OT雜種系百合品種‘Cocossa’小孢子敗育細(xì)胞學(xué)研究

吳 杰 趙玉萍 何祥鳳 王文和 冷平生 張克中

OT雜種系百合品種‘Cocossa’小孢子敗育細(xì)胞學(xué)研究

吳 杰 趙玉萍 何祥鳳 王文和*冷平生 張克中

以O(shè)T百合‘Cocossa’為材料，采用醋酸洋紅染色烤片法和石蠟切片法，對該品種花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程以及絨氈層在花粉母細(xì)胞發(fā)育過程中的變化進行系統(tǒng)的細(xì)胞學(xué)觀察。研究發(fā)現(xiàn)：(1)當(dāng)百合花蕾長度在2.5～4.5 cm時，花粉母細(xì)胞處在減數(shù)分裂時期。(2)在花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂的過程中，出現(xiàn)了較多染色體異?，F(xiàn)象:中期Ⅰ出現(xiàn)染色體環(huán)；后期Ⅰ出現(xiàn)了滯后染色體和染色體橋；在末期Ⅰ和末期Ⅱ細(xì)胞出現(xiàn)不均等分裂和微核；處于同一花蕾和同一花藥的花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂具有不同步性，能同時觀察到2個不同時期的分裂相；形成畸形、無核、多核的異常小孢子。(3)在末期Ⅱ和單核花粉粒時期，絨氈層延遲降解，引起多核花粉粒、畸形花粉粒以及花粉粒自溶現(xiàn)象。結(jié)果表明：OT百合‘Cocossa’小孢子敗育是花粉母細(xì)胞異常減數(shù)分裂與絨氈層異常降解共同導(dǎo)致的。

OT百合；減數(shù)分裂；絨氈層；小孢子敗育

百合(Liliumspp.)是目前世界上最受歡迎的花卉種類之一，因其花色豐富、花形多變，且部分百合有濃郁的香味。OT百合雜種系是東方百合與喇叭百合雜交而成，其花苞大、莖桿粗壯、抗逆性強等特點越來越受到百合種植者和消費者的青睞。隨著近年來育種者不斷培育出OT百合新品種，如‘火鳳凰’、‘金龍’[1]等，OT百合逐漸有替代花卉市場上原有的東方、LA百合切花，成為百合切花市場上的主導(dǎo)花卉的趨勢。OT百合‘Cocossa’是由2個東方百合基因組(O)和1個喇叭百合基因組(T)組成的異源三倍體[2]。三倍體植物并非完全不育，國內(nèi)外的研究學(xué)者分別在不同的植物上成功的進行了驗證，Harder[4]等、Winton[3]等利用三倍體美洲山楊的花粉給正常二倍體山楊授粉并成功獲得了四倍體植株。梁國魯[5]等對三倍體枇杷品種進行花粉離體和活體萌發(fā)實驗，觀察到小部分花粉萌發(fā)。然而，三倍體植物在減數(shù)分裂過程，易發(fā)生染色體異?，F(xiàn)象，對植物發(fā)育和雜交育種產(chǎn)生不良影響。王玉蛟[6]等通過對三倍體芍藥花粉母細(xì)胞的細(xì)胞學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，染色體異常對配子的育性有直接影響，一般導(dǎo)致配子不育，需進一步挖掘其育種潛力。目前國內(nèi)對百合小孢子發(fā)育的相關(guān)報道主要集中在王百合[7]、蘭州百合[8]和東方百合的一些品種[9]，而三倍體OT百合小孢子發(fā)育的相關(guān)研究很少。本文對OT百合‘Cocossa’小孢子發(fā)育過程中減數(shù)分裂異常現(xiàn)象和絨氈層變化方面做了觀察和分析，揭示了兩者與花粉敗育之間的關(guān)系，以期在育種中利用三倍體百合的優(yōu)良性狀，采取有效措施，獲得一定數(shù)量的可育雄配子提供細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗材料百合品種‘Cocossa’ 2012年種植于北京農(nóng)學(xué)院北農(nóng)科技園溫室內(nèi)，4月中旬至5月中旬從花蕾長度0.5 cm開始，每隔3 d切取不同發(fā)育時期的花蕾一次，取材時間為上午8：00～10：00，采集花蕾長度為0.5～6.0 cm。所取材料的一半用現(xiàn)配置的卡諾固定液(無水乙醇∶冰醋酸=3∶1)固定12 h后,換作70%的乙醇于4℃冰箱保存；另一半材料用FAA固定并保存。

