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摘要鹤顶兰属（PhaiusLour.）属于兰科（OrchidaceaeJuss.），全世界大约有40种，分布于热带非洲、马达加斯加、亚洲热带和亚热带至大洋洲。我国分布有鹤顶兰属植物10种，主要分布在长江流域以南各省。鹤顶兰属植物为大型地生兰科植物，具有极高的观赏价值，也有一定的药用价值。目前鹤顶兰属植物仅在杂交育种、繁育技术和胚胎发育学方面有部分研究，有关种质资源保存和分子生物学研究都十分匮乏。由于生境破坏和非法采挖等原因，鹤顶兰属植物已经面临濒危，亟需对其野生种群进行保护，加强种质资源收集和保存，并开展有关保护生物学的基础研究。本研究选择鹤顶兰属中分布广泛的鹤顶兰（PhaiustancarvilleaeBlume），开展鹤顶兰花粉形态及保藏的研究；同时，还开展了中国鹤顶兰属植物比较叶绿体基因组学研究。本研究的开展，为我国重要观赏花卉资源鹤顶兰属植物的保护和可持续利用提供科学依据。本研究主要内容和结果如下：<br>　　（1）鹤顶兰花粉团的形态结构<br>　　通过解剖镜、扫描电镜和石蜡切片技术观察鹤顶兰花粉团的宏观结构和微观形态特征。鹤顶兰具花粉块（pollinarium）结构，由8个肾形的花粉团（pollinia）组成，附着在1个粘质物上。花粉团外壁光滑，成熟花粉中四合花粉之间紧密粘合。每个花粉为2-细胞型。<br>　　（2）鹤顶兰花粉的离体萌发<br>　　以鹤顶兰新鲜花粉为试验材料，采用蔗糖、H3BO3、CaCl2和PEG-4000配制培养<br>　　基，对鹤顶兰新鲜花粉进行离体培养。单因素试验中，在一定浓度范围的蔗糖、H3BO3、CaCl2和PEG-4000对鹤顶兰花粉萌发具有促进作用，超过一定浓度则起抑制作用；单因素实验中，蔗糖、H3BO3、CaCl2和PEG-4000促进花粉管萌发最高效的浓度是100g·L-1、20mg·L-1、10mg·L-1、100g·L-1。通过正交试验设计，筛选鹤顶兰花粉离体萌发最适培养基为100g·L-1蔗糖+30mg·L-1H3BO3+20mg·L-1CaCl2+50g·L-1PEG-4000。<br>　　（3）鹤顶兰花粉储藏条件<br>　　干燥后的鹤顶兰花粉在4℃、-20℃、-80℃储藏360d后，对其花粉活力及授粉能力进行测定。储藏360d后，-80℃储存下保持较高的花粉活力；120d后的结实率分别为20%、60%、80%。鹤顶兰花粉在-80℃储存1年能维持较高的花粉活力和授粉能力。<br>　　（4）中国鹤顶兰属植物比较基因组学研究<br>　　本研究经测序、组装并注释了9种中国鹤顶兰属植物的叶绿体基因组。9个叶绿体基因组的基本特征相似，都为环状四分体结构。叶绿体基因组长度为157,997bp~158,630bp，平均长度为158,261bp，共编码114种功能基因，其中包括80种CDS基因，30种tRNA基因和4种rRNA基因。<br>　　通过中国鹤顶兰属叶绿体基因组的突变统计发现：共出现2831次突变事件，主要发生在LSC区和基因间区；三类事件中，替换事件发生频繁；倒位事件中，二核苷酸倒位最常见。<br>　　核苷酸多样性分析结果表明：rps19-psbA、psbC-trnS-UGA、rpl16-rps3、rpoB-trnC-GCA、clpP-psbB、psaC-ndhE、petN-psbM、rps16-trnQ-UUG、rps19-trnH-GUG可定义为高变区，用于鹤顶兰属系统发育和物种分化等研究。本研究还筛选出33个SSR多态性位点作为9种鹤顶兰属植物的物种鉴定参考。<br>　　基于叶绿体基因组的69个CDS和贝叶斯法、最大似然法建立鹤顶兰属植物系统发育树表明：9种中国鹤顶兰属植物聚为一个单系，在鹤顶兰属内部分为2个分支，仙笔鹤顶兰支（包含仙笔鹤顶兰、黄花鹤顶兰、长茎鹤顶兰3个种）和鹤顶兰支（其它6种鹤顶兰属植物），各分支有着很高的支持率。研究结果为进一步解析9种鹤顶兰属物种系统发育、物种鉴定和保护遗传学研究提供基础依据。