路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾花粉形態(tài)及種間雜交親和性研究

許 荔， 黃蘇珍， 原海燕

〔江蘇省·中國科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園)， 江蘇 南京 210014〕

路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾花粉形態(tài)及種間雜交親和性研究

許 荔， 黃蘇珍①， 原海燕

〔江蘇省·中國科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園)， 江蘇 南京 210014〕

使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了路易斯安那鳶尾(Louisiana Iris)品種‘夢娣達(dá)’(‘Mentida’)和紅籽鳶尾(IrisfoetidissimaLinn.)的花粉形狀、外壁紋飾和大??；同時，以路易斯安那鳶尾為母本、紅籽鳶尾為父本進(jìn)行雜交和路易斯安那鳶尾自交，分析了雜交和自交授粉后花粉管生長狀況及雌蕊中保護(hù)酶(包括SOD和POD)活性和內(nèi)源激素(包括IAA、GA3、ZR和ABA)含量的動態(tài)變化。結(jié)果表明：路易斯安那鳶尾花粉粒近扁球形，外壁紋飾為細(xì)網(wǎng)狀，極軸和赤道軸長度分別為81.71和58.00 μm；紅籽鳶尾花粉粒近長球形，外壁紋飾為顯著粗網(wǎng)狀，極軸和赤道軸長度分別為91.80和38.23 μm，表明二者的花粉形態(tài)差異明顯。與自交組相比，雜交組的花粉萌發(fā)和花粉管生長相對滯后，授粉后48 h僅有少量花粉管到達(dá)花柱基部，且伴有花粉管末端彎曲及在柱頭表面回轉(zhuǎn)、盤結(jié)等現(xiàn)象。在授粉后2 h內(nèi)自交組雌蕊的SOD和POD活性和IAA含量均高于雜交組;授粉后8～12 h自交組雌蕊的IAA含量低于雜交組;授粉后12～24 h自交組雌蕊的GA3和ZR含量均低于雜交組;授粉后多數(shù)時段自交組雌蕊的ABA含量低于雜交組。說明雌蕊中的高水平SOD和POD活性以及IAA含量和低水平ABA含量有利于柱頭識別花粉及花粉萌發(fā)，而雌蕊中的低水平IAA、GA3和ZR含量則有利于花粉管的生長。綜合分析結(jié)果表明：路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾種間雜交存在一定程度的受精前障礙，可能是導(dǎo)致其種間雜交不親和的原因之一。

鳶尾屬； 種間雜交； 花粉形態(tài)； 花粉管生長； 保護(hù)酶活性； 內(nèi)源激素含量

鳶尾屬(IrisLinn.)植物大多具有較高的觀賞價值，既可觀花又可觀葉，是優(yōu)良的庭園綠化材料[1]。中國擁有豐富的鳶尾屬植物資源，但僅有少數(shù)種類被充分利用，大多數(shù)種類尚未得到挖掘、開發(fā)和應(yīng)用，并且目前國內(nèi)應(yīng)用的鳶尾屬植物的主要栽培品種多數(shù)引自國外[2]。

種間雜交可以打破物種間的界限，藉此獲得更加豐富的變異類型，是植物種質(zhì)創(chuàng)新研究和培育新品種的重要手段之一。然而，鳶尾屬植物普遍存在種間遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙，種間雜交的親和力極弱，很難獲得雜交種子[3-7]。不親和障礙主要分為受精前障礙和受精后障礙兩大類型，其中，受精前信號能否被有效傳導(dǎo)是花粉管能否順利進(jìn)入胚囊并完成受精的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[8]。目前，關(guān)于鳶尾屬植物遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙的研究主要集中在授粉后花粉管行為觀察、提前授粉及激素涂抹柱頭破除其雜交不親和障礙等方面[9-11]，而關(guān)于鳶尾屬植物雜交親本的花粉形態(tài)和外壁紋飾對花粉萌發(fā)和受精進(jìn)程的影響、不親和授粉引起的保護(hù)酶系統(tǒng)和內(nèi)源激素的協(xié)同變化等方面的研究尚未見報道。