1.2 方法

1.2.1 花蕾、花藥長度與小孢子發(fā)育的關(guān)系

將采集到的花蕾和花藥準(zhǔn)確量取長度，并觀察其顏色。

1.2.2 花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂的觀察

將所取材料的一半用卡諾固定液(乙醇∶醋酸=3∶1)固定的24 h，之后將材料轉(zhuǎn)入70%的酒精中，4℃保存以備用。將固定好的材料用蒸餾水洗凈，置于載玻片上，直接擠出花藥內(nèi)含物，用醋酸洋紅染色并壓片，用酒精燈外焰烤1～3 s，之后在光學(xué)顯微鏡下進行花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程觀察。

1.2.3 絨氈層細(xì)胞的觀察

將所取材料的另一半用FAA固定液(90mL 70%乙醇+5mL 37%～40%甲醛+5mL乙酸)固定，將固定好的材料用常規(guī)石蠟切片法制片,采用番紅—固綠雙重染色法染色，用加拿大樹膠封片，切片厚度為8 μm。

2 結(jié)果與分析

2.1 花蕾、花藥長度與花粉母細(xì)胞發(fā)育的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)花蕾、花藥長度以及花藥顏色與花粉母細(xì)胞的發(fā)育程度緊密相關(guān)。由表1可以看出：花蕾長度在2.5～4.1 cm時，花藥長度在1.6～2.4 cm，在此期間的材料可以觀察到花粉細(xì)胞減數(shù)分裂的各個時期；花蕾長度、花藥長度與減數(shù)分裂進程相對應(yīng)，隨著花蕾和花藥長度的增加，減數(shù)分裂也由間期進入到減數(shù)分裂Ⅰ時期和減數(shù)分裂Ⅱ時期；減數(shù)分裂期花藥和其內(nèi)的花粉母細(xì)胞、以及單核期花藥和其內(nèi)的花粉顏色基本一致，以此可為取樣提供確切依據(jù)，同時也可以作為判斷各分裂時期的依據(jù)。

2.2 花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程的觀察

本研究觀察得出‘Cocossa’百合的花粉母細(xì)胞要經(jīng)過減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ以及2次胞質(zhì)分裂，最終形成四分體，其胞質(zhì)分裂的方式為連續(xù)型。

2.2.1 減數(shù)分裂Ⅰ染色體的變化

處于花粉母細(xì)胞時期的是細(xì)胞緊密排列的多邊形或近圓形(圖1:A)。前期Ⅰ細(xì)線期：該時期細(xì)胞核增大，核內(nèi)染色質(zhì)濃縮形成細(xì)絲狀染色體(圖1:B)。偶線期：該時期細(xì)絲狀染色體開始分散，并縮短增粗，但染色體仍為較長的細(xì)線，纏繞在一起不能區(qū)分(圖1:C)。粗線期：該時期的染色體縮短變粗，配對后相互纏繞，難以區(qū)分(圖1:D)。終變期：該時期染色體顯著變粗變短， 并向核周邊移動，配對后的染色體在核內(nèi)均勻分散排列，

表1花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂期花器官形態(tài)特征比較

Table1Floralorganmorphologycomparisonduringpollenmothercells

減數(shù)分裂進程Themeiosisprocess花蕾長度Budlength(cm)花藥長度Antherlength(cm)花藥顏色Anthercolor花粉母細(xì)胞/花粉顏Pollenmothercell/pollencolor花粉母細(xì)胞時期Periodofpollenmothercell<2.5<1.6嫩綠Lightgreen透明無色Colorless間期Interphase2.5～3.01.6～1.8嫩綠Lightgreen透明無色Colorless細(xì)線期Leptotenestage3.0～3.21.8～1.9淺黃Lightyellow淺黃Lightyellow粗線期Pachytenestage3.2～3.31.9～2.0淺黃Lightyellow淺黃Lightyellow減數(shù)分裂Ⅰ中期MeiosisⅠmetaphase3.3～3.42.0～2.1淺黃Lightyellow淺黃Lightyellow減數(shù)分裂Ⅰ后、末期MeiosisⅠanaphaseandtelophase3.5～3.62.2淺黃Lightyellow淺黃Lightyellow減數(shù)分裂Ⅱ中期MeiosisⅡmetaphase3.72.3淺黃Lightyellow淺黃Lightyellow四分體時期Tetrad3.8～4.12.4黃Yellow黃Yellow單核期Monokaryoticstage4.1～4.52.5黃Yellow黃Yellow單核花粉Mononuclear4.5～5.02.5～2.8橙黃Orange黃Yellow成熟花粉粒Maturepollengrains>5.0>2.8橙黃Orange黃Yellow

