李 心 楊柳燕 王 楨 孫 翊 許俊旭 張永春
(上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院林木果樹研究所,上海 201403)
朱頂紅()是石蒜科(Amaryllidaceae)朱頂紅屬()多年生球根花卉,其花朵碩大、色彩多樣、形態(tài)多姿且開花期長,是優(yōu)異的切花、盆栽、庭院應(yīng)用花卉,在國內(nèi)外均具有較大的市場價值。廣義的花芽分化包括生理分化、形態(tài)分化和性細(xì)胞分化成熟三個過程。對植物的花芽分化過程進行深入研究,有利于指導(dǎo)花發(fā)育研究、花期精準(zhǔn)調(diào)控和雜交育種,并為植物的系統(tǒng)發(fā)生研究提供理論依據(jù)。
目前朱頂紅的相關(guān)研究主要集中在組培快繁、雜交育種、功能成分、遺傳多樣性、性狀觀測、基因表達(dá)、抗逆生理、花期調(diào)控等方面。朱頂紅的花芽生長情況、花器官分化進程相關(guān)研究較少且結(jié)論并不一致。Doorduin 等對朱頂紅品種‘紅獅’的研究認(rèn)為,在15~25 ℃的土溫控制下,朱頂紅一年產(chǎn)生的花序芽為3~6 枚,且隨溫度升高其數(shù)量呈增加趨勢。原雅玲等在對‘蘋果’和‘外院1號’朱頂紅品種研究過程中,認(rèn)為朱頂紅一年有3 次花序芽分化且只有4 月分化的花序芽可以于次年正常開花,而8 月和12 月分化的花序芽均敗育。而吳永朋等對‘紅獅’、‘西雜1 號’和‘橙色賽維’3 個朱頂紅品種進行解剖觀測,認(rèn)為其一年分化生長2個花序芽并部分有敗育現(xiàn)象。關(guān)于朱頂紅性細(xì)胞分化成熟過程的研究目前還未見報道。朱頂紅品種擴繁大多采用鱗莖球自然或切割繁殖,然而新品種的培育卻大多來源于雜交育種。正確了解雌雄性細(xì)胞的分化和成熟過程有利于探究育種過程中的生殖敗育,指導(dǎo)雜交組合的有效配置。
本研究以朱頂紅品種‘圣誕快樂’為試驗材料,采用解剖觀測和石蠟切片技術(shù)對朱頂紅的花芽周年生長情況,花器官分化以及性細(xì)胞分化成熟過程進行研究,旨在為朱頂紅的花發(fā)育研究、花期調(diào)控、雜交育種及系統(tǒng)分類等提供理論依據(jù)。
朱頂紅品種‘圣誕快樂’種植于上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室大棚,2017年12月1日進行種球采收,取圍徑24~26 cm 的種球放入木屑中儲藏于9 ℃左右的冷庫,2018 年3 月1 日取出種球定植于溫室大棚中,正常水肥管理,2018年12月1日再次種球采收,同樣方式儲藏于冷庫中。2018 年1~12 月種球所處環(huán)境平均溫度見圖1,其中溫度較高的月份為7~8 月,較 低 的 月 份 為 冷 庫 貯 藏 期1、2 和12月。
圖1 試驗期間各月份朱頂紅種球所處環(huán)境平均溫度Fig.1 Average temperature of the environment H.hybridum bulbs placed in during the experiment in each month
2018年1月至12月每月28號取樣3個種球進行解剖觀測,將種球內(nèi)當(dāng)年抽出的第1枝花序定義為F1(見圖2),并以其所在層數(shù)為參照,將其內(nèi)層所有花序從外至內(nèi)依次定義為F2~F6,記錄種球內(nèi)≥0.05 cm(過小的花序難以從鱗莖盤上辨認(rèn)出)的所有花序的長度大小,并對其內(nèi)的花芽進行層層解剖,觀測其花器官分化情況。
2018 年3~6 月,取樣長度大小為0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 cm 的花芽,以及≥0.5 cm 的不同發(fā)育時期的花芽或其內(nèi)花藥與子房,進行FAA 固定和常規(guī)石蠟包埋,Leica RM2335 切片機切片,切片厚度8~12 μm,愛氏蘇木精片染30 min,自來水水洗反藍(lán),經(jīng)脫水透明封片后,在Nikon 光學(xué)顯微鏡下進行發(fā)育進程觀測。
2.1.1 花的形態(tài)特征
朱頂紅為傘形花序,每花序具總苞片2枚?;ㄐ虬瑑?nèi)約著生4 朵花,每朵花具小苞葉1 枚(見圖2:A~B);花被片6 枚,內(nèi)外各3 枚;雄蕊6 枚,花絲線性,花藥橢圓形,花粉量較多;心皮3 枚,下位子房,花柱比雄蕊長,成熟時向上彎起,柱頭3裂片張開近垂直于花柱(見圖2:C)。盛開時總苞片與小苞葉均枯萎。
