(整理)园艺植物育种学2实验指导-20142

--------------------------《园艺植物育种学2》实验指导书适用专业：园艺齐齐哈尔大学2014年4月--------------------------实验一园艺植物花器构造及开花习性调查一、实验目的1.花是有性杂交的主要材料，了解不同园艺植物开花习性的特点，是准确选择杂交用的花朵和决定采集花粉，去雄、授粉时间的主要依据。2.掌握园艺植物花开花习性的主要观察项目和观察方法。二、实验原理不同园艺植物因自身的发育特点不同其花器构造及开花习性也不相同。此项调查可作为识别品种，制定杂交计划的主要依据，如准确选择杂交用的花朵和决定采集花粉，去雄、授粉时间。主要包括花期、花型、花性、花梗、花托、萼片、花朵、雄蕊以及雌蕊等调查项目，如花梗的长短、花托的形状、萼筒的颜色和形状、花瓣的颜色、大小、形状、雄蕊的数量和形状以及雌蕊的数量和形状等，同时还可以根据花器特征来确定其传媒类型。三、材料每人选取3种不同园艺植物（连翘、榆叶梅、黄刺玫、丁香、绣线菊、番茄、李、苹果等），每种园艺植物选取木本植物2株，草本植物要选取5株作为观察材料。四、用具放大镜、镊子、卷尺、记录本等。五、方法步骤观察项目主要包括：1.园艺植物种类、科属及观测地点2.花芽的类型纯花芽、混合花芽纯花芽内只有花器官，芽萌发后，只开花结果，不抽生枝条，多数花卉属于此类；混合花芽在芽内除有花器官外，还存在枝叶或叶的原始体，开花的同时可抽生枝条，如悬铃木等。统计花芽的类型。3.花型或花序类型包括单瓣、重瓣，大花、小花等。花型的表现对于植物的传粉和结实会产生影响。统计花型，指出是单花还是花序。4.花性（性型）：包括雌雄异株、雌雄同株异花和雌雄同花（两性花）。有些植物在一个植株上既有两性花又有单性花；还有些植物尽管具有两性花，但表现为雄蕊或雌蕊退化。统计花性（性型）。5.花瓣：花瓣的颜色、形态等表现往往与植物的传粉方式和授粉习性有较大的关系。如开花时花瓣紧闭者（金鱼草等）一般采用自花授粉。统计花瓣的颜色、形态、花瓣数目、花冠直径、花蕾颜色。6.雄蕊和雌蕊：雄性和雌蕊的生长发育状态、着生方式与植物的授粉特点、结实能力等有很大的关系，观察记录雄性和雌蕊的生长发育状态、雄蕊和雌蕊的颜色、着生方式测定花柱长度、花丝长度、花丝数目、花柱数目、花柱是否开裂（几裂）。--------------------------7.花梗：花梗长度、花梗颜色、等。再随机选取5株未开放的花序进行标记，观察开放顺序和计算开花天数（包括单花时间、全花序时间、全株时间），并计算花序花朵数的平均值。同时记录丛现蕾期到盛花期的花药变化、子房状态、胚囊及散粉孔变化等。8.花期：开花物候期调查不同的园艺植物其开花时间差异较大，如梅花、玉兰、连翘等在早春开花，悬铃木、牡丹、芍药等春季开花，荷花夏天开，菊花秋天开，蜡梅则怒放于冬季，而月季、矮牵牛、四季桂等一年四季均能开花。此外，不同品种的始花期、盛花期、终花期及整个开花过程的长短也不相同。通过观察明确不同植物及品种的花期和开花规律对于人工杂交具有重要的指导意义。1）观察开放顺序和计算开花天数（包括单花时间、全花序时间、全株时间）2）每组同学吸轮流每天对植株进行观察，记载当天开放的花朵数以及天气和温度。3）统计初花期（花开放约5%）、盛花期（花开放25-75%）、末花期（部分花朵脱落）4）在盛花期，从早上7时30分到晚上6时30分，每隔2h观察一次，开放的花朵数和温度，统计1d内何时开花最多。注意：保护树木，不许攀折六、作业1.绘制所调查的3种园艺植物的花蕾和花朵的形态特征图。2.自制表格进行花器构造观察描述记载。3.设计开花物候期观察记载表，内容包括种类、露瓣期、始花期、盛花期、末花期及1d内开花做多的时间和最早开花的部位。--------------------------实验二花粉收集、贮藏及花粉生活力测定一、实验目的1.掌握鲜花粉收集、储藏的方法及原理。2.