君子蘭不同花期花藥形態(tài)、結(jié)構(gòu)與花粉發(fā)育的關(guān)系

高巍++馬艷麗++尹立輝

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.067

摘要：以大花君子蘭（Clivia miniata）為試驗(yàn)材料，研究不同花期花藥形態(tài)、結(jié)構(gòu)與花粉發(fā)育的關(guān)系。顯微鏡觀察花藥形態(tài)發(fā)育，石蠟切片法觀察花藥結(jié)構(gòu)、花粉發(fā)育情況。結(jié)果顯示，君子蘭花藥先進(jìn)行長(zhǎng)度增長(zhǎng)，再逐漸加粗，散粉后花藥逐漸萎蔫；綠蕾期花藥綠色，4個(gè)裂瓣形狀，花粉溝有少量花粉散出。結(jié)果表明，綠蕾期花藥最適合小孢子培養(yǎng)取材。

關(guān)鍵詞：君子蘭；花藥；發(fā)育；形態(tài)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：S335.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）10-0246-02

收稿日期：2015-08-28

基金項(xiàng)目：吉林省教育廳科研項(xiàng)目（編號(hào)：201205013072）。

作者簡(jiǎn)介：高?。?974—），女，博士，講師，主要從事園林植物育種與植物配置。E-mail：77411865@qq.com。利用花藥培養(yǎng)獲得單倍體，加倍形成純化的自交系，可以縮短育種時(shí)間，花藥培養(yǎng)作為單倍體育種的一種手段被廣泛應(yīng)用于多種植物新品種繁育[1-3]，尤其以十字花科 、茄科和禾本植物科居多[4-6]。在適宜的小孢子發(fā)育時(shí)期取材，是花藥培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。君子蘭（Clivia miniata）具有較強(qiáng)的觀賞價(jià)值和一定的藥用價(jià)值，被廣泛種植。研究君子蘭不同花期花藥形態(tài)和結(jié)構(gòu)的發(fā)育，可以通過(guò)花藥形態(tài)對(duì)應(yīng)花粉發(fā)育進(jìn)程，直觀地選擇外植體最佳接種時(shí)期，為君子蘭單倍體育種奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)材料來(lái)自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)藥用植物苗圃溫室，選擇4年及以上生大花君子蘭開(kāi)花植株，勝利雜交品種，正常肥水管理。

1.2試劑

FAA固定液別稱福爾馬林-醋酸-乙醇混合溶液，每100 mL溶液中含有90 mL 70%乙醇、5 mL冰乙酸、5 mL福爾馬林[7]。

醋酸-洋紅溶液的配制：在50 mL的冰醋酸中溶解0.5 g洋紅，煮沸并且充分混合，向溶液中投入1個(gè)鐵釘，以加強(qiáng)染色效果。

番紅溶液的配制：將番紅1.0 g溶解于100 mL 50%乙醇中。

固綠溶液的配制：固綠0.5 g溶解于100 mL 95%乙醇中。

1.3方法

花藥形態(tài)的觀察：從君子蘭現(xiàn)蕾期開(kāi)始，每天上午選擇生長(zhǎng)良好的代表平均發(fā)育時(shí)期的花蕾50個(gè)，花藥長(zhǎng)度和直徑用游標(biāo)卡尺測(cè)量，花藥發(fā)育情況在體式顯微鏡（XYH-4）下觀察，記錄花藥發(fā)育時(shí)期相應(yīng)的形態(tài)特征，試驗(yàn)3次重復(fù)。

取不同花期君子蘭按照以下程序進(jìn)行切片制作[8]，用石蠟切片法觀察花藥、小孢子發(fā)育情況。

選擇君子蘭不同花期的花朵，去掉花被片，將花藥從花絲上取下進(jìn)行固定，固定液完全浸泡花藥，體積不低于花藥總體積的20倍。固定的同時(shí)進(jìn)行抽氣處理，直到花藥完全沉入固定液中。對(duì)固定的花藥進(jìn)行脫水處理，過(guò)不同濃度梯度的乙醇，乙醇濃度分別為50%、85%、95%、100%，材料在各級(jí)乙醇中停留2 h。透明過(guò)程中材料逐級(jí)通過(guò)1/2無(wú)水乙醇+1/2二甲苯混合液和二甲苯液體中。透明過(guò)后，倒去部分二甲苯，將熔化的石蠟慢慢倒入，讓石蠟代替透明劑進(jìn)入花藥中。37 ℃恒溫箱過(guò)夜，48 h后調(diào)節(jié)溫度至56 ℃，換蠟3次后進(jìn)行包埋。修理蠟塊成梯形，固定于小木塊上，準(zhǔn)備切片。切片厚度8 μm。明膠黏貼劑粘片，脫蠟后染色觀察。

