杜仲是我国极具潜力的温带胶源树种和药用植物资源。本论文围绕创制杜仲三倍体新种质为研究目标,针对杜仲雌配子染色体加倍选育三倍体诱导率低等问题,综合生殖生物学、配子染色体加倍以及分子标记分析等技术,系统开展杜仲雌配子发生发育规律、人工诱导大孢子及胚囊染色体加倍技术,以及三倍体生长和光合生理、主要药效成分含量等性状遗传变异研究,为杜仲多倍体育种奠定理论和技术基础。主要研究结果如下:1、掌握了杜仲大孢子母细胞减数分裂规律,建立了施加高温处理诱导雌花芽大孢子染色体加倍选育杜仲三倍体的技术条件。在掌握杜仲相邻雄株散粉天数与雌花芽大孢子发生进程对应关系的基础上,结合杜仲雌花芽外部形态标记适时施加高温处理诱导杜仲大孢子染色体加倍,获得三倍体38株,明确适宜处理技术条件为相邻雄株散粉后第2-3d时,对杜仲雌花芽施加45℃高温持续处理4h,三倍体诱导率最高达5.45%,此时杜仲雌蕊柱头边缘出现轻微萎蔫,相应的大孢子母细胞减数分裂时期是粗线期-双线期。2、明确了高温处理诱导胚囊染色体加倍选育杜仲三倍体的技术条件,首次通过胚囊染色体加倍获得杜仲三倍体6株。明确了杜仲胚囊发育时期与雌花芽大小以及相邻杜仲雄树散粉时间的相关关系,建立了高温诱导胚囊染色体加倍选育杜仲三倍体技术。其中,在相邻雄株散粉后第6-10d内,为杜仲单核、二核和四核胚囊发育时期,此时花芽长度介于1.83cm至2.72cm之间,在此期间适宜采用48℃高温对杜仲雌花芽持续处理4h-6h,三倍体诱导率最高达1 1.1%。3、初步掌握了高温诱导杜仲大孢子和胚囊染色体加倍选育三倍体得率低的主要原因。从施加高温处理诱导雌配子染色体加倍同时固定的杜仲雌花芽配子发生发育进程看,不同雌花芽间的大孢子母细胞减数分裂或胚囊发育时期存在较大差异。其原因在于本实验选取的研究材料尚未无性系化,加之高温处理只能在室外树上进行,不同植株以及同植株不同部位的杜仲雌花芽发育受基因型差异和环境变化的影响所致。杜仲雌配子发生发育的不同步性导致大多数雌花芽难以做到染色体加倍适时处理,是三倍体得率相对较低的主要原因。4、利用SSR分子标记实现杜仲三倍体亲本组合重建,以及FDR型和SDR型2n配子来源三倍体鉴别。利用筛选出的10对能扩增出稳定带型、差异较明显的SSR标记位点确定了 31株杜仲三倍体的父本来源,其中包括大孢子染色体加倍来源的25株,胚囊染色体加倍来源的6株。进而应用筛选出的6对低重组率SSR分子标记对25株经大孢子染色体加倍获得的杜仲三倍体进行鉴定,证明其中12株来源于FDR型2n配子,7株来源于SDR型2n配子。5、杜仲三倍体在营养生长、气孔属性、叶片特征、光合指数及次生代谢产物含量均表现出一定的优势。研究结果表明,同一生长条件下,三倍体植株在生长方面与二倍体对照平均值相比优势明显。其中三倍体植株的平均株高和胸径是2.41m和1.4cm,分别超出二倍体对照平均值的16.99%和19.09%。三倍体平均叶面积达到280.36cm2,叶片厚度为449.43μm,分别超出二倍体对照平均值的45.8%和27.8%。三倍体叶片大小、光合速率平均值均高于二倍体对照植株,是杜仲三倍体营养生长优势的内在原因。另外三倍体的绿原酸、京尼平苷、京尼平苷酸、桃叶珊瑚苷平均含量优于其半同胞二倍体家系。表明对于以单科单属单种存在、无法通过远缘杂交获得杂种优势的杜仲而言,多倍体育种具有巨大开发利用潜力。