三個(gè)桃品種及其芽變品種(系)的花粉粒形態(tài)研究

劉偉，董曉民，李桂祥，張安寧

(山東省果樹研究所，山東 泰安 271000)

三個(gè)桃品種及其芽變品種(系)的花粉粒形態(tài)研究

劉偉，董曉民，李桂祥，張安寧

(山東省果樹研究所，山東 泰安 271000)

以3個(gè)桃品種及芽變品種(系)為試材，以超紅桃為對(duì)照品種，采用HITACHIE-1010型掃描電鏡觀察花粉粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)，研究桃品種及其變異品系花粉粒形態(tài)特征在品種演化及新品種鑒定中的規(guī)律及作用。結(jié)果表明：供試品種花粉粒均為近扁球形，等極，輻射對(duì)稱，極面為三角形，三邊略成弧形，赤面均為橢圓形，肥城桃花粉屬N3P4C5類型，花粉外壁紋飾均為縱向復(fù)合條紋狀紋飾，條紋間散生穿孔。三個(gè)品種及其芽變品系的花粉粒形態(tài)特征對(duì)比結(jié)果顯示，各品種間紋飾的形態(tài)存在差異，桃品種及其芽變品系花粉粒大小的變化為不規(guī)則變化，但條脊均變窄且致密，表面紋飾由簡(jiǎn)單向復(fù)雜變化，驗(yàn)證了花粉粒表面紋飾由簡(jiǎn)單向復(fù)雜變化的一般規(guī)律，為品種及其芽變品種(系)的鑒定提供了孢粉學(xué)證據(jù)。

桃品種；芽變品種(系)；花粉形態(tài)

種子植物的成熟花粉特征獨(dú)特，具有很強(qiáng)的遺傳保守性和穩(wěn)定性，對(duì)于分析植物親緣關(guān)系、品種鑒定等具有重要意義[1]。果樹孢粉學(xué)研究始于1977年，迄今，已在多種果樹上進(jìn)行了研究，包括蘋果[2]、梨[3]、桃[4-8]、杏[9]、李[10]、櫻桃[11]、琵琶[12]等。花粉特征的研究揭示了屬間、種間、品種間的獨(dú)特特征[13-16]。有關(guān)桃品種及其芽變品系花粉形態(tài)特征研究，及其在新品種鑒定中的作用尚有待于進(jìn)一步考證。前人關(guān)于桃花粉形態(tài)特征研究多用自然干燥花粉為試材[4-8]，花粉失水變形，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確反映花粉特性；桃鮮樣掃描電鏡觀察所用試驗(yàn)樣品僅為觀賞桃[8]。

本研究用3個(gè)桃品種及其芽變品系的花粉鮮樣進(jìn)行前處理，避免了干燥花粉失水變形導(dǎo)致的花粉特征不明確的缺點(diǎn)，在掃描電子顯微鏡下觀察花粉形態(tài)特征，在孢粉學(xué)基礎(chǔ)上分析、探討桃品種及其芽變品系的形態(tài)特征變化規(guī)律及其在新品種鑒定中的作用，為孢粉學(xué)在品種鑒定中應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

供試材料取自山東省果樹研究所桃資源圃(表1)，綠化9號(hào)、福島桃王、劉臺(tái)肥桃3個(gè)桃品種及其各自的芽變品種(系)岱妃、福島桃王芽變、劉臺(tái)肥桃芽變?yōu)樵嚥?，以超紅為對(duì)照。試驗(yàn)于2015年6月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院電鏡室進(jìn)行。

1.2方法

1.2.1 花粉樣品的制備 采集即將開放的花朵，立即取新鮮花藥，用3%戊二醛溶液固定24 h以上，0.1 mol/L磷酸緩沖液沖洗3次，30%、50%、70%、80%、90%、100%乙醇逐級(jí)脫水，每級(jí)脫水15 min，然后醋酸異戊酯置換2次，每次10 mim。用液化CO2在HCP22型(日立公司，日本)臨界點(diǎn)干燥儀進(jìn)行干燥后取出，用導(dǎo)電膠帶粘于樣品臺(tái)上，用HITACHIE-1010型離子濺射儀進(jìn)行真空噴金鍍膜，置于JEOL公司JSM-6610LV型掃描電鏡下觀測(cè)、拍照、記錄。