观察花粉在人工配制的培养基上的萌发情况，认识花粉萌发形成花粉管的外形和伸长过程，为理解植物的生殖过程奠定基础。二、实验原理花期不遇，给杂交工作造成困难，有的树木和园艺植物可通过延长花期解决，有的不得不进行花粉储藏，花粉贮藏对某些园林植物杂交育种具有重要的意义。通过花粉贮藏，它可以使一些迟开花的园林植物和早开花的园林植物进行杂交，或到较远的地方给母本授粉，花粉的贮藏与运输可以打破杂交育种中双亲时间上和空间上的隔离，扩大育种的范围。花粉在贮藏期间的稳定性，与花粉壁外层（外壁）的性质和贮藏期间花粉原生质的代谢有关。在贮藏期间代谢调较少可溶性糖类和有机酸的花粉能够在较长期间保持其活力。花粉贮藏的原理在于创造一定的条件，使花粉降低代谢强度，延长花粉的寿命。花粉寿命的长短，因植物种类不同而异。在自然条件下，大多数植物的花粉从花药散出后只能存活几小时，几天或几个星期。如一般木本植物花粉寿命很长，如在干燥凉爽的条件下，柑橘花粉能存活40～50d，椴树45d，苹果10～70d，樱桃30～100d，麻栎一年，叶培忠教授试验发现杉木的花粉可存活17年之久；而在草本植物中，如棉属花粉采下后24h存活只有65％，超过24h很少存活；多数禾本科植物的存活时间不超过一天，如玉米1～2d，水稻花粉在田间条件下3min就有50％丧失生活力，5min后几乎全部死亡，是寿命最短的例子。一般在自然条件下自花授粉植物花粉寿命比常异花、异花授粉植物为短。花粉的类型和生活力也表现了相关性，通常三胞花粉的寿命要比二胞花粉短，如水稻等禾本科植物为三胞花粉，寿命都是比较短的。花粉寿命的长短除了上述因种遗传性的差异以外，还与温度、湿度有密切的关系。通常高温高湿下花粉呼吸旺盛，会很快失去生命力，但在极干燥的条件下，花粉失去水分，也不利于保存。据亚达姆斯试验，苹果花粉在干燥状态下，可保存3个月；如放在2～8℃，湿度80％的条件下，经过5个星期即失去生活力。维霍夫试验中，丁香的花粉贮藏在干燥器中，15d以后发芽率降到50％；至20d时，仅有个别花粉发芽；到30d时，即全部死亡。因此，暂时不用的花粉，应立即在适宜的条件下贮藏，妥善保存。为保持花粉生活力则人为采取减低其代谢强度，保持其纯洁性，将其贮存于低温、干燥、黑暗，并较为稳定的环境条件下，以保持其活力。近年来，在贮藏花粉方面利用超低温（-192℃的液态空气或-196℃的液氮）、真空或降低氧分压以及快速冷冻干燥等方法，延长花粉生活力取得良好的效果及应用。了解花粉的生活力对于农林生产和育种工作具有重要意义。在生产和杂交工作中需要进行的人工辅助授粉的杂交授粉，都需要收集和贮藏具有生活力的花粉，花粉的生活力除受植物本身的遗传决定外，同时受环境影响。不同来源的花--------------------------粉生活力高低存在很大差异，花粉生活力的大小是保证杂交成功的关健。在有性杂交育种中，常因父母本花期的不同，作为父本的花粉必须经过贮藏直到母本植株开花时在植株开花时在用于授粉；为了避免杂交工作失误，在使用远地寄来的花粉或一段时间储藏的花粉之前，必须对花粉生命力进行鉴定，以便对杂交成果进行分析与研究。通常花粉的形态、花粉中酶的活性以及积累淀粉（淀粉质花粉）的多少与花粉生活力密切相关，因此可以利用花粉的形态观察，过氧化物酶、脱氢酶的活性高低，淀粉的含量以及在人工培养基上花粉管萌发的情况作为确定花粉生活力高低的标准。三、实验材料、主要试剂及仪器（一）各种园艺植物花粉如榆叶梅、黄刺玫、丁香、等植物的花粉（二）主要仪器载玻片、盖玻片、凹玻片、解剖针、毛笔、棉球、干燥器、硫酸纸级硫酸纸袋、曲别针、小指形管、标签、标记笔、显微镜、脱脂棉、花粉筛、冰箱、显微镜、恒温温箱、瓷盘、镊子、培养皿、玻璃棒、玻璃铅笔、凡士林（三）主要试剂硫酸H2SO4（相对密度1.45）、无水氯化钙、硅胶、碘－碘化钾、氯化三苯基四氮唑、联苯胺、-萘酚、Na2HPO4·2H2O、KH2PO4、蔗糖或葡萄糖溶液、H3BO3、Ca（NO3）2、MgSO4、KNO3、酒精、碳酸钠、过氧化氢四、实验要求1、查阅相关文献资料，根据所学知识，就实验目的和实验内容设计出可行的实验方案，设计方案包括：（1）花粉收集方法（2）花粉采集时间（3）花粉采集部位（4）花粉贮藏条件（5）花粉生活力测定方法2、实验方案须交指导教师修改，和指导教师商讨后开始实验。