此期是對染色體計數(shù)的最好時期(圖1:E)。中期Ⅰ：核膜和核仁消失，紡錘絲出現(xiàn)并形成紡錘體。染色體排列在赤道面上，但染色體重疊不利于對染色體形態(tài)進行觀察(圖1:F)。后期Ⅰ，兩條同源染色體被紡錘絲牽引拉向兩級，染色體隨機分布在細(xì)胞的兩極，染色體數(shù)目減半(圖1:G)。在末期Ⅰ，到達(dá)細(xì)胞兩極的染色體解螺旋，重新形成核膜，核仁重新出現(xiàn)，形成兩個子核(圖1:H)。在減數(shù)分裂Ⅰ，細(xì)胞進行第一次胞質(zhì)均等分裂，產(chǎn)生新的胼胝質(zhì)細(xì)胞壁，形成二分體(圖1:I)。同時可以得出‘Cocossa’品種百合的胞質(zhì)分裂方式為連續(xù)型。

2.2.2 減數(shù)分裂Ⅱ染色體的行為

前期Ⅱ：減數(shù)分裂Ⅰ結(jié)束后，DNA并不復(fù)制，經(jīng)短暫的間期，染色質(zhì)縮短變粗成為染色體(圖1:J)。中期Ⅱ：核膜核仁再度消失，染色體分散排列在各自的赤道面上(圖1:K)。后期Ⅱ：姊妹染色單體分離，由紡錘絲牽引均勻拉向兩極(圖1:L)。末期Ⅱ：到達(dá)兩極的染色體濃縮成團，核膜核仁出現(xiàn)，此時進行第二次胞質(zhì)分裂，各孢子形成胼胝質(zhì)，而四個小孢子又被共同的胼胝質(zhì)壁所包圍，從而形成四分體，我們觀察到百合四分體結(jié)構(gòu)為“四面體”型(圖1:M)或“十字”型(圖1:N)，至此完成減數(shù)分裂全過程。

此后，小孢子在胼胝質(zhì)壁內(nèi)繼續(xù)發(fā)育，體積逐漸增大，形成花粉粒，最終胼胝質(zhì)壁某處破裂，花粉粒從破裂處逐個釋放(圖1:O)。游離的花粉粒近似橢圓形，細(xì)胞核大且居中，細(xì)胞質(zhì)濃厚，沒有觀察到明顯的液泡，外壁網(wǎng)紋明顯(圖1:P)。

2.3花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中染色體異?，F(xiàn)象的觀察

本試驗觀察到OT百合‘Cocossa’花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂的過程中，同一花蕾的花藥內(nèi)減數(shù)分裂過程大多數(shù)是同步的，而且在同一花藥內(nèi)大多數(shù)細(xì)胞分裂也具同步性。但在某些細(xì)胞中也會出現(xiàn)幾個時期并存的現(xiàn)象如：前期Ⅰ終變期的分裂相中存在中期Ⅰ狀態(tài)的染色體；后期Ⅰ的視野中，可觀察到中期Ⅰ和末期Ⅰ并存的情況；在中期Ⅱ為主的分裂相中存在早期四分體等，最大跨度為2個分裂相。同時，我們觀察到減數(shù)分裂中染色體和花粉粒不正常的情況，如出現(xiàn)不等二價體、染色體橋、微核、畸形花粉粒等。

2.3.1 染色體環(huán)

由于同源染色體存在缺失和重復(fù)區(qū)域的，因此我們在中期Ⅰ觀察到有些染色體配對中出現(xiàn)‘染色體環(huán)’(圖1:Q)。

2.3.2 染色體橋、滯后染色體和微核

后期Ⅰ細(xì)胞觀察到染色體單橋現(xiàn)象(圖1:R～S)。同時，在此時期，還觀察到染色體雙橋(圖1:T)。在后期Ⅰ可以觀察到1條或多條滯后染色體，有的位于赤道板上(圖1:U)。這些滯后染色體隨機分布形成微核(圖1:V)，我們推測由于滯后染色體形成的微核并不存在于細(xì)胞核之內(nèi)，在隨后的發(fā)育過程中丟失，會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)減少，影響花粉粒的正常發(fā)育。

