不同品種藍(lán)莓花器官超微結(jié)構(gòu)差異

宋科，楊靜慧，夏凱麗，劉艷軍，梁發(fā)輝，張衛(wèi)華

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不同品種藍(lán)莓花器官超微結(jié)構(gòu)差異

宋科，楊靜慧通信作者，夏凱麗，劉艷軍，梁發(fā)輝，張衛(wèi)華

（天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院，天津 300384）

為了解不同藍(lán)莓品種間花器官的解剖學(xué)差異，本文以‘伯克利’、‘布里吉塔’、‘萊克西’、‘藍(lán)豐’等4個(gè)藍(lán)莓品種為試驗(yàn)材料，通過(guò)掃描電鏡，比較了藍(lán)莓花瓣、花絲、花藥等花器官的解剖結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示：不同藍(lán)莓品種花瓣內(nèi)側(cè)的細(xì)胞大小顯著不同，最大的是‘藍(lán)豐’（0.003 95 mm2），最小的是‘布里吉塔’（0.002 24 mm2）；花絲上的表皮毛‘萊克西’最密，‘藍(lán)豐’最稀；成熟花藥頂端的管狀結(jié)構(gòu)‘伯克利’的為局部交叉，‘布里吉塔’的為完全分開(kāi)；花粉粒均為四合體復(fù)合花粉，具有孔溝、雕紋等結(jié)構(gòu)；柱頭形態(tài)不同，‘伯克利’相對(duì)平整，‘布里吉塔’孔壑多；胚珠的類型與數(shù)量不同，‘藍(lán)豐’為倒生胚珠，其余的為直生胚珠，且胚珠數(shù)最多的是‘萊克西’（30個(gè)），最少的是‘布里吉塔’（10個(gè)）。表明藍(lán)莓品種間的花器官結(jié)構(gòu)存在差異，可作為品種分類指標(biāo)。

藍(lán)莓；花；超微結(jié)構(gòu)

藍(lán)莓（spp.）果實(shí)內(nèi)富含花青素、葉酸及多酚類等物質(zhì)，具有提高視力、改善睡眠、加固血管、抗衰老以及防癌等功效，被譽(yù)為“21 世紀(jì)功能性保健漿果”和“水果中的皇后”，并被國(guó)際糧農(nóng)組織列為人類五大健康食品之一，成為當(dāng)前國(guó)際市場(chǎng)下最具潛力的保健水果之一[1-3]。當(dāng)前關(guān)于藍(lán)莓的研究熱點(diǎn)主要涉及兩個(gè)方面，一是從已有藍(lán)莓品種中選育出能夠適應(yīng)鹽堿、寒冷等環(huán)境條件的新品種[4-5]，以增加藍(lán)莓的適應(yīng)性，從而擴(kuò)大藍(lán)莓種植范圍；二是提高藍(lán)莓果實(shí)產(chǎn)量及其品質(zhì)。這兩方面的大量研究，導(dǎo)致了大量的藍(lán)莓種質(zhì)資源得以開(kāi)發(fā)利用，也加速了新品種的選育進(jìn)程[6-7]，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)莓在我國(guó)南北地區(qū)的廣泛栽植，促進(jìn)了國(guó)家林果業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。但是，在藍(lán)莓品種迅速增加的同時(shí)，出現(xiàn)了藍(lán)莓品種類別劃分混亂等現(xiàn)象。因此，進(jìn)行藍(lán)莓品種的分類研究十分必要。由于植物的生殖器官——花的結(jié)構(gòu)能較好的反映品種間的差異。一些學(xué)者對(duì)不同品種間花結(jié)構(gòu)的差異進(jìn)行了研究。朱江華等在對(duì)藍(lán)莓花冠直徑、單花高、花柄長(zhǎng)、花瓣長(zhǎng)、花藥長(zhǎng)、花絲長(zhǎng)等花器官研究中，發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)間存在一定差異[8]。曹倩研究了杏品種間的花瓣大小、花瓣形狀、花冠直徑、花柱長(zhǎng)度等花器形態(tài)性狀的累計(jì)貢獻(xiàn)率[9]。 李京璟[10]、莫愛(ài)瓊[11]、郭巧生等[12]研究發(fā)現(xiàn)，植物的胚珠、花柱、花藥等花器官間存在的解剖結(jié)構(gòu)差異，能有效區(qū)分各品種，有助于植物品種間的分類。本研究試圖通過(guò)對(duì)‘伯克利’、‘布里吉塔’、‘萊克西’、‘藍(lán)豐’等4個(gè)藍(lán)莓品種的花瓣、花絲、花粉、柱頭、胚珠等花器官解剖結(jié)構(gòu)的差異分析，找到藍(lán)莓品種特性指標(biāo)，為藍(lán)莓品種分類提供依據(jù)。