1.2.2 電鏡觀察 選取有代表性的視野250×(群體形態(tài))、2000×(個(gè)體，赤道面、極面、萌發(fā)溝、條脊、穿孔)、4000×(局部、外壁紋飾)，并分別顯微拍攝。在250×(群體形態(tài))視野下選取20個(gè)花粉測(cè)量花粉粒的花粉極軸長(zhǎng)、赤道軸長(zhǎng)，計(jì)算極赤比；在2000×(個(gè)體)視野下測(cè)量每品種10個(gè)花粉粒萌發(fā)溝長(zhǎng)、萌發(fā)溝寬；在4000×(局部)視野下測(cè)量每品種10個(gè)花粉粒局部條脊寬、條脊間距、條脊密度、萌發(fā)孔、萌發(fā)孔密度，共計(jì)測(cè)量和計(jì)算指標(biāo)10個(gè)。對(duì)花粉的極面、赤道面、萌發(fā)溝、條脊、外壁紋飾進(jìn)行描述，描述語參照《花粉詞匯表和孢子術(shù)語》和《孢粉學(xué)手冊(cè)》。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS軟件標(biāo)準(zhǔn)化處理后，采用歐式距離和平均連鎖法進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1花粉粒外觀特征比較

供試品種(系)花粉粒外觀特征見圖1圖版。觀察結(jié)果表明，3個(gè)品種及芽變品種(系)、對(duì)照品種的花粉外部形態(tài)相似，均以單粒形式存在，等級(jí)、輻射對(duì)稱；極面為三角形，三邊略成弧形，赤面為橢圓形；均具有3條萌發(fā)溝(圖版-極面)。

由表1可知，供試品種(系)花粉粒極軸長(zhǎng)介于31.34～34.65 μm之間，平均極軸長(zhǎng)33.07 μm；赤道軸大小介于38.55 ～41.89 μm之間，平均赤道軸長(zhǎng)40.17 μm；極赤比介于0.81～0.84之間，平均極赤比為0.82。

從花粉極軸來看，劉臺(tái)肥桃芽變最大，超紅次之，福島桃王芽變最小，其中劉臺(tái)肥桃芽變、超紅與岱妃、福島桃王芽變差異達(dá)顯著水平。從赤道軸來看，劉臺(tái)肥桃芽變最大，超紅次之，福島桃王芽變最小，其中劉臺(tái)肥桃芽變、超紅與綠化9號(hào)、岱妃、福島桃王芽變差異達(dá)顯著水平，劉臺(tái)肥桃與其他品種無顯著性差異(表1)。極赤比平均值為0.82(0.81～0.84)，按照Erdtman提出的P/E比值確定花粉形狀分類的方法，花粉形狀為近扁球形；每品種(系)間差異均不顯著，說明各個(gè)品種(系)間花粉粒形狀均較規(guī)則。

從品種及其芽變品種(系)花粉粒變化看，綠化9號(hào)、福島桃王的芽變(岱妃、福島桃王芽變)花粉粒變小，而劉臺(tái)肥桃的芽變花粉粒變大，說明芽變品種(系)花粉粒大小的變化不規(guī)則。

2.2花粉的萌發(fā)器官

供試品種(系)桃花粉粒均具3條萌發(fā)溝(圖版1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、6-1、7-1)，沿極軸方向等間距環(huán)狀分布，萌發(fā)溝在極端不匯合，赤道中部溝較寬，兩端漸尖，萌發(fā)孔位于萌發(fā)溝中央(圖版1-2、2-2、3-2、4-2、5-2、6-2、7-2)，由外溝和內(nèi)孔重疊成一個(gè)蓋裝結(jié)構(gòu)，成為孔蓋，獨(dú)立于外壁，縱長(zhǎng)，橢圓形，覆不規(guī)則的腦紋狀紋飾(圖版1-3、2-3、3-3、4-3、5-3、6-3、7-3)，屬N3P4C5類型的花粉，即3孔溝環(huán)狀萌發(fā)孔。