3、设计实验方案前要多查阅文献资料。4、实验完成后，要认真分析实验结果，总结实验成败的因素，写出2000字以上研究小论文五、实验方法与步骤（一）收集花粉选择健壮的植株上正常的花朵，在开花前一天套硫酸纸袋，下口用曲别针别好以免混入其他花粉，第二天花药开裂后收集花粉；或采集开花前一天的花粉，第二天进行必要的加温处理，使花药开裂后收集花粉；或采集开花前一天的花蕾，第二天进行必要的加温处理，使花药开裂后搜集花粉。注意一定要采集花药开裂前后的新鲜花粉，对不成熟的幼嫩花药的花粉，成熟过头的花粉被雨露粘湿的花粉，有疑问的花粉基杂质要除去。--------------------------（二）干燥及贮藏花粉采集后置于清洁的环境，以免菌类侵入引起发霉影响生命力，并及时干燥，可放在散光下晾干、阴干或放入盛有CaCl2（H2SO4、硅胶、醋酸钾饱和液、NaOH等）的干燥器中干燥，一般以花粉由相互粘结至极易分散象水一样不粘玻璃壁为度，用花粉筛筛去杂质，根据使用的次数将其分装于数个指形管中，避免因启封而使温度、湿度剧变造成花粉生活力锐减。一般以1/5或更少为宜，管口用脱脂棉塞好，活用双层的干净纱布扎好，有利于气体交换和过滤气体，贴好标签，表明植物品种名称、采集日期、地点、贮藏条件（湿、温条件）即统一编号。然后放入无水氯化钙或不同浓度的H2SO4控制的一定湿度的干燥器中，最后把干燥器置于0～2℃或0℃以下的冰箱中贮存。同时设对照，在室内自然温度、湿度及阳光条件下，个一定时间进行花粉生活力测定，比较其差异性。（三）花粉生活力测定鉴定花粉生活力的方法有很多，概括起来不外下列几种：一是将待测花粉直接授粉，最后计算结实数和结籽数；二是将花粉授到柱头上，隔一定时间切下柱头，在显微镜下观察花粉萌发情况，测定萌发率；三是形态观察；四是染色观察；五是在人工培养基上播种花粉，观察萌发率。以后三种为主介绍花粉生活力测定的具体方法。1.形态观察法一般把具有品种典型性的花粉（指具有该品种花粉粒的大小、形态色泽等）作为具有生活力的花粉，把小型的、皱瘪的、畸形的作为无生活力的花粉。形态观察的具体方法是：首先将花粉置于载玻片上，在显微镜下查看5个视野，要求被检查的花粉粒总数达100粒以上，计算正常花粉粒占总数的比率。此法简便易行，但准确性差，通常只用于测定新鲜花粉的生活力。2.染色观察法（1）碘－碘化钾染色法。先称取0.3g碘和1.3g碘化钾溶于100ml的蒸馏水中，即成碘－碘化钾溶液。取少量花粉振播到用棉球擦净的普通载玻片上，然后加水一滴，使花粉散开，再加一滴碘－碘化钾溶液，盖上盖玻片，置于显微镜下观察不同的5个视野，凡花粉粒被染成蓝色的表示具有生活力，呈黄褐色为缺少生活力的花粉（遇碘变蓝是淀粉的特性）。（2）氯化三苯基四氮唑（TTC）法。凡具有生活力的花粉，在其呼吸作用中都有氧化还原作用，而无生活力的花粉则无此反应，因此当TTC渗入有生活力的花粉时其脱氢酶在催化去氢过程中与TTC结合，是污水的TTC变成TTF而成红色。磷酸盐缓冲液的配置：在100ml的蒸馏水中溶解0.832g的Na2HPO4·2H2O和0.273g的KH2PO4，调整pH值为7.17。TTC溶液配置：取0.02～0.05g的TTC溶解于10ml磷酸缓冲液中，放于棕色瓶中，置于暗处。取少量花粉于凹玻片的凹槽内或直接放于普通载玻片上，滴入0.5％TTC溶液一两滴，用镊子搅拌均匀，盖上盖玻片，将此片置于35～40℃--------------------------下15～20min，在显微镜下观察不同的5个视野，反被染成红色的均为有生活力的花粉。（3）-萘酚法①配制药液A.将0.20g联苯胺溶于10