川赤芍花粉粒發(fā)育過程的細胞學(xué)觀察

許世磊 宋春花 侯祥云 王豐妍 郭先鋒

摘要：運用常規(guī)石蠟切片技術(shù)觀察了川赤芍小孢子的發(fā)生和雄配子體的形成過程，結(jié)果表明：4月上中旬為小孢子及雄配子體發(fā)育時期；小孢子母細胞減數(shù)分裂時，胞質(zhì)分裂為同時型，呈四面體型排列，少左右對稱型；成熟花粉為2－細胞型。

關(guān)鍵詞：川赤芍；小孢子；雄配子體

中圖分類號：S682.1⁺2文獻標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942(2012)01-0029-03

芍藥為我國傳統(tǒng)名花，但栽培芍藥花期較短。川赤芍(Paeonia veitchii Lynch)為芍藥科芍藥屬多年生草本植物，其葉片深裂，花紫紅色、單瓣，抗性強、耐陰，觀賞性高。花期自4月中下旬到5月中旬，較同屬其他芍藥早一個月左右。為提高芍藥品質(zhì)，延長芍藥花期，早花且觀賞品質(zhì)高的川赤芍就成為優(yōu)良的雜交親本，因其花期較早故常作雜交父本，因此開展定向雜交前對其父本育性的研究尤為重要，尤其是對雄蕊發(fā)育過程的細胞學(xué)研究。近年來關(guān)于植物花粉的研究多集中在測定花粉活力或電鏡觀察花粉粒形態(tài)，生物學(xué)研究多集中在對花粉進行輻射處理育種上；芍藥屬細胞學(xué)的研究重點集中在對芍藥屬牡丹組的研究上，對芍藥的研究較少，且主要集中在對栽培品種的研究上。本試驗運用常規(guī)石蠟切片技術(shù)，觀察了川赤芍小孢子的發(fā)生和雄配子體的形成過程，現(xiàn)將試驗結(jié)果報告如下：

1.材料與方法

試驗于2010年進行，供試材料為芍藥野生種川赤芍，材料取自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)基地。取樣方法參照王雁等(2010)的方法并稍作改進，根據(jù)花營直徑大小分級，每增加0.1cm分為一級。自花蕾剛萌芽約0.1cm開始取樣至花朵即將綻放、花蕾直徑不再增大。FAA固定液固定，愛氏蘇木精整染后常規(guī)石蠟切片法切片，厚度為6～10μm，利用OLYMPUS顯微鏡觀察并拍照。

2.結(jié)果與分析

2.1小孢子的發(fā)生

花粉粒的發(fā)育包括小孢子的發(fā)生和雄配子體的形成兩個階段，試驗觀察表明，4月上中旬小孢子及雄配子體即開始發(fā)育。

4月初，為花藥壁發(fā)育時期，在花粉囊壁的中層和絨氈層逐漸消失解體的過程中，花粉母細胞逐漸進入減數(shù)分裂階段。減數(shù)分裂開始時，花粉母細胞逐漸積累胼胝質(zhì)，在初生壁和細胞膜之間形成胼胝質(zhì)壁(圖版1)。芍藥花粉母細胞的減數(shù)分裂為同時型，即第一次核分裂時不伴隨胞質(zhì)分裂，形成一個二核細胞，不出現(xiàn)二分體階段(圖版2)；當(dāng)?shù)诙畏至研纬伤暮撕?，才同時發(fā)生胞質(zhì)分裂而形成四分體(圖版3)。四分體多為四面體型，少左右對稱型，花粉母細胞經(jīng)減數(shù)分裂后形成4個染色體數(shù)目減半的單核花粉粒又稱小孢子，它們?nèi)员话鼑诠餐碾蓦毡谥?圖版4)。

2.2雄配子體的形成

幼期單核花粉粒從四分體中釋放出來(圖版5)，此時單核花粉粒的核位于細胞中央(單核居中期)，具有濃厚的細胞質(zhì)(圖版6)。不久，細胞內(nèi)逐漸形成中央大液泡，細胞核隨之移到一側(cè)，為單核靠邊期。單核在貼近細胞壁的邊緣進行有絲分裂，先形成兩個細胞核(圖版7)，貼近花粉壁的為生殖核，向著大液泡的為營養(yǎng)核。以后發(fā)生不均等的胞質(zhì)分裂，形成生殖細胞和營養(yǎng)細胞。在四分體到晚期花粉過程中，花粉壁也相應(yīng)地經(jīng)歷了一系列的建造過程。

在幼期單核花粉存在于四分體中時，在胼胝質(zhì)壁內(nèi)側(cè)和質(zhì)膜之間首先發(fā)生纖維素的初生外壁。花粉游離時，初生外壁發(fā)育為花粉外壁，花粉外壁并非均勻產(chǎn)生，未形成外壁的孔隙發(fā)育為萌發(fā)孔或萌發(fā)溝(圖版8)。花粉粒的發(fā)育常先在萌發(fā)孔區(qū)開始。

2.3雄蕊發(fā)育過程與花蕾大小的關(guān)系

從表1可以看出，雄蕊發(fā)育過程與花蕾直徑大小存在較明顯的正向性關(guān)系。花蕾直徑較小(0.1～0.4cm)時主要是孢原細胞和造孢細胞的分化；直徑大小為0.6～1.2cm時，為花粉母細胞減數(shù)分裂為四分體時期；花蕾直徑較大至開花時(1.4cm～開花)，為小孢子發(fā)育為成熟花粉粒時期。

3討論

雄蕊發(fā)育過程與花蕾直徑大小表現(xiàn)出一定的相關(guān)性，雄蕊發(fā)育過程表現(xiàn)出一定的時序性，4月初為花藥壁的發(fā)育時期，4月上中旬為小孢子和雄配子體發(fā)育期，這與桂明珠等(1994)的研究結(jié)果較為一致。王雁等(2010)曾研究發(fā)現(xiàn)，雄蕊發(fā)育過程與花蕾長短存在一定相關(guān)性，與本試驗結(jié)果存在相同之處。本試驗表明，雄蕊發(fā)育細胞學(xué)研究試驗中可根據(jù)雄蕊發(fā)育階段有針對性的取樣，為雄蕊發(fā)育過程的細胞學(xué)研究提供重要的理論依據(jù)。

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