表1 花粉粒大小

注：表中小寫字母為鄧肯新復(fù)極差法0.05水平的顯著性標(biāo)記。下同。

2.3花粉表面紋飾

供試品種(系)桃花粉粒外壁紋飾均由條脊組成，條脊彎曲走向不規(guī)則，并有穿孔散生于條脊間，為復(fù)合紋飾。由表2可見，從條脊來看，福島桃王條脊最寬，為0.46 μm，且與其他品種(系)差異顯著；超紅條脊最窄，為0.26 μm。從穿孔來看，福島桃王穿孔直徑最大、密度較小，其次為綠化9號(hào)和岱妃，劉臺(tái)肥桃最小，且密度最大。

在各品種與其芽變品(系)間條脊的排列方式、寬窄、密度及穿孔的大小和密度等各有特點(diǎn)，有的差異顯著(表2)。

綠化9號(hào)與其芽變品種岱妃相比，條脊較寬，脊距較大，條脊密度較小，穿孔近圓形且較深，側(cè)面和極面均有穿孔分布；條脊寬度、穿孔直徑、穿孔密度兩者間無顯著性差異，脊距與條脊密度兩者間差異達(dá)顯著水平。綠化9號(hào)花粉粒表面紋飾縱向分布，而岱妃桃表面紋飾有少數(shù)橫向交叉，符合表面紋飾由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的一般變化規(guī)律[16]。

福島桃王與其芽變品系福島桃王芽變相比，福島桃王條脊寬且淺、脊距小、條脊密度小，條脊、脊距寬、條脊密度3項(xiàng)指標(biāo)均與福島桃王芽變達(dá)到顯著水平；穿孔直徑較大，差異顯著，密度差異不顯著。表面紋飾走向均為縱向平行，其中福島桃王排列較松散，分叉少，而福島桃王芽變品系表面紋飾排列緊密，分叉較多，也符合表面紋飾由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的一般變化規(guī)律[16]。

劉臺(tái)肥桃與其芽變品系劉臺(tái)肥桃芽變相比，劉臺(tái)肥桃芽變條脊窄、脊距寬、密度大，條脊寬度差異達(dá)顯著水平；劉臺(tái)肥桃芽變穿孔直徑較母本變大，而密度變小，但是差異不顯著。表面紋飾走向均為縱向平行，其中劉臺(tái)肥桃芽變有少量橫向交錯(cuò)。

超紅桃與其他品種(系)相比，條脊寬度最小且較深，脊距較小，密度中等，條脊寬度、脊距、條脊密度與其他個(gè)品種差異各不相同；穿孔直徑較小，且穿孔密度較大，其中穿孔直徑與綠化9號(hào)、岱妃、福島桃王差異顯著，穿孔密度與劉臺(tái)肥桃和劉臺(tái)肥桃芽變差異顯著。表面紋飾走向多為縱向平行，條紋較致密，分叉多，且排列不規(guī)則，有少量橫向條紋。

表2 花粉粒形態(tài)

圖中1：綠化9號(hào)；2：岱妃；3：福島桃王；4：福島桃王芽變；5：劉臺(tái)肥桃；6：劉臺(tái)肥桃芽變；CK：超紅。

圖 X-1：群體 (250×)；圖 X-2：極面觀(2000×)；圖X-3：萌發(fā)溝(2000×)；圖X-4：外壁紋飾(4000×)