紅籽鳶尾(IrisfoetidissimaLinn.)原產(chǎn)于西歐和非洲北部等地，具有較高的觀賞價值，是集觀花、觀葉和觀果為一體的常綠地被植物，并且具有耐寒性強(qiáng)、在長江中下游地區(qū)四季常綠、適應(yīng)性強(qiáng)及耐粗放管理等優(yōu)良特性；但紅籽鳶尾的花朵較小且花色單一(只有黃色和淡紫色)，在一定程度上影響了該種的推廣和應(yīng)用。路易斯安那鳶尾(Louisiana Iris)是鳶尾屬植物中最具觀賞價值的類群之一，不僅花大、色艷、花色豐富，還兼具適應(yīng)性強(qiáng)、耐寒、耐旱及水生等多種特性，在國外早已被廣泛應(yīng)用。為此，作者所在項目組嘗試?yán)秒s交手段將路易斯安那鳶尾優(yōu)良的花部性狀轉(zhuǎn)入紅籽鳶尾中，以期獲得花大且花色豐富的雜種后代。前期的實驗結(jié)果表明：以紅籽鳶尾為母本、路易斯安那鳶尾為父本進(jìn)行雜交，可以獲得少量的雜交種子，但反交后卻未能獲得雜交種子。

為了明確路易斯安那鳶尾與紅籽鳶尾間的雜交不親和障礙機(jī)制，作者對路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾的花粉形態(tài)及大小進(jìn)行了觀察比較，并以路易斯安那鳶尾為母本、紅籽鳶尾為父本進(jìn)行雜交實驗，同時對路易斯安那鳶尾進(jìn)行自交實驗，對雜交和自交授粉后花粉管生長狀況以及雌蕊中保護(hù)酶活性和內(nèi)源激素含量的變化進(jìn)行比較研究，以期探討二者反交時低親和性的機(jī)制，為克服鳶尾屬植物種間雜交的不親和障礙和成功獲得具有優(yōu)良觀賞性狀的雜種后代提供實驗依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試的紅籽鳶尾和路易斯安那鳶尾品種‘夢娣達(dá)’(‘Mentida’)均種植于江蘇省·中國科學(xué)院植物研究所鳶尾種質(zhì)資源圃。

1.2 方法

1.2.1 花粉形態(tài)觀察 隨機(jī)選取路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾的鮮花各3朵，待花藥開裂后收集花粉；花粉于40 ℃條件下干燥，用解剖針將干燥花粉均勻地彈在黏有雙面導(dǎo)電膠的金屬載臺上，用IB-5型離子濺射儀(日本EIKO公司)鍍金后，在Hitachi S-3000N掃描電子顯微鏡(日本Hitachi公司)下分別觀察花粉的形狀和外壁紋飾，并測量花粉極軸和赤道軸的長度。每種植物選5?；ǚ哿?，均重復(fù)觀測3次。

1.2.2 雜交授粉方法 以路易斯安那鳶尾為母本、紅籽鳶尾為父本進(jìn)行種間雜交，并以路易斯安那鳶尾自交作為對照。在母本開花前2 d對母本的花進(jìn)行人工去雄套袋處理；在母本開花當(dāng)天柱頭分泌大量黏液(8:00至11:00)時，收集父本的新鮮花粉并混勻；用毛筆將新鮮花粉涂抹在母本的柱頭上進(jìn)行人工授粉，授粉后立即對母本繼續(xù)套袋隔離，雜交組和自交組均授粉40朵花以上。分別于授粉后2、4、8、12、24和48 h取母本的雌蕊，用FAA固定液(甲醛、冰乙酸和體積分?jǐn)?shù)70%乙醇按體積比1∶1∶18配制)固定后，置于4 ℃條件下保存，用于花粉管生長的觀察；取未授粉及授粉后2、4、8、12和24 h的母本雌蕊，用液氮速凍后置于-70 ℃條件下保存，用于保護(hù)酶活性和內(nèi)源激素含量的測定。