2.3.3 不均等分離

末期Ⅰ和末期Ⅱ‘Cocossa’百合中會出現(xiàn)同源染色體不均等分向兩級的現(xiàn)象(圖1:W)，染色體不均等的分離會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)不均等分配，從而導(dǎo)致配子不育。

2.3.4 其他異常花粉粒

小孢子尚未成熟繼續(xù)在花粉囊中發(fā)育成為成熟花粉粒，花粉粒大小相差懸殊，觀察到畸形花粉粒(圖1:X)、連體花粉粒等(圖1:Y)。

圖1 花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程及異?，F(xiàn)象觀察 A.花粉母細(xì)胞；B.前期Ⅰ細(xì)線期；C.前期Ⅰ偶線期；D.前期Ⅰ粗線期；E.前期Ⅰ終變期；F.中期Ⅰ；G.后期Ⅰ；H～I(xiàn).末期Ⅰ；J.前期Ⅱ；K.中期Ⅱ；L.后期Ⅱ；M.末期Ⅱ四面體型四分體；N.末期Ⅱ十字型四分體；O.單核花粉粒釋放；P.成熟花粉粒；Q.染色體環(huán)；R～S.染色體單橋；T.染色體雙橋；U.滯后染色體；V.微核；W.染色體不均等分配；X.畸形花粉粒；Y.連體花粉粒Fig.1 Pollen mother cell meiosis and observe the anomaly A. Pollen mother cell；B. Prophase Ⅰ leptotene stage；C. Prophase Ⅰ zygotene stage；D. Prophase Ⅰ pachytene stage；E. Prophase Ⅰ diakinesis；F. Metaphase Ⅰ；G. Anaphase Ⅰ；H-I. Telophase Ⅰ；J. Prophase Ⅱ；K. Metaphase Ⅱ；L. AnaphaseⅡ；M. Tetrahedral tetrad；N. Cross tetrad；O. Mononuclear pollen grain；P. Mature pollen grains；Q. Chromosome ring；R-S. Chromosome bridges；T. Chromosome build；U. Lagging chromosomes；V. Micronuclei；W. Unequal division；X. Abnormal pollen；Y. Conjoined pollen

2.4 絨氈層的變化

絨氈層位于花藥壁內(nèi)層，對花粉的發(fā)育有重要的作用?；ǚ勰讣?xì)胞減數(shù)分裂接近完成時，正常發(fā)育過程中的絨氈層細(xì)胞便開始退化，在花粉發(fā)育的過程中繼續(xù)解體?；ǚ郯l(fā)育后期，絨氈層細(xì)胞應(yīng)解體，其產(chǎn)物為花粉合成DNA、RNA、蛋白質(zhì)和淀粉提供原料[10]。本試驗觀察了近20張切片，每張切片中包含4個花粉囊，每張切片中均有絨氈層異常發(fā)育的現(xiàn)象，這種絨氈層異?，F(xiàn)象是普遍存在的。我們觀察到當(dāng)花蕾長度為3.0～3.3 cm時，花粉母細(xì)胞處于減數(shù)第一次分裂的前期，絨氈層細(xì)胞和外面的藥室內(nèi)壁細(xì)胞區(qū)別不大，由大的液泡將原生質(zhì)分割成原生質(zhì)絡(luò)，并將細(xì)胞核懸在中央，此時絨氈層細(xì)胞多數(shù)是單核的，少數(shù)為雙核(圖2:A)；取材花蕾長度為3.3～3.9 cm時，花粉母細(xì)胞從中期Ⅰ發(fā)育到四分體時期，減數(shù)分裂接近完成時，絨氈層細(xì)胞形狀仍沒有明顯變化，但細(xì)胞核向內(nèi)側(cè)靠攏，液泡逐漸分布于絨氈層的外側(cè)，出現(xiàn)二核和多核絨氈層細(xì)胞(圖2:B～C)?；ɡ匍L度為4.4 cm，四分體解體釋放出小孢子時，絨氈層細(xì)胞高度液泡化(圖2:D)。當(dāng)花蕾長度為5.3 cm，花粉粒發(fā)育成熟，絨氈層尚未解體，而缺少營養(yǎng)物質(zhì)的花粉粒出現(xiàn)畸形或自溶等不正常發(fā)育(圖2:E)。當(dāng)取材花蕾長度為5.5 cm(圖2:F～G)，花粉粒自溶消失，絨氈層細(xì)胞開始解體。當(dāng)取材花蕾長度為5.7 cm時，絨氈層完全解體，最終成熟的花藥壁還包括一層表皮細(xì)胞、一層藥室內(nèi)壁細(xì)胞、兩到多層中層細(xì)胞(圖2:H)。

