(fā)育所需有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)無法從胚乳細(xì)胞中得到,合子不能發(fā)育成胚,從而造成空苞現(xiàn)象。認(rèn)為最有效控制板栗空苞的關(guān)鍵時(shí)期是胚珠形成期和雙受精作用兩個(gè)時(shí)間。杜國華研究認(rèn)為,板栗空苞發(fā)生主要在大孢子形成時(shí)期和幼胚發(fā)育時(shí)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(xì)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(dòng)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(yīng)嚴(yán)重不足導(dǎo)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(shí)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(wù)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(dǎo)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(bào)道。板栗扦插和組織培養(yǎng)都極難生根,對(duì)于難以生根的原因目前尚不清楚。有人認(rèn)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(shí)生幼苗的嫩莖進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)體細(xì)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(yàn)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(xì)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(xì)胞胚胎發(fā)生過程中的細(xì)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(yīng)該進(jìn)一步探索板栗離體培養(yǎng)的調(diào)控機(jī)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(yùn)用到生產(chǎn)中奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。
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