1.2.3 花粉管生長的觀察 參照畢曉穎等[9]和Teng等[12]的方法觀察雜交授粉和自交授粉后花粉管的生長狀況。將雌蕊從FAA固定液中取出，用蒸餾水沖洗3次，加入1 mol·L-1NaOH溶液并置于60 ℃水浴中軟化至透明；用質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.1%水溶性苯胺藍(lán)溶液(用0.1 mol·L-1K3PO4溶液配制)染色過夜；甘油封片后，在Zeiss Axioskop 40熒光顯微鏡(德國Zeiss公司)下觀測并拍照。每個處理取3朵花，每朵花選取3個雌蕊分別進(jìn)行觀察。

1.2.4 保護(hù)酶活性及內(nèi)源激素含量的測定 對雌蕊中的超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性以及生長素(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米核苷素(ZR)和脫落酸(ABA)含量進(jìn)行測定。其中，SOD活性測定采用氮藍(lán)四唑(NBT)光還原法[13]167-168；POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[13]164-165；IAA、GA3、ZR和ABA含量測定采用酶聯(lián)免疫法(ELISA)[14]，均由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院完成。每個處理取3朵花，每朵花選取1個雌蕊進(jìn)行各項指標(biāo)測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

用EXCEL 2010和SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，并繪制相關(guān)圖表。

2 結(jié)果和分析

2.1 花粉粒形態(tài)特征比較

在掃描電鏡下路易斯安那鳶尾與紅籽鳶尾的花粉粒形狀和外壁紋飾有明顯差異。路易斯安那鳶尾的花粉粒近扁球形(圖1-A)，外壁紋飾為細(xì)網(wǎng)狀，且網(wǎng)眼中無顆粒(圖1-B)；紅籽鳶尾的花粉粒近長球形(圖1-C)，外壁紋飾為顯著粗網(wǎng)狀，且網(wǎng)眼中具有稀疏顆粒(圖1-D)。

由測量結(jié)果(表1)可見：路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾的花粉大小也有明顯差異。紅籽鳶尾花粉的赤道軸長度為38.23 μm，小于路易斯安那鳶尾(58.00 μm)；而紅籽鳶尾花粉的極軸長度(91.80 μm)和極軸/赤道軸長度比值(2.41)均大于路易斯安那鳶尾(分別為81.71 μm和1.41)。

A: 路易斯安那鳶尾花粉形狀Pollen shape of Louisiana Iris; B: 路易斯安那鳶尾花粉外壁紋飾Extine ornamentation of pollen of Louisiana Iris; C: 紅籽鳶尾花粉形狀Pollen shape ofIrisfoetidissima; D: 紅籽鳶尾花粉外壁紋飾Extine ornamentation of pollen ofIrisfoetidissima.

圖1 路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾的花粉形狀和外壁紋飾的比較

Fig. 1 Comparison on shape and extine ornamentation of pollens of Louisiana Iris andIrisfoetidissimaLinn.

2.2 雜交及自交授粉后花粉管的生長狀況

路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾雜交及路易斯安那鳶尾自交授粉后花粉管的生長狀況見圖2。觀察結(jié)果表明：路易斯安那鳶尾與紅籽鳶尾雜交授粉后2 h，少量花粉開始萌發(fā)(圖2-A)；授粉后4～8 h，大量花粉已經(jīng)萌發(fā)，形成成簇的花粉管，并有少部分花粉管穿過柱頭(圖2-B，C)；授粉后24 h，大量花粉管已經(jīng)穿過柱頭進(jìn)入花柱，但僅有極少量(1或2條)花粉管仍然繼續(xù)生長，并有部分花粉管的先端出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象(圖2-D)；授粉后48 h，僅有少量花粉管能到達(dá)花柱基部，尚未進(jìn)入花柱的花粉管在柱頭表面回轉(zhuǎn)、盤結(jié)(圖2-E)。

A: 雜交授粉后2 h After hybrid pollination 2 h; B: 雜交授粉后4 h After hybrid pollination 4 h; C: 雜交授粉后8 h After hybrid pollination 8 h; D: 雜交授粉后24 h，箭頭示花粉管彎曲 After hybrid pollination 24 h, the arrow shows pollen tube bending; E: 雜交授粉后48 h After hybrid pollination 48 h; F: 自交授粉后2 h After self pollination 2 h; G: 自交授粉后4 h After self pollination 4 h; H: 自交授粉后24 h After self pollination 24 h; I: 自交授粉后48 h，箭頭示花粉管到達(dá)花柱基部 After self pollination 48 h, the arrow shows pollen tube reaching the base of style.