圖1圖版說明

3 討論與結(jié)論

由于桃苗木市場(chǎng)混亂，造成同物異名、同名異物的情況屢見不鮮，嚴(yán)重制約了桃產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。因此，探索多樣的品種鑒定技術(shù)就顯得十分必要。每個(gè)品種均具有獨(dú)特的花粉形態(tài)，應(yīng)用掃描電鏡研究花粉超微形態(tài)研究，已經(jīng)成為品種鑒定和分類的重要手段之一。花粉超微形態(tài)特征主要有花粉粒大小、外觀、極赤比、條脊、穿孔等。這些指標(biāo)都是較為穩(wěn)定的信息，能為品種之間的鑒定提供依據(jù)。利用觀賞桃花粉特征進(jìn)行親緣關(guān)系研究，推測(cè)出22個(gè)觀賞桃品種的親緣關(guān)系及演化模式[8]，碧桃和垂枝碧桃的親緣關(guān)系相對(duì)較近[13]，同物異名鑒定，認(rèn)為某未知名桃品種，有可能為西莊1號(hào)桃[7]。本研究根據(jù)花粉形態(tài)的10個(gè)數(shù)量性狀及花粉表面紋飾特征，明確了3個(gè)品種及其芽變品種(系)花粉粒形態(tài)特征，為品種及其芽變品系的鑒定奠定了基礎(chǔ)；比較了3個(gè)桃品種及其芽變品種(系)的花粉形態(tài)特征的一般變化規(guī)律，認(rèn)為桃品種芽變過程中花粉粒的大小變化并不符合花粉粒由大變小的一般規(guī)律，而花粉外壁紋飾的變化特點(diǎn)與前人的研究結(jié)論相符[16]，符合表面紋飾由簡(jiǎn)單向復(fù)雜變化的一般規(guī)律，主要表現(xiàn)在條脊變窄且致密，表面紋飾走向由規(guī)則的平行縱向衍生變?yōu)榭v橫交錯(cuò)的復(fù)雜紋飾。因此，可依據(jù)花粉表面紋飾特征來進(jìn)行品種鑒定。

本研究從孢粉學(xué)角度入手明確了3個(gè)桃品種及其芽變品種(系)間花粉粒形態(tài)特征，并進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了花粉粒表面紋飾由簡(jiǎn)單到復(fù)雜變化的規(guī)律，進(jìn)一步證實(shí)了花粉形態(tài)特征在品種鑒定方面的作用。為使結(jié)果更為準(zhǔn)確，還應(yīng)結(jié)合果樹形態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)以及生物化學(xué)等方面的研究進(jìn)行全面分析。

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StudyonPollenGrainMorpholoyofThreePeachVarietiesandTheirBudMutationVarieties(Strains)

Liu Wei，Dong Xiaomin，Li Guixiang，Zhang Anning

(ShandongInstituteofPomology，Taian271000，China)

The pollen grain morphological structures of 3 peach varieties and their bud mutation varieties(strains) and Chaohong peach (CK) were observed and measured by HITACHIE-1010 type scanning electron microscope. Then the rule and effect of morphological characteristics in cultivar evolution and new cultivar identification were analyzed. The results showed that the pollen grains of all peach varieties(strains) were close flat globose, isopolar, actinomorphy, blunt-triangular polar view with 3 arc sides and elliptical equatorial view. All of the peach pollen grains belonged to the N3P4C5type. The exine surface of pollen had a lengthways and compound striate pattern with some sporadic pores. The contrast results of morphological characteristics showed that there was difference in exine ornamentation morphology among all peach varieties(strains). The pollen grain size had irregular evolution, but the vallate all were narrower and more pyknotic, and the exine ornamentations all were evolved from simple to complex. This study could provide references for the identification of peach variety and its bud mutation strain.

Peach variety; Bud mutation variety(strain); Pollen morphology

S662.101

A

1001-4942(2017)10-0041-05

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.009

2017-05-31

山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年科研基金項(xiàng)目(2014QNM52)；山東省名優(yōu)稀果品高檔化與標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究(2014CXZ04)

劉偉(1984—)，男，助理研究員，研究方向：桃新品種選育及栽培。E-mail：lw124501@126.com

張安寧(1974—)，男，副研究員，研究方向：水果育種和果樹設(shè)施栽培與推廣。E-mail：zan_hope@163.com