圖2 ‘圣誕快樂’朱頂紅花序結(jié)構(gòu)與位置示意圖A~B.蕾期花序形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖;C~D.開花期種球內(nèi)花序位置示意圖(C.盛開的花序;D.種球解剖縱切圖);PH.總苞片;BR.小苞葉;f1~f4.花序內(nèi)從大到小第1~4個花芽;F1.當(dāng)年第1枝盛開的花序;F2~F4.以F1為參照,種球中從外至內(nèi)層第2~4個花序;WF.前1年凋謝的花序Fig.2 Schematic diagram of the inflorescence structure and position in H.hybridum‘Merry Christmas’A-B.Inflorescence morphology and internal structure diagram during bud stage;C-D.Schematic diagram of inflorescence position in bulb during flowering period(C.Inflorescence in bloom;D.Longitudinal section of bulb);PH.Phyllary;BR.Bracteole;f1-f4.The first to the fourth flower bud from large to small in the inflorescence;F1.The first inflorescence in bloom in the current year;F2-F4.Taking F1 as the first,the second to the fourth inflorescence from the outer layer to the inner layer of the bulb;WF.Withered inflorescences in the previous year
2.1.2 花的產(chǎn)生及周年生長情況
朱頂紅鱗片為葉基部膨大形成,鱗莖盤為極度縮短的莖,合軸分枝方式,每產(chǎn)生3 枚筒狀鱗片及1枚片狀鱗片后,頂端分生組織即會向花序分生組織轉(zhuǎn)化,其下腋芽繼而萌發(fā),并再次產(chǎn)生4 枚鱗片及1枝花序,此循環(huán)結(jié)構(gòu)不斷產(chǎn)生并逐漸將花序芽推向種球外層,同時花序內(nèi)部小花芽花器官也在不斷分化。
‘圣誕快樂’朱頂紅一般于5 月左右抽出1~2枝花序并盛開,解剖發(fā)現(xiàn)此時種球內(nèi)包含有3種花序:前1年凋謝的花序WF、當(dāng)年盛開的花序F1、F2和第2 年將要盛開的花序F3、F4(見圖2:C~D),花謝后7~12月的種球解剖發(fā)現(xiàn)當(dāng)年還會產(chǎn)生第3 年將要盛開的花序F5、F6(見圖3)。另外,周年生長觀測(見圖3)表明:當(dāng)年會盛開的花序F1、F2 在盛開前的1~2 月冷藏期已生長至1.5~3.5 cm 左右,3月份定植后迅速抽出種球至5月底盛開,其中花序F2 在發(fā)育過程中因未知原因偶有干枯現(xiàn)象發(fā)生;第2 年將要盛開的花序F3、F4 在1~2 月冷藏期生長長度為0.15~0.5 cm,3 月份定植后至5 月底生長極為緩慢,之后6~9 月份生長較快,10~11 月生長變緩,增長至1.5~3.5 cm 進入冷藏期;第3 年將要盛開的花序F5、F6 分別于7 月底、8 月底在部分種球中肉眼可見(>0.05 cm),之后其生長較為緩慢,至12 月冷藏期發(fā)育至0.15~0.5 cm,推測5~8 月可能是其花序原基產(chǎn)生的時間節(jié)點。
圖3 不同月份種球內(nèi)花序生長情況F1~F6.種球內(nèi)第1~6花序,分別由紫色、紅色、黑色、粉色、綠色、藍(lán)色圓點指示;黑色箭頭指示未開放的干枯花序Fig.3 Growth of inflorescences in bulbs each monthF1-F6.The first to sixth inflorescence in bulb,indicated by purple,red,black,pink,green,blue dots respectively;Black arrows indicate dried inflorescences that failed to open