圖2 路易斯安那鳶尾與紅籽鳶尾雜交及路易斯安那鳶尾自交授粉后花粉管的生長狀況

Fig. 2 Growth status of pollen tube after hybrid pollination of Louisiana Iris withIrisfoetidissimaLinn. and self pollination of Louisiana Iris

路易斯安那鳶尾自交授粉后2 h，大量花粉已經(jīng)在柱頭萌發(fā)(圖2-F)；授粉后4 h，萌發(fā)的花粉形成成簇的花粉管，并開始進(jìn)入花柱(圖2-G)；授粉后24 h，花粉管伸長至花柱約1/3處(圖2-H)；授粉后48 h，大量花粉管到達(dá)花柱基部(圖2-I)。

2.3 雜交及自交授粉后雌蕊中保護(hù)酶活性及內(nèi)源激素含量的變化

路易斯安那鳶尾自交及其與紅籽鳶尾雜交授粉后24 h內(nèi)雌蕊中SOD和POD活性的變化見圖3；授粉后24 h內(nèi)雌蕊中內(nèi)源激素IAA、GA3、ZR和ABA含量的變化見圖4。

2.3.1 SOD和POD活性的變化 由圖3可見：授粉后4 h內(nèi)，自交組和雜交組雌蕊的SOD活性均呈先上升后下降的變化趨勢，并在授粉后2 h達(dá)到峰值，且自交組雌蕊的SOD活性一直高于雜交組；授粉8 h后，自交組雌蕊的SOD活性持續(xù)上升，而雜交組雌蕊的SOD活性則呈現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢，且自交組雌蕊的SOD活性在授粉后8～12 h低于雜交組，而在授粉后24 h則高于雜交組。

由圖3還可見：授粉后2 h內(nèi)，自交組雌蕊的POD活性上升而雜交組雌蕊的POD活性卻下降；授粉8 h后，自交組和雜交組雌蕊的POD活性均呈先下降后升高的變化趨勢，并且授粉后12 h自交組雌蕊的POD活性低于雜交組，而授粉后8和24 h自交組雌蕊的POD活性則均高于雜交組。

2.3.2 內(nèi)源激素含量的變化 由雜交及自交授粉后雌蕊中IAA含量的變化(圖4-A)可見：授粉后4 h內(nèi)，自交組雌蕊的IAA含量一直高于雜交組；而授粉后8～12 h，自交組雌蕊的IAA含量則低于雜交組，且授粉后12 h，自交組和雜交組雌蕊的IAA含量均降至最低；此后，自交組和雜交組雌蕊的IAA含量上升，至授粉后24 h自交組雌蕊的IAA含量水平不但已高于授粉前期或與授粉前期持平，而且也明顯高于雜交組。

由雜交及自交授粉后雌蕊的GA3和ZR含量變化(圖4-B，C)可見：自交組雌蕊的GA3含量隨著授粉后時間的延長呈現(xiàn)“下降—升高—下降—升高”的變化趨勢，而雜交組雌蕊的GA3含量以及自交組和雜交組雌蕊的ZR含量均呈現(xiàn)“下降—升高—下降”的變化趨勢。授粉后2 h，自交組雌蕊的GA3和ZR含量均低于雜交組；授粉后4～8 h，自交組雌蕊的GA3含量均高于雜交組，ZR含量則在授粉后4 h低于雜交組、在授粉后8 h高于雜交組；授粉8 h后，自交組雌蕊的GA3和ZR含量均低于雜交組。