2結(jié)果與分析

2.1君子蘭不同花期花藥形態(tài)的變化

2.1.1君子蘭花藥長(zhǎng)度與花期的關(guān)系君子蘭現(xiàn)蕾期花藥長(zhǎng)5.89 mm，含蕾期花藥長(zhǎng)6.62 mm，含蕾期、始開(kāi)期和盛開(kāi)期花藥長(zhǎng)度差異不明顯，說(shuō)明君子蘭現(xiàn)蕾后花藥開(kāi)始生長(zhǎng)，到達(dá)含蕾期花藥長(zhǎng)度生長(zhǎng)基本完成。凋謝期花藥長(zhǎng)度 3.91 mm，花藥長(zhǎng)度縮短可能與花藥散粉后開(kāi)始萎縮有關(guān)（圖1）。

2.1.2君子蘭花藥直徑與花期的關(guān)系君子蘭現(xiàn)蕾期花藥直徑2.440 mm，含蕾期花藥直徑2.530 mm，始開(kāi)期花藥直徑2.675 mm，花藥直徑在始開(kāi)期達(dá)到最大，說(shuō)明君子蘭花藥先是進(jìn)行長(zhǎng)度生長(zhǎng)，隨著花粉發(fā)育花藥直徑增加，待花粉散出后花藥直徑逐漸減小，到達(dá)凋謝期開(kāi)始萎縮（圖2）。

2.1.3君子蘭花藥的形態(tài)特征與花期的關(guān)系君子蘭花藥由現(xiàn)蕾期的淡黃色逐漸轉(zhuǎn)為綠色，形態(tài)上觀察花藥逐漸由最初的棍棒狀出現(xiàn)4個(gè)裂瓣形狀花粉溝，達(dá)到始開(kāi)期花粉溝中逐漸可見(jiàn)黃色花粉散出，盛開(kāi)期花粉完全散出，花藥被黃色花粉覆蓋，衰敗期花粉囊完全開(kāi)裂，花粉散出并且脫落，花藥逐漸萎蔫、干枯（表1）。

2.2君子蘭花藥解剖結(jié)構(gòu)的變化

雄蕊原基最初形成一個(gè)幼小的花藥原基，最外層是1層表皮細(xì)胞，表皮內(nèi)是一群分裂活躍的細(xì)胞，分化形成孢原細(xì)胞[9]。君子蘭花藥4個(gè)角隅的細(xì)胞分裂迅速，導(dǎo)致花藥形成4個(gè)裂瓣形狀。小孢子母細(xì)胞形態(tài)與周圍藥壁細(xì)胞形態(tài)差異明顯，小孢子母細(xì)胞體積較大，有較大的細(xì)胞核，可見(jiàn)清楚核仁。圖3-A、圖3-B顯示現(xiàn)蕾期、含蕾期的花藥，此時(shí)花粉尚未散出。

含蕾期的花藥與現(xiàn)蕾期的花藥相比，絨氈層已經(jīng)退化，花藥兩側(cè)的1對(duì)花粉囊之間的間隔還未解體，花粉還未散出（圖3-D），花粉囊中可見(jiàn)單核靠邊期花粉（圖3-E、圖3-F）。從始花期開(kāi)始，花粉囊纖維層收縮，導(dǎo)致藥室花粉囊間隔解體，花粉囊開(kāi)裂，花粉散出（圖3-H）。圖3-C顯示君子蘭盛開(kāi)期花藥的外部形態(tài)，藥室打開(kāi)，已見(jiàn)花粉散出。

君子蘭花有6個(gè)雄蕊，每個(gè)雄蕊的花藥有4個(gè)花粉囊，花粉囊被藥隔組織分開(kāi)。君子蘭的花藥在顯微鏡下觀察，成熟時(shí)呈現(xiàn)蝴蝶形（圖3-D）。藥隔位于花藥中間，主要作用是分隔兩側(cè)花粉囊，藥隔上可見(jiàn)清晰的藥隔維管束（圖3-G）。君子蘭小孢子后期，花粉完全發(fā)育成熟，花藥絨氈層細(xì)胞完全自溶，藥室打開(kāi)，花粉散出（圖3-H、圖3-I）。

3結(jié)論

君子蘭花藥先進(jìn)行長(zhǎng)度增長(zhǎng)，再隨著花粉發(fā)育逐漸加粗，君子蘭散粉后花藥萎蔫。含蕾期到始開(kāi)期早期的花藥綠色、出現(xiàn)4個(gè)裂瓣形狀，花粉溝有少量花粉散出，此時(shí)的花粉處于單核靠邊期，是花粉培養(yǎng)的最佳取樣時(shí)期。

在游離花粉培養(yǎng)中雄核發(fā)育是獨(dú)立進(jìn)行的，這種脫離花藥內(nèi)環(huán)境的花粉培養(yǎng)不易成功，因此在進(jìn)行單倍體培養(yǎng)中多選擇花藥作為花粉培養(yǎng)的哺養(yǎng)組織。研究花藥形態(tài)與花粉發(fā)育的關(guān)系，可以通過(guò)花藥形態(tài)判斷花粉發(fā)育進(jìn)程，確定小孢子發(fā)育時(shí)期。

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