1 材料與方法

‘伯克利’（Berkeley）、‘布里吉塔’（Brigitta）、‘萊克西’（Lexie）、‘藍(lán)豐’（Bluecrop）供試材料由天津市薊州區(qū)馬伸橋藍(lán)莓基地提供。

該區(qū)年均溫度11.4 ℃，年均降水量684.7 mm，年平均日照2 706 h。各藍(lán)莓品種均為溫室地栽，南北向栽植，株行距1.0 m×1.5 m，每個(gè)品種栽植10～15行。溫室12月底開(kāi)始加溫，1月開(kāi)始萌芽生長(zhǎng)，2月初開(kāi)花，4月中旬果實(shí)成熟。每667 m2施150 kg農(nóng)家肥，生長(zhǎng)季開(kāi)花時(shí)追肥一次，為史丹利復(fù)合肥，果實(shí)膨大時(shí)施P、K肥。溫室采用漫灌和滴灌相結(jié)合的方法，根據(jù)土壤熵情灌溉。試驗(yàn)地土壤是在藍(lán)莓栽植前進(jìn)行的改良和酸化處理（土壤加鋸末和硫磺粉）。處理后的土壤pH值為6.0，土壤含鹽量0.12%。

本試驗(yàn)于2017年春季藍(lán)莓花期進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)地中以對(duì)角線法選擇供試樣株，每個(gè)品種選擇5株為樣株，于14：00—16：00進(jìn)行采集，分別從各試驗(yàn)植株的四面選擇花序，均勻采集20朵即將綻放的花朵，即每個(gè)品種采集100朵花，帶回實(shí)驗(yàn)室。將清洗后的花朵，放于體式顯微鏡下，分離成各試驗(yàn)的觀察材料，利用導(dǎo)電膠將花絲、花粉、柱頭等材料固定在電鏡載物臺(tái)上（載物臺(tái)的加樣高度介于測(cè)量尺的上下限之間），采用日立TM3030plus掃描電鏡，于15 kV電壓下，進(jìn)行試驗(yàn)材料的低真空觀察。

試驗(yàn)采用CAD計(jì)算細(xì)胞面積；花絲表皮毛的疏密為觀察其單位面積內(nèi)的表皮毛數(shù)量所得；胚珠數(shù)為觀察到的平均值。用SPSS 18.0與Excel 匯總、處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同藍(lán)莓品種花瓣解剖結(jié)構(gòu)比較

圖1顯示，藍(lán)莓花瓣內(nèi)、外側(cè)的細(xì)胞均為長(zhǎng)方形或多邊形，花瓣外側(cè)的細(xì)胞排列較疏松，細(xì)胞間隙較寬，細(xì)胞體積小于內(nèi)側(cè)細(xì)胞。其中，‘伯克利’、‘藍(lán)豐’花瓣內(nèi)側(cè)的細(xì)胞排列比‘布里吉塔’、‘萊克西’更為緊密（圖1：A-J），花瓣內(nèi)細(xì)胞最大的為‘藍(lán)豐’（0.003 95 mm2），其余依次為‘萊克西’（0.003 13 mm2）、‘伯克利’（0.002 89 mm2）、‘布里吉塔’（0.002 24 mm2）。方差分析得出，在＜0.05水平下，‘萊克西’、‘伯克利’兩品種間的細(xì)胞大小無(wú)差異，而其他各品種間均存在顯著差異；在＜0.01水平下，‘藍(lán)豐’花瓣內(nèi)的細(xì)胞大小與‘伯克利’、‘布里吉塔’存在極顯著差異，‘萊克西’花瓣內(nèi)細(xì)胞大小與‘布里吉塔’存在極顯著差異，‘布里吉塔’花瓣內(nèi)細(xì)胞大小與‘伯克利’無(wú)差異（圖2）。

圖1 不同藍(lán)莓品種間花瓣的內(nèi)、外細(xì)胞

注：A、B分別為‘藍(lán)豐’花瓣的內(nèi)、外細(xì)胞；C、D分別為‘布里吉塔’花瓣的內(nèi)、外細(xì)胞；E、F分別為‘伯克利’花瓣的內(nèi)、外細(xì)胞；H、J分別為‘萊克西’花瓣的內(nèi)、外細(xì)胞

圖2 不同藍(lán)莓品種間花瓣內(nèi)細(xì)胞大小的比較

2.2 不同藍(lán)莓品種雄蕊和花粉粒解剖結(jié)構(gòu)比較

不同藍(lán)莓品種間雄蕊解剖結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 不同藍(lán)莓品種間雄蕊的解剖結(jié)構(gòu)比較