由雜交及自交授粉后雌蕊的ABA含量變化(圖4-D)可見：授粉后2 h，自交組和雜交組雌蕊的ABA含量均下降，且雜交組ABA含量的下降幅度高于自交組；授粉后4～8 h，自交組和雜交組雌蕊的ABA含量均下降至最低，但授粉后8 h自交組雌蕊的ABA含量高于雜交組；授粉8 h后，自交組和雜交組雌蕊的ABA含量均呈先上升后下降的變化趨勢，且自交組雌蕊的ABA含量均低于雜交組。

3 討論和結(jié)論

花粉形狀、大小和外壁紋飾對柱頭識別花粉、花粉萌發(fā)以及受精進(jìn)程等均具有明顯影響，并且植物的種間雜交受精前障礙通常表現(xiàn)為花粉在柱頭表面不能萌發(fā)、花粉管行為異常以及柱頭乳突細(xì)胞和花粉通道的胼胝質(zhì)反應(yīng)等現(xiàn)象。本研究中，路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾的花粉形狀和外壁紋飾差異明顯，花粉大小也存在一定差異。與路易斯安那鳶尾自交組花粉管的生長狀況相比，路易斯安那鳶尾與紅籽鳶尾雜交組的大部分花粉能夠正常萌發(fā)，但是花粉萌發(fā)及花粉管伸長速率較自交組相對滯后，雜交授粉后24 h僅有1或2條花粉管能夠繼續(xù)在花柱中生長，并且在花粉管伸長過程中還伴隨花粉管末端彎曲、回轉(zhuǎn)、盤結(jié)等異常行為。說明路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾的雜交存在一定程度的受精前障礙，并且上述形態(tài)結(jié)構(gòu)上的差異可能是導(dǎo)致路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾雜交不親和以及存在受精前障礙的主要原因之一。

杜文文等[15]認(rèn)為亞洲百合品種‘Brunello’(Asian lily ‘Brunello’)和鐵炮百合品種‘新鐵炮2號’(Longiflorum lily ‘Formolongi Ⅱ’)種間雜交不親和的部位主要是柱頭和花柱2個部位，表現(xiàn)為授粉后柱頭乳突細(xì)胞和花粉管中產(chǎn)生胼胝質(zhì)沉淀且花粉管異常生長。本研究中僅發(fā)現(xiàn)雜交組的花粉管在花柱中存在異常行為，據(jù)此推斷路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾的種間雜交不親和障礙可能主要存在于花柱中。畢曉穎等[9]采用在柱頭上涂抹NAA或6-BA的方法成功促進(jìn)了馬藺(Irislacteavar.chinensisKoidz.)和溪蓀(I.sanguineaHormen.)雜交后花粉管的生長，顯著提高了雜交后的結(jié)實率；Wang等[16]認(rèn)為切割柱頭是克服百合科(Liliaceae)植物L(fēng)iliumlongiflorum和L.lophophorumvar.linearifolium雜交受精前障礙、提高結(jié)實率的有效方法。然而，上述方法能否有效克服路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾雜交的受精前障礙并獲得種間雜種，尚待進(jìn)一步研究。

SOD和POD是植物細(xì)胞膜保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分。王保成等[17]的研究結(jié)果表明：SOD和POD活性變化與親和基因的調(diào)控有關(guān)。授粉可以使雌蕊中的SOD和POD活性上升，且親和授粉的酶活性高于不親和授粉[8,18]。路易斯安那鳶尾自交授粉后，在花粉與柱頭的識別和萌發(fā)階段(授粉后2 h內(nèi))，雌蕊中的SOD和POD活性均明顯升高且高于雜交組，據(jù)此可以推測在該階段親和機(jī)制及親和基因?qū)Υ迫镏蠸OD和POD活性變化的調(diào)控較為明顯。雖然親和授粉及不親和授粉都會引起雌蕊中SOD和POD活性的上升，但二者的上升幅度并不一致，說明SOD和POD活性變化與授粉親和性有一定的關(guān)系[17]。本研究中，授粉后24 h雜交組雌蕊的SOD和POD活性均顯著低于自交組，推斷這可能是由于不親和授粉抑制了SOD和POD活性，還可能與雜交授粉后24 h只有極少量花粉管在花柱中生長，且部分花粉管先端出現(xiàn)彎曲導(dǎo)致生長受阻有關(guān)。