圖2 ‘Cocossa’百合花粉減數(shù)分裂過程中絨氈層的變化 A.花蕾長度3.0～3.3 cm；B.花蕾長度3.3～3.9 cm；C.花蕾長度4.4 cm；D.花蕾長度5.0 cm；E.花蕾長度5.3 cm；F～G.花蕾長度5.5 cm；H.花蕾長度5.7 cmFig.2 ‘Cocossa’ lily pollen of tapetum in the process of meiosis A.Bud length 3.0-3.3 cm；B.Bud length 3.3-3.9 cm；C.Bud length 4.4 cm；D.Bud length 5.0 cm；E.Bud length 5.3 cm；F～G.Bud length 5.5 cm；H.Bud length 5.7 cm

從圖2中我們可以發(fā)現(xiàn)，花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂接近完成時，絨氈層細(xì)胞形狀均沒有明顯變化，當(dāng)小孢子從四分體釋放形成花粉粒后，絨氈層細(xì)胞高度液泡化，當(dāng)花粉已經(jīng)成為成熟花粉粒時，絨氈層尚未解體。絨氈層降解和小孢子發(fā)育的不同步性，使得小孢子發(fā)育過程中,絨氈層不能為小孢子提供營養(yǎng)物質(zhì),以致最后小孢子敗育。

3 討論

OT百合‘Cocossa’減數(shù)分裂進程與花蕾、花藥長度相關(guān)，可為取樣提供確切依據(jù),減數(shù)分裂期和單核期的花藥和花粉顏色基本一致，可以非常直觀的作為判斷各分裂時期的依據(jù)，這與張彩霞[11～12]試驗結(jié)果相一致。

本試驗采用了染色體壓片法并結(jié)合石蠟切片法對花粉母細(xì)胞的減數(shù)分裂過程和絨氈層的變化進行了系統(tǒng)的細(xì)胞學(xué)觀察。結(jié)果顯示在‘Cocossa’百合的同一花蕾以及同一花藥中能觀察到幾個分裂相，這與張彩霞[13]和張偉[14]試驗結(jié)果相似?！瓹ocossa’的減數(shù)分裂符合二倍體植物的減數(shù)分裂過程，分裂類型屬于連續(xù)型，在分裂過程中會出現(xiàn)染色體異常的現(xiàn)象，如在后期Ⅰ和末期Ⅰ出現(xiàn)了染色體橋、微核、不均等分離等。Errico認(rèn)為減數(shù)分裂過程中的染色體橋和滯后染色體的出現(xiàn)，可能是臂內(nèi)倒位造成的[15]。由倒位或易位形成的滯后染色體在末期會形成微核[16]。我們認(rèn)為由于染色體不均等分離從而導(dǎo)致四分體時期遺傳物質(zhì)分配的不平衡甚至丟失，從而造成部分配子不育，這與Serclo[17]、雷家軍等[18]的研究結(jié)果相似。

百合染色體基數(shù)較高且大，有絲分裂中易于導(dǎo)致染色體交錯糾纏，增加斷裂、缺失、易位、重復(fù)和倒位等結(jié)構(gòu)變異的機率[19]，本次試驗材料為異源多倍體，減數(shù)分裂中非同源染色體異常配對，出現(xiàn)‘染色體環(huán)’。末期Ⅱ時形成的四分體類型為四面體型和十字型，在減數(shù)分裂的過程中出現(xiàn)遺傳物質(zhì)不均等分配、無核、多核小孢子等異?，F(xiàn)象，形成畸形、無核、多核的異常小孢子，我們認(rèn)為減數(shù)分裂過程中染色體異常是造成小孢子不育的原因之一。