注：A為‘伯克利’雄蕊；B為‘布里吉塔’雄蕊；C為‘萊克西’雄蕊；D為‘藍(lán)豐’雄蕊；E為‘伯克利’花絲；F為‘萊克西’花絲；J為‘伯克利’花粉囊的管狀結(jié)構(gòu)；H為‘萊克西’花藥表面

試驗(yàn)4個(gè)藍(lán)莓品種的花絲為片狀，花藥基部為圓柱形，上部為中空的管狀結(jié)構(gòu)，花絲與花藥的連接方式為背著藥（圖3D）?；ńz表面具有單細(xì)胞分化形成的表皮毛，表皮毛疏密程度品種間有較大差異，其中分布最密的是‘萊克西’，‘伯克利’次之，‘藍(lán)豐’密度最小，‘布里吉塔’的表皮毛最長(zhǎng)（圖3：A～D）?；ㄋ幣c花絲寬度相近，具有4個(gè)花粉囊，同側(cè)2個(gè)花粉囊之間的藥溝明顯；花粉表面具有刺狀突起（圖3H）。成熟花藥頂端產(chǎn)生2條具有條形紋理的管狀結(jié)構(gòu)，管口背腹面呈不對(duì)等伸長(zhǎng)，致使管口呈斜向拉長(zhǎng)，這可能是花藥的孔裂散粉所致（圖3：A～D）。

圖4顯示，藍(lán)莓花粉粒為四合體復(fù)合花粉，即由頂部一個(gè)花粉分體與基部 3個(gè)花粉分體組成?；ǚ哿］喞獮闇?zhǔn)四面體形狀，表面具有雕紋，有3條萌發(fā)溝（圖4：A～C）?！死ⅰ{(lán)豐’花粉粒部分形成以原生質(zhì)為連接的花粉塊（圖4D）。

圖4 不同藍(lán)莓品種間花粉粒的比較

注：A為‘伯克利’花粉粒；B為‘藍(lán)豐’花粉粒；C為‘萊克西’花粉粒；D為‘藍(lán)豐’花粉塊

2.3 不同藍(lán)莓品種雌蕊解剖結(jié)構(gòu)比較

不同藍(lán)莓品種雌蕊結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 不同藍(lán)莓品種雌蕊的比較

注：A為‘伯克利’柱頭；B為‘布里吉塔’柱頭；C為‘萊克西’柱頭；D為‘藍(lán)豐’柱頭；E、F：藍(lán)莓花柱

圖5顯示，藍(lán)莓各品種花柱表面均具有排列整齊的角質(zhì)化絲狀細(xì)胞（圖5E，5F），柱頭中部均凹入。其中，‘伯克利’柱頭表面凹入較少，有與邊緣平行的多條溝紋，并分布較多的乳突細(xì)胞，說(shuō)明是濕柱頭（圖5A）；‘布里吉塔’柱頭表面起伏變化較大，形成一些同心圓狀的溝紋（圖5B）；萊克西柱頭中心凹入面較大、較深，有從中心輻射出了3條不等的溝紋（圖5C）；‘藍(lán)豐’柱頭表面光滑，柱頭中心形成凹入的小孔，從中心輻射出5條不等的溝紋（圖5D）。

2.4 不同藍(lán)莓品種胚珠解剖結(jié)構(gòu)比較

圖6顯示，藍(lán)莓胚珠外表皮細(xì)胞均為不規(guī)則狀的多邊形，并比胚座細(xì)胞大，表面形成不規(guī)則網(wǎng)狀紋理。其中，‘伯克利’、‘布里吉塔’、‘萊克西’為直生胚珠，‘藍(lán)豐’為倒生胚珠；胚珠數(shù)最多的是‘萊克西’（30），其余依次是‘藍(lán)豐’（22）、‘伯克利’（15）、‘布里吉塔’（10）（圖6：A～D）。李永泉等[13]研究發(fā)現(xiàn)植物種間胚珠數(shù)不同，毛秀紅[14]、謝力行[15]等發(fā)現(xiàn)不同植物品種間胚珠數(shù)量也存在差異，與本研究一致。阿力同·其米克[16]等發(fā)現(xiàn)同種植物在不同生境條件下胚珠數(shù)量也不同。說(shuō)明植物胚珠數(shù)量的差異存在于不同植物種間、不同品種間以及不同生境條件下。