內(nèi)源激素在植物花粉萌發(fā)及花粉管生長過程中起重要作用。本研究中，路易斯安那鳶尾自交后雌蕊中IAA含量在授粉后4 h內(nèi)一直高于雜交組而在授粉后8～12 h低于雜交組，GA3、ZR和ABA含量則在授粉后12～24 h低于雜交組，說明在花粉附著和萌發(fā)階段高濃度IAA有利于親和授粉，而在花柱生長階段低濃度IAA、GA3和ZR可能有利于花粉管的生長。楊曉苓等[18]和張鵬[19]認(rèn)為高濃度ABA與植物不親和授粉有關(guān)，本研究中授粉后大部分時間雜交組雌蕊的ABA含量高于自交組，表明低濃度ABA有利于親和花粉在柱頭上萌發(fā)，但柱頭是否在抑制不親和花粉生長時啟動了其他反應(yīng)系統(tǒng)并造成內(nèi)源激素含量上升，則有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，路易斯安那鳶尾和紅籽鳶尾的花粉形態(tài)和大小差異明顯，其種間雜交存在一定程度的受精前障礙，且種間雜交及自交授粉均能夠引起雌蕊體內(nèi)保護(hù)酶活性和內(nèi)源激素含量發(fā)生明顯變化，但雜交組和自交組的變化幅度并不相同，這可能是導(dǎo)致其雜交不親和的主要原因。

[1] 黃蘇珍, 韓玉林, 張耀鋼, 等. 德國鳶尾(IrisgermanicaL.)矮生優(yōu)良單株的雜交選育[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2003, 26(4): 21-25.

[2] GRAEME G. Iris: Flower of the Rainbow[M]. Australia: Kangaroo Press, 1997: 9-202.

[3] YABUYAT. ChromosomeassociationsandcrossabilitywithIrisensataThunb. in induced amphidiploids ofI.laevigataFisch. ×I.ensata[J]. Euphytica, 1991, 55: 85-90.

[4] YABUYAT, NODAT. Thecharacterizationof autoallotetraploid hybrids betweenIrisensataThunb.andI.laevigataFisch.[J].Euphytica, 1998, 103: 325-328.

[5] YABUYA T, YAMAGATA H. Embryological and cytological studies on seed development after reciprocal crosses betweenIrissanguineaHormen. andI.laevigataFisch.[J]. Japanese Journal of Breeding, 1978, 28: 211-224.

[6] YABUYAT,YAMAGATAH. Elucidationofseedfailureand breeding of F1hybrid in reciprocal crosses betweenIrisensataThunb. andI.laevigataFisch.[J]. Japanese Journal of Breeding, 1980, 30: 139-150.

[7] 黃蘇珍, 顧 姻. 鳶尾屬(IrisL.)植物的雜交育種[J]. 植物資源與環(huán)境, 1998, 7(1): 35-39.

[8] 吳能表, 徐光德, 唐于婷, 等. 自交不親和甘藍(lán)的花粉萌發(fā)與花柱內(nèi)保護(hù)酶活性變化[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2004, 29(5): 848-851.

[9] 畢曉穎, 婁 琦, 鄭 洋. 馬藺與溪蓀種間雜交親和性研究[J]. 園藝學(xué)報, 2011, 38(5): 977-984.

[10] 畢曉穎, 李 卉, 婁 琦, 等. 野鳶尾和射干屬間雜交親和性及雜種鑒定[J]. 園藝學(xué)報, 2012, 39(5): 931-938.

[11] 楊占輝, 高亦珂, 史言妍. 無髯鳶尾遠(yuǎn)緣雜交障礙[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2013, 18(4): 71-76.

[12] TENGNJ, CHENT, JINB, etal.Abnormalitiesinpistil development result in low seed set inLeymuschinensis(Poaceae)[J]. Flora, 2006, 201: 658-667.

[13] 李合生. 植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000.