絨氈層對花粉的正常發(fā)育也有決定作用，絨氈層為花粉的形成與發(fā)育提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)和水分。絨氈層發(fā)育異常，會直接導(dǎo)致花粉母細(xì)胞營養(yǎng)的缺失，使代謝旺盛的花粉母細(xì)胞不能得到所需營養(yǎng)，逐漸停止生長發(fā)育，最后導(dǎo)致花粉退化和自溶[20]。本試驗觀察到花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂完成時，絨氈層細(xì)胞沒有明顯變化，當(dāng)花粉成為成熟花粉粒時，絨氈層尚未解體，最終花粉粒因缺少所需營養(yǎng)物質(zhì)而自溶。由此可以看出，‘Cocossa’是由于絨氈層延遲解體，使得小孢子在發(fā)育過程中,不能從絨氈層獲得足夠的營養(yǎng)物質(zhì),以致最后小孢子敗育。絨氈層發(fā)育異常在是植物體小孢子敗育重要的因素之一，如絨氈層不分化[21]、絨氈層提前或推遲解體[22]、絨氈層細(xì)胞質(zhì)稀少高度液泡化等現(xiàn)象都可導(dǎo)致小孢子敗育。Tsvetova等[9,23]對東方百合雄性不育的研究中發(fā)現(xiàn)，其敗育是因為絨氈層提前解體導(dǎo)致其內(nèi)含物流出形成周原質(zhì)團導(dǎo)致敗育。但是在本研究中，‘Cocossa’敗育的現(xiàn)象與Tsvetova等研究中觀察的現(xiàn)象不同，‘Cocossa’敗育的原因是在第二次減數(shù)分裂末期，絨氈層延遲解體，導(dǎo)致小孢子在發(fā)育過程中不能獲得足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，一些花粉粒解體消失，從而導(dǎo)致雄性不育現(xiàn)象的發(fā)生。這種絨氈層異常的表現(xiàn)和黃邦全[24]、王偉[21]等人研究中發(fā)現(xiàn)絨氈層異常降解現(xiàn)象一致。

綜上可以得出減數(shù)分裂異常和絨氈層延遲解體，是導(dǎo)致三倍體OT百合‘Cocossa’小孢子敗育的主要因素。周樹軍[25]和袁國良[26]認(rèn)為雄性不育的三倍體百合可以作為母本與二倍體或四倍體雜交，從而實現(xiàn)種質(zhì)資源的滲入。因此探索三倍體百合小孢子發(fā)育過程，探究其有無產(chǎn)生2n雄配子的可能，可以為獲得一定數(shù)量的可育雄配子提供理論依據(jù)，從而培育更多具有優(yōu)良性狀的百合品種。

1.崔光芬,王繼華,賈文杰,等.OT百合新品種‘火鳳凰’和‘金龍’[J].園藝學(xué)報,2013(40)10:2097-2098.

Cui G F,Wang J H,Jia W J,et al.OT Lily cultivars‘Huofenghuang’ and ‘Jinlong’[J].Acta Horticulturae Sinica,2013,(40)10:2097-2098.

2.張線線.利用GISH技術(shù)對百合(Lilium)組間雜交新品種染色體組的分析[D].杭州:浙江大學(xué),2011.

Zhang X X.Study on genomic variation of new cultivars selected from distant hybridization inLiliumwith GISH[D].Hangzhou:Zhejiang University,2011.

3.Winton L,Einspahr D W.Tetraploid aspen production using unreduced triploid pollen[J].Forest Science,1970,16(2):180-182.

4.Harder M,Verhagen S,Winton L,et al.Tetraploid Aspen production using unreduced pollen from triploid males[J].Forest Science,1976,22(3):329-330.

5.梁國魯,李育農(nóng),李曉林.中國蘋果屬植物小孢子減數(shù)分裂染色體系統(tǒng)研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1996,18(4)299-307.

Liang G L,Li Y N,Li X L.Evolutionary Study of The Chromosomes at Pollen Mother Cell Meiosis inMalus[J]. Journal of Southwest Agricultural University,1996,18(4)299-307.

6.王玉蛟,劉建鑫,于曉南.三倍體芍藥品種花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂行為觀察與比較[J].植物研究,2016,36(3):341-347.

Wang Y J,Liu J X,Yu X N .Meiosis Observation and Comparison of Pollen Mother Cells of TriploidPaeonialactifloraCultivars[J].Bulletin of Botanical Research,2016,36(3):341-347.

7.張克中,趙祥云,梁勵,等.王百合雄性不育突變體小孢子敗育的細(xì)胞學(xué)研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003,03:124-126.

Zhang K Z,Zhao X Y,Liang L,et al.Cytological studies on microspore abortion inLiliumregale male sterility mutant ‘White angel’[J].Journal of Beijing forestry university,2003,03:124-126.

