马蹄莲属（Zantedeschia）为天南星科（Araceae）植物，全属共7种2亚种。按其习性分为两组：一组为常绿组（Sect.1. Evergreen）,另一组为落叶组（Sect.2. Deciduous）。常绿组品种耐寒性、抗病性均较强，常见的仅一种，即：白花马蹄莲（Z.aethiopica）；落叶组品种通常称为彩色马蹄莲，色彩艳丽，品种繁多，是当前国际流行主栽的品种，已注册的商业品种多达150多个，其中常用品种60多个，多数品种是由美国、新西兰和荷兰等国家的马蹄莲专业公司或科研机构培育和开发的。本研究以马蹄莲属88份品种资源为研究材料，从形态学观测入手，应用ISSR-PCR分子标记、石蜡切片、花粉的生活力测定、品种间杂交等技术方法，开展了品种资源的形态学、DNA指纹图谱分析和生殖生物学研究，详细观察描述了马蹄莲主要的形态特征，找出了马蹄莲一致性、稳定性和特异性性状，制定出“马蹄莲属植物新品种DUS测试指南”，提出了基于分子标记结果的品种群分级标准，对马蹄莲属植物大小孢子发生和雌雄配子体发育过程进行了研究，在扫描电镜下观测了花粉显微形态特征，进而进行花粉生活力测定萌发试验，验证了花粉的活力和萌发特性以及品种杂交的生物学特性。主要结论如下：1.马蹄莲属品种的叶型有披针形、卵形、三角形和戟形；花色有白色系、黄色系、橙色系、粉色系、红色系、紫色系和双色系等7种类型；佛焰苞从俯视角度分为锐角形、钝角形和圆形三种类型。2.马蹄莲品种性状具有良好的一致性、稳定性和特异性，经形态学性状综合比较分析，筛选出来具有良好一致性特征的39个性状，经与UPOV测试指南比较，起草制定了《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南马蹄莲属》，已获准向农业部报批（见附录2）。3.经正交试验设计统计分析，提出了马蹄莲的ISSR-PCR优化反应体系，即25μl反应体系中，含有10×PCR buffer2.5μl，Mg²⁺2.0mmol/l，dNTPs0.20mmol/l，Taq酶1.5U，引物0.25μmol/l，DNA模板1.0ng/μl。从96对引物中筛选出了15对适合进行ISSR－PCR研究，共扩增出690个位点，其中435个为多态性位点，平均每对引物扩增出46个位点和29个多态性位点，多态性比率为63.04%。4.运用UPGMA聚类法对ISSR-PCR分子标记结果进行分析，在相似系数0.15处可将88份材料分为常绿马蹄莲和落叶马蹄莲二组；在相似系数0.29处可将87个落叶马蹄莲品种划分为盆栽品种亚群、切花品种亚群和盆花切花兼用品种亚群，每个亚群内根据花色可分为白花品种、黄花品种、橙花品种、红花品种及紫花品种等，与品种的表型性状相一致。5.筛选出了6对可用于构建马蹄莲品种指纹图谱的核心引物，并绘制了指纹图谱模型。6.研究发现彩色马蹄莲品种‘Majestic Red’胚珠倒生，双珠被，厚珠心，具珠被绒毡层。大孢子母细胞减数分裂形成的四分体呈直线排列或T型，合点端的大孢子发育为功能大孢子，其余3个大孢子退化，胚囊为单孢子发生的蓼型胚囊发育方式。每花通常有雄蕊2-3个，蝶形花粉囊，每侧由2个小孢子囊构成。花药壁由外到内依次为表皮、药室内壁、中层和绒毡层，绒毡层属变形绒毡层类型，小孢子形成时胞质分裂为修饰性同时型，小孢子排列成十字形四分体，成熟花粉为二胞花粉粒。小孢子在四分体时期，绒毡层细胞提前降解，致使释放的小孢子不能正常发育。7.经扫描电镜观测，18个马蹄莲品种的花粉大小、形状较一致，为长球体形，畸形率为5.88%～43.59%，花粉极轴长为28.8～39.5μm，赤道轴长为21.9～32.3μm，各品种P/E值范围为1.14～1.43。花粉外壁光滑，纹饰不明显，无萌发沟。8.在25℃恒温培养箱内暗培养条件下，6个马蹄莲品种花粉萌发率和花粉管长度均在24h内达到最高值，其中尤以9h内生长为主，筛选出附加10%蔗糖和0.01%硼酸的培养基为花粉活力培养检测的最适宜配方。