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芡歐鼠尾草的成花關(guān)鍵因子調(diào)控及適生性研究
ω-3脂肪酸是人體維持各種正常生理功能的必需脂肪酸,它對神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和預防心血管疾病具有關(guān)鍵作用。目前ω-3脂肪酸的主要來源為深海魚類和某些海藻,但產(chǎn)品中的海腥味影響了產(chǎn)品的品質(zhì),只能進一步深加工由此提高了生產(chǎn)成本。唇形科鼠尾草屬的芡歐鼠尾草(Salvia hispanica L.)是已發(fā)現(xiàn)的富含ω-3脂肪酸的植物之一,且其種子可以直接食用。
由于其原產(chǎn)于熱帶,是一種嚴格的短日照植物,秋分后開始孕蕾,如遭遇低溫,必定造成減產(chǎn)。因此,本研究以芡歐鼠尾草為研究材料,通過對其雌雄配子體發(fā)育過程的研究,了解芡歐鼠尾草的成花基礎；通過光周期調(diào)控,激素調(diào)控等調(diào)控手段,對影響芡歐鼠尾草成花的各項因子進行研究,獲得調(diào)節(jié)芡歐鼠尾草花期的*技術(shù)；同時,通過多點環(huán)境氣候數(shù)據(jù)采集和數(shù)學建模方法結(jié)合,進行芡歐鼠尾草適生種植區(qū)的預測,為芡歐鼠尾草產(chǎn)業(yè)化奠定理論基礎。
通過這次試驗,獲得了以下研究結(jié)果：
1.芡歐鼠尾草大小孢子發(fā)育及雌雄配子體發(fā)生過程的研究芡歐鼠尾草是引進的物種,其遺傳背景及花的發(fā)育過程是進行花期調(diào)控的理論基礎。通過對芡歐鼠尾草成花各時期的顯微結(jié)構(gòu)觀察,結(jié)果表明,芡歐鼠尾草雌蕊的結(jié)構(gòu)為2心皮深裂成4室,每室生長著一個倒生的胚珠。珠心的孢原細胞分裂成一個造孢細胞和一個周緣細胞,造孢細胞發(fā)育成大孢子母細胞。大孢子母細胞經(jīng)過2次減數(shù)分裂,生成大孢子二分體和大孢子四分體,大孢子四分體其中三個細胞退化,剩下的一個發(fā)育為成熟的功能大孢子。芡歐鼠尾草胚囊發(fā)育為蓼型,雌配子體的發(fā)育首先由功能大孢子發(fā)育為單核胚囊,通過3次連續(xù)核的有絲分裂,生成二核胚囊、四核胚囊和八核胚囊,進而形成成熟胚囊。芡歐鼠尾草有四枚雄蕊,花粉囊壁發(fā)育屬雙子葉型,由表皮、藥室內(nèi)壁、中層,絨氈層四層細胞構(gòu)成。小孢子的發(fā)育時期分為小孢子母細胞減數(shù)分裂期,四分體期,單核小孢子期,2細胞花粉期,3細胞花粉期,花粉囊開裂期。小孢子減數(shù)分裂屬同時型,成熟花粉粒屬3細胞型并有6個萌發(fā)孔。
2.芡歐鼠尾草成花調(diào)控因子的研究芡歐鼠尾草在湖南地區(qū)成熟較晚,因種子還未*成熟即與霜期相遇而影響產(chǎn)量。根據(jù)植物成花激素學說,日照時間、積溫或逆境條件都能使植物體內(nèi)激素的分布和水平發(fā)生變化導致花芽分化。不同濃度的ABA和6BA對芡歐鼠尾草的花期能產(chǎn)生影響,濃度為150mg/L的ABA和濃度為12.5mg/L的6BA能促進芡歐鼠尾草花芽的分化。在室內(nèi)250L光照培養(yǎng)箱內(nèi)實驗過程中,得到芡歐鼠尾草光周期的閥值為光照11小時。但在250L光照培養(yǎng)箱中的光照強度不夠,其生長勢遠不如室外。田間每日17：00-至次日8：00遮光處理能使植株提前開花,還需繼續(xù)進行遮光處理直到自然條件下為短日照為止。
3.芡歐鼠尾草適生種植區(qū)的預測通過芡歐鼠尾草的省內(nèi)五點栽培試驗結(jié)果,獲得其全生長期的農(nóng)藝性狀特征；運用Maxent生態(tài)位模型與地理信息系統(tǒng)(GIS)相結(jié)合的方法,用數(shù)學建模手段構(gòu)建芡歐鼠尾草適生模型；采用ROC曲線分析法對適生性分析的結(jié)果進行精度檢驗,驗證國內(nèi)高產(chǎn)及最適生的區(qū)域,以縮小中試范圍和縮短中試周期,加快產(chǎn)業(yè)化步伐。結(jié)合生態(tài)模型及實地實驗結(jié)果表明,芡歐鼠尾草最適宜的生長地為云南省,其次為湖南省和江西省。