[14] ZHAO J, LI G, YI G X, et al. Comparison between conventional indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay (icELISA) and simplified icELISA for small molecules[J]. Analytica Chimica Acta, 2006, 571: 79-85.

[15] 杜文文, 王祥寧, 吳麗芳, 等. 亞洲百合和鐵炮百合正反雜交親和程度的差異性分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(23): 4854-4861.

[16] WANG J, HUANG L, BAO M Z, et al. Production of interspecific hybrids betweenLiliumlongiflorumandL.lophophorumvar.linearifoliumvia ovule culture at early stage[J]. Euphytica, 2009, 167: 45-55.

[17] 王保成, 孫萬倉, 范惠玲, 等. 蕓芥自交親和系與自交不親和系SOD、POD和CAT酶活性[J]. 中國油料作物學(xué)報, 2006, 28(2): 162-165.

[18] 楊曉苓, 楊利平, 尚愛芹, 等. 百合授粉親和性與雌蕊中保護(hù)酶和激素的關(guān)系[J]. 園藝學(xué)報, 2009, 36(6): 855-860.

[19] 張 鵬. 楊樹雜交不親和性的細(xì)胞學(xué)及生理生化基礎(chǔ)[D]. 北京: 北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 2013: 33-34.

(責(zé)任編輯： 佟金鳳)

Studies on pollen morphology and interspecific hybridization compatibility of Louisiana Iris andIrisfoetidissima

XU Li, HUANG Suzhen①, YUAN Haiyan

(Institute of Botany, Jiangsu Province and Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210014, China),

J.PlantResour. &Environ., 2015, 24(1): 77-83

Shape,extine ornamentation and size of pollens of Louisiana Iris ‘Mentida’ andIrisfoetidissimaLinn.were observed by scanning electron microscope (SEM), meanwhile, interspecific hybridization using Louisiana Iris as female parent andI.foetidissimaas male parent and self pollination of Louisiana Iris were carried out, and pollen tube growth status and dynamic changes of protective enzyme (including SOD and POD) activity and endogenous hormone (including IAA, GA3, ZR and ABA) content in pistil after hybrid and self pollinations were analyzed. The results show that pollen grain of Louisiana Iris is suboblate with fine reticulate extine ornamentation, lengths of its polar and equatorial axes are 81.71 and 58.00 μm, respectively; pollen grain ofI.foetidissimais subprolate with obviously rough reticulate extine ornamentation, lengths of its polar and equatorial axes are 91.80 and 38.23 μm, respectively, indicating that there are obvious differences between their pollen morphology. Compared to self group, pollen germination and pollen tube growth of hybrid group are relatively backward, and only a few pollen tubes reach the base of style after pollination 48 h and accompany with phenomena of terminal bending, rotating and wind round in stigma surface, etc. After pollination in 2 h, SOD and POD activities and IAA content in pistil of self group all are higher than those of hybrid group; after pollination 8-12 h, IAA content in pistil of self group is lower than that of hybrid group; after pollination 12-24 h, both GA3and ZR contents in pistil of self group are lower than those of hybrid group; and at most times after pollination, ABA content in pistil of self group is lower than that of hybrid group. It is meant that high level of SOD and POD activities and IAA content, low level of ABA content in pistil are beneficial to stigma to recognize pollen and pollen germination, while low level of IAA, GA3and ZR contents in pistil favors growth of pollen tube. The comprehensive analysis result indicates that there is pre-fertilization barrier at a certain degree in interspecific hybrid of Louisiana Iris andI.foetidissima, it might be one of reasons leading to their interspecific hybrid incompatibility.

IrisLinn.; interspecific hybridization; pollen morphology; pollen tube growth; protective enzyme activity; endogenous hormone content

2014-07-11

江蘇省科技支撐計劃項目(BE2012349)

許 荔(1990—)，女，江蘇徐州人，碩士研究生，主要從事鳶尾遺傳與育種研究。

①通信作者 E-mail： hsz1959@163.com

Q944.42； S682.1+9

A

1674-7895(2015)01-0077-07

10.3969/j.issn.1674-7895.2015.01.11