8.李雪,陳麗梅,杜捷,等.蘭州百合小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂異?，F(xiàn)象的觀察[J].西北植物學(xué)報,2003,10(23):1796-1799.

Li X,Chen L M,Du J,et al,Observations on abnormal meiosis of pollen mother cells inLiliumdavidiivar.unicolor[J].Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2003,10(23):1796-1799.

9.鄭潔,王有國,崔光芬,等.東方百合可育品種及其不育突變體花藥形成的細(xì)胞學(xué)觀察[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2015,03(28):1246-1250.

Zheng J,Wang Y G,Cui G F,et al,Cytological observation of anther formation ofLilium‘Oriental Hybrids’ normal line and male sterile mutant line[J].Southwest China Journal of Agricultural Sciences.2015,03(28):1246-1250.

10.胡適宜.被子植物胚胎學(xué)[M].北京:人民教育出版社,1982.

Hu S Y.Angiosperm embryology[M].Beijing:People’s education press,1982.

11.張彩霞,明軍,劉春,等.百合花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂異?，F(xiàn)象觀測分析[J].生物學(xué)通報,2010,45(5):45-47.

Zhang C X,Ming J,Liu C,et al.An abnormal meiosis of pollen mother cells observes in the Oriental hybrids lily[J].Bulletin of Biology,2010,45(5):45-47.

12.劉曉瑞.百合科植物花粉形態(tài)及花粉發(fā)育的研究Ⅱ[D].北京:首都師范大學(xué),2008.

Liu X R.Study on the pollen morphology and pollen development of LiliaceaeⅡ[D].Beijing:Capital Normal University,2008.

13.張彩霞,明軍,李博生.百合花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂及其雄配子體發(fā)育觀測[J].生物學(xué)通報,2009,44(10):53-56.

Zhang C X,Ming J,Li B S.The meiotic behavior of pollen mother cell and the formation of male gametophyte in the Oriental Hybrids Lily ‘Siberia’[J].Bulletin of Biology,2009,44(10):53-56.

14.張偉,張寧,張紅亮.蘿卜花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂及其雄配子體發(fā)育[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,30(3):38-41.

Zhang W,Zhang N,Zhang H L.Pollen mother cell mitosis and male gametophyte development ofRaphanussativus[J].Journal of Nanjing Agricultural University,2007,30(3):38-41.

15.Angela E,Cammareri M,Conicella C.Meiotic nuclear restitution mechanisms in a triploid lily[J].Caryologia,2005,58(4):367-373.

16.許曉光,陳龍,彭建營.酸棗和贊皇大棗花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂的觀察[J].園藝學(xué)報,2009,36(8):1127-1133.

Xu X G,Chen L,Peng J Y.Meiotic observations on the pollen mother cells ofZiziphusspinosusHu.andZiziphusjujubeaMill ‘Zan huang Da zao’[J].Acta Horticulturae Sinica,2009,36(8):1127-1133.

17.Del Bosco S F,Tusa N,Conicella C.Microsporogenesis in a citrus interspecific tetraploid somatic hybrid and its fusion parents[J].Heredity,1999,83(4):373-377.

18.雷家軍,梁印.百合三倍體種間雜種花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂行為觀察[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,34(2):163-165.

Lei J J,Liang Y.Meiosis observation of pollen mother cells of triploid interspecific hybrids in Lily[J].Journal of Jilin Agricultural University,2012,34(2):163-165.

19.周朝鴻.三種百合屬植物再生植株的染色體數(shù)量變異[J].林業(yè)科學(xué)研究,1997,10(6):663-667.

Zhou C H.Chromosomal numerical variations in regenerated plants of 3 species inLilium[J].Forest Research,1997,10(6):663-667.

20.Shivanna K R,Johri B M.The angiosperm pollen structure and function[M].Indianapolis:John Wiley & Sons Inc,1989:14-20.

21.王偉,譚敦炎,田允溫,等.S351-1西瓜雄性不育的細(xì)胞學(xué)研究[J].西北植物學(xué)報,1998,18(3):361-365.

Wang W,Tan D Y,Tian Y W,et al.The Cytological study on watermelon male-sterility material S351-1[J].Acta botanica Boreali-Occidentalia Sinica,1998,18(3):361-365.

22.姚長兵,胡紹安,王春英,等.棉花細(xì)胞質(zhì)雄性不育小孢子母細(xì)胞敗育的細(xì)胞學(xué)研究[J].棉花學(xué)報,1994,6(S1):25-27.