圖6 不同藍(lán)莓品種胚珠的比較

注：A為‘伯克利’胚珠；B為‘布里吉塔’胚珠；C為‘萊克西’胚珠；D為‘藍(lán)豐’胚珠

3 討論

植物間的分類是根據(jù)植物莖、葉、花、果等器官的差異來(lái)進(jìn)行的。因此，為了對(duì)植物進(jìn)行較為完善的分類，就需要對(duì)植物間的差異進(jìn)行系統(tǒng)的觀察，以增加區(qū)分植物的有效指標(biāo)，進(jìn)而為植物間的品種分類提供理論基礎(chǔ)。方大鳳[17]、李融[18]、趙則海等[19]依據(jù)花瓣的形狀、大小、結(jié)構(gòu)等差異，對(duì)植物進(jìn)行了分類，但試驗(yàn)中各植物間花瓣的整體性狀差異并不明顯，表現(xiàn)出當(dāng)前分類方式的不足。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同藍(lán)莓品種間的花瓣內(nèi)細(xì)胞大小存在顯著差異，說(shuō)明植物間花瓣細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)的不同，也可以作為植物間分類的有效指標(biāo)。

花粉的形態(tài)特征因其受到基因控制，具有極強(qiáng)的遺傳保守性，致使其形態(tài)與紋飾極為穩(wěn)定，故而是探討植物起源、演化及親緣關(guān)系的重要特征之一，也可用于種的鑒定以及品種群的劃分[20]。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓花粉粒為具孔溝的四合體——復(fù)合花粉，其花粉形態(tài)特征與李菊馨[21]、莫愛(ài)瓊等[11]研究的基本一致。但在藍(lán)莓柱頭結(jié)構(gòu)上有所不同。莫愛(ài)瓊等發(fā)現(xiàn)，南高叢藍(lán)莓夏普藍(lán)的柱頭為截平狀，柱頭表面具有以中心為連接的多條明顯裂痕[11]，而此性狀與本試驗(yàn)中的藍(lán)莓品種柱頭結(jié)構(gòu)出入較大。這可能是由于南、北藍(lán)莓品種群，在不同生長(zhǎng)環(huán)境下、長(zhǎng)期進(jìn)化形成的結(jié)構(gòu)變異。今后可以擴(kuò)大研究的品種數(shù)量和范圍，對(duì)兩個(gè)品種群的花柱進(jìn)行系統(tǒng)比較，為藍(lán)莓品種群的鑒定提供依據(jù)。

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，4個(gè)藍(lán)莓品種間的花解剖結(jié)構(gòu)存在較大差異，表現(xiàn)為花絲表皮毛疏密程度、柱頭表面形態(tài)、胚珠類型與數(shù)量均不同，可以作為品種識(shí)別的依據(jù)。

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責(zé)任編輯：楊霞

Differences in ultrastructure of floral organs between different blueberry varieties

SONG Ke, YANG Jing-huiCorresponding Author, XIA Kai-li, LIU Yan-jun, LIANG Fa-hui, ZHANG Wei-hua

（College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China）

In order to understand the anatomical differences of floral organ among different blueberry’s cultivars，the anatomical structure of blueberry in petals, filaments, anthers and other flower organs were scanned and observed by electron microscopy with four blueberry cultivars, ‘Berkeley’, ‘Brigitta’, ‘Lexie’ and ‘Bluecrop’. The results showed that the cell sizes of inside petals of different blueberries’ cultivars were different with ‘Bluecrop’（0.003 95 mm2）largest one and ‘Brigitta’（0.002 24 mm2）the smallest one. The epidermal hair in ‘Lexie’ was the densest; that in ‘Bluecrop’ was the sparsest. The tubular structure on the top of mature anther of ‘Berkeley’ was a little crossed, and while it was clearly separated in Brigitte. The pollen grains were tetrad composite pollen with ditch and carving.The stigma morphology of different blueberries’ cultivars was different, relatively flat in ‘Berkeley’ and more gullies in Burguita. The types and numbers of ovules in different blueberries’ cultivars were different. The ovule of ‘Bluecrop’ was inverted ovules, but the others were straight ovules. ‘Lexie’ had the most ovules in all cultivars（30）, ‘Brigitta’ had the least（10）. Therefore, there were differences in flower structures of different blueberries’ cultivars, which could be used as a classification of varieties.

blueberry; flower; ultrastructure

S663.9

A

2017－11－17

天津市科委項(xiàng)目（16YFZCNC00750）；天津市重大農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣項(xiàng)目（NGTGZD-2017-05）；大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（201710061061）；天津農(nóng)學(xué)院基因工程課程建設(shè)項(xiàng)目（2017YKC001）；天津市林果現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（ITTFPRS2018002）

宋科（1993-），男，碩士在讀，主要從事園藝植物栽培生理研究。E-mail：13608047254@163.com。

楊靜慧（1961-），女，教授，博士，主要從事園藝植物栽培和生理生化研究。E-mail：jinghuiyang2@aliyun.com。

1008-5394（2018）02-0020-04

10.19640/j.cnki.jtau.2018.02.006