双瓣茉莉与单瓣茉莉杂交的生殖障碍及其机理研究

茉莉是我国乃至世界范围内流传甚广的花卉，观赏、茶用、药用功能齐备，经济价值极高；我国已经成为世界上茉莉花产量和栽培面积最大的国家。但茉莉栽培品种单一，作为主要栽培类型的双瓣茉莉经长期使用后种性退化，抗性下降、产量降低，且香气欠佳；单瓣茉莉虽抗性强、香气好，但产花量小、观赏性差。因此，通过双瓣茉莉与单瓣茉莉杂交，选育出抗性强、产量高、观赏性好、香气佳的杂种后代，具有重要的现实意义。但严重的生殖障碍导致两者杂交不结实。故本项目拟借助荧光、电子、激光共聚焦显微等技术和生理生化分析方法，从细胞超微结构、微管骨架结构特征、保护酶和激素含量变化等角度对杂交授粉后的有性生殖过程开展系统研究，观察花粉与柱头的互作和胚胎发育进程，揭示杂交的亲和性、障碍类型及其机理，并在此基础上提出有效克服杂交生殖障碍的策略，进而提高茉莉的遗传育种效率实现种质创新。

针对单、双瓣茉莉杂交不结实的问题，本项目围绕授粉前亲本的育性、授粉后花粉与雌蕊的互作特性，以及胚珠与胚囊发育的协调性等方面，在细胞和亚细胞水平上开展研究，以探明杂交的生殖障碍类型及其机理，为采取有效措施克服杂交障碍进行种质创新奠定理论基础。开展的主要研究有：.1、从雌、雄蕊、花冠、萼片等器官分化的形态特征角度，制定了茉莉花器官发育进程图，将茉莉的花芽发育划分为7个主要时期；在不同时期，花芽长宽比、雌雄蕊长度比等均有显著差异，并且与大、小孢子体发生、雌、雄配子体发育进度间存在一定联系，可作为花芽内部生殖发育进度的判断依据；.2、对影响结实至关重要的大孢子发生、雌配子体发育等进行了系统的观察，应用荧光显微镜观察了柱头的可授性变化，并研究了茉莉雌蕊在发育过程中的细胞超微结构特征，从而在细胞和亚细胞水平上揭示了茉莉的雌性育性；.3、系统研究了小孢子发生、雄配子体发育、花药结构等特性，并开展了花粉离体培养萌发与花粉管生长特性研究，建立并优化了茉莉花粉离体培养技术体系，使得选择具有高活力的花粉进行人工授粉成为可能；.4、应用扫描电子显微镜观察了单瓣和双瓣茉莉杂交授粉后花粉原位萌发和花粉管生长变化，重点观察了在花粉萌发和花粉管生长过程中的形态特征以及柱头胼胝质反应等，明确了花粉与柱头的互作特性。.在上述研究的基础上，本项目可以得到以下结论：单瓣和双瓣茉莉自身都存在一定的生殖障碍，表现在花粉活力较低且易失活、柱头可授性较差且易早衰、胚囊发育多异常从而导致胚珠不育等方面，均给杂交结实造成一定的不利影响；然而花粉与柱头是亲和的，表现在人工授粉后花粉在柱头上萌发的数量较多、花粉管可以正常插入柱头内部、在花粉管末端和柱头表面无胼胝质生成等方面，故成功获得单、双瓣茉莉杂交后代仍是值得期待的；但花粉管在柱头内部生长极其缓慢，在其到达子房前，柱头已经衰老脱落，故受精作用无法完成。分析认为这是导致茉莉杂交不能结实的最根本原因。至于花粉管为何生长缓慢，可能与茉莉中间类型花柱的独特构造有关。总之，单、双瓣茉莉杂交属于受精前生殖障碍，为使其正常结实，应着重采取促使其雌雄性配子体正常发育、加快花粉管生长速度和延缓柱头衰老等措施。.在本项目资助下，共发表论文5篇（其中SCI收录2篇，中文3篇），并申报国家发明专利1项。此外，各有1篇SCI论文和中文论文正处于审稿中。