Yao C B,Hu S A,Wang C Y,et al.Cytological studies on microspore mother cell abortion of cytoplasmic male sterile line of cotton[J].Acta Gossypii Sinica Cotton,1994,6(S1):25-27.

23.Tsvetova M I,Elkonin L A.Cytological investigation of male sterility in sorghum caused by a dominant mutation(Mstc) derived from tissue culture[J].Sexual Plant Reproduction,2003,16(1):43-49.

24.黃邦全,羅鵬,吳書惠.甘藍(lán)型油菜雄性不育材料S90-8-7的獲得及細(xì)胞學(xué)研究[J].湖北大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2000,22(2):182-184.

Huang B Q,Luo P,Wu S H.Studies on male sterile line S90-8-7 derived from progenies of hybrids betweenBrassicanapusandOrychophragmusviolaceus[J].Journal of Hubei University:Natural Science Edition,2000,22(2):182-184.

25.周樹軍.三倍體百合的雌性可育機制及定向種質(zhì)創(chuàng)新[C].//中國園藝學(xué)會.2012年園藝植物染色體倍性操作與遺傳改良學(xué)術(shù)研討會論文摘要集.重慶:中國園藝學(xué)會,2012:1.

Zhou S J.Female fertile mechanism and directional germplasm innovation of triploid lily[C].//A summary of the Symposium on chromosome ploidy manipulation and genetic improvement of horticultural plants in 2012.Chongqing:Chinese Society for Horticultural Science,2012:1.

26.袁國良.用三倍體作母本實現(xiàn)百合種質(zhì)滲入育種[D].杭州:浙江大學(xué),2014.

Yuan G L.Lily introgression breeding using triploids cultivars as maternal parents[D].Hangzhou:Zhejiang University,2014.

Beijing Collaborative innovation center for eco-environmental improvement with forestry and fruit(PXM2016_014207_000038),Beijing Municipal Education Commission；The Project of Construction of Innovative Teams and Teacher Career Development for Universities and Colleges Under Beijing Municipality(IDHT20150503),Beijing Municipal Education Commission

introduction：WU Jie(1990—),female,graduate student,Main research direction: Ornamental plant resources and breeding.

date:2016-09-14

CytologicalStudyonMicrosporeAbortioninOTHybridLilyCultivars‘Cocossa’

WU Jie ZHAO Yu-Ping HE Xiang-Feng WANG Wen-He*LENG Ping-Sheng ZHANG Ke-Zhong

(1.College of Landscape Archirecture,Beijing University of Agriculture,Beijing 102206；2.Beijing Collaborative innovation center for eco-enviromental improvement with forestry and fruit trees,Beijing 102206；3.Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment,Beijing 102206)

We studied meiosis process and tepetum changes of OT hybrid lily cultivars ‘Cocossa’ using aceto-carmine dyeing method combined with grilled slices paraffin sections. When the bud grew to 2.5-4.5 cm, the pollen mother cell was in the period meiosis. There were some abnormalities appearances of meiosis: chromosome ring appeared in metaphase Ⅰ, chromosome bridges and lagging chromosomes ppeared in anaphaseⅠ, unequal division and micronuclei appeared in telophaseⅠand Ⅱ, it could also be observed 2 split-phase in the same plant, the same flower bud and even the same anther, that showed meiosis had not synchronized. During the telophaseⅡ and mononuclear pollen period, the tapetum delayed degradation, which led to multinuclear pollen, abnormal pollen and microspore infertility. The meiotic abnormalities and abnormal tapetum degradation could common cause the microspore abortion.

OT hybrid lily;meiosis;tapetum;microspore abortion

科技創(chuàng)新服務(wù)能力建設(shè)—協(xié)同創(chuàng)新中心—林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心(PXM2016_014207_000038)，北京市教委；北京市屬高等學(xué)校創(chuàng)新團隊建設(shè)與教師職業(yè)發(fā)展計劃(IDHT20150503)，北京市教委

吳杰(1990—)，女，碩士研究生。主要從事園林植物資源與育種方面的研究。

* 通信作者：E-mail:wwhals@163.com

2016-09-14

* Corresponding author：E-mail:wwhals@163.com

(1.北京農(nóng)學(xué)院園林學(xué)院，北京 102206；2.北京林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心，北京 102206；3.城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實驗室，北京 102206)

Q949.71+8.23

A

10.7525/j.issn.1673-5102.2017.01.003