對花序內(nèi)花芽生長情況進行解剖觀測,發(fā)現(xiàn)當(dāng)花序長度發(fā)育至1.5 cm 時,其內(nèi)最小花芽剛完成心皮原基分化,即完成花器官分化。結(jié)合花序周年生長情況可知‘圣誕快樂’朱頂紅一年約產(chǎn)生2 個花序芽,之后2 個花序內(nèi)花芽花器官分化過程較為漫長,直至翌年的7~8 月和9~12 月才分別完成。之后花序經(jīng)低溫作用后于第3 年抽出并開花(其中第2個花序可能干枯死亡),即整個花序的生命周期為1.5~2年。
2.1.3 花器官形態(tài)分化過程
朱頂紅的花器官分化過程分為花原基分化期、外花被原基分化期、內(nèi)花被原基分化期、雄蕊原基分化期和心皮原基分化期?;ㄑ繛?.02 cm左右時處于花原基時期,此時花器官未分化,生長錐細(xì)胞排列較密,細(xì)胞分裂較快(見圖4:A~B);花芽發(fā)育至0.05 cm 左右時,外花被原基分化,此時生長錐周邊3 處隆起,但隆起高度并不一致,說明其分化并不同步,呈螺旋狀向心式發(fā)生(見圖4:C~D);花芽發(fā)育至0.1 cm 左右時,內(nèi)花被原基分化,分化位置為外花被原基內(nèi)側(cè),與外花被相間排列(見圖4:E~F);花芽發(fā)育至0.2 cm左右時,雄蕊原基分化,橢圓球狀,三角形排列,位置分別對應(yīng)內(nèi)外花被內(nèi)側(cè)(見圖4:G~H);花芽發(fā)育至0.3 cm左右時,3枚心皮原基分化,此時雄蕊原基上部已呈現(xiàn)出四棱狀花藥形態(tài)(見圖4:I~J);花芽發(fā)育至0.4 cm 左右時,3枚心皮原基還未閉合,下位子房的心室已經(jīng)出現(xiàn)(見圖4:K~L);分化過程中內(nèi)花被原基、雄蕊原基、心皮原基同樣表現(xiàn)出大小不一致,因而也并非同步分化,說明所有花器官均為螺旋狀向心式發(fā)生。
圖4 ‘圣誕快樂’花器官形態(tài)分化A,C,E,G,I,K.花芽長度0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 cm 時石蠟縱切圖;B,D,F(xiàn),H,J,L.花芽長度0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 cm 時解剖觀測圖;A~B.花原基時期;C~D.外花被分化期;E~F.內(nèi)花被分化期;G~H.雄蕊分化期;I~J.心皮分化期;K~L.心室分化期;FP.花原基;OPP.外花被原基;IPP.內(nèi)花被原基;SP.雄蕊原基;CP.心皮原基;VE.心室Fig.4 Morphological differentiation of the flower organs in H.hybridum‘Merry Christmas’A,C,E,G,I,K.Paraffin longitudinal section of flower buds with lengths of 0.02,0.05,0.1,0.2,0.3,0.4 cm;B,D,F(xiàn),H,J,L.Anatomy observation of flower buds with lengths of 0.02,0.05,0.1,0.2,0.3,0.4 cm;A-B.Flower primordium differentiation stage;C-D.Outer perianth differentiation stage;E-F.Inner perianth differentiation stage;G-H.Stamen differentiation stage;I-J.Carpel differentiation stage;K-L.Ventricle differentiation stage;FP.Flower primordium;OPP.Outer perianth primordium;IPP.Inner perianth primordium;SP.Stamen primordium;CP.Carpel primordium;VE.Ventricle
2.2.1 花粉壁發(fā)育
朱頂紅花藥4 室,中間有藥隔(見圖5A)。早期發(fā)育時期,花藥表皮下孢原細(xì)胞進行平周分裂產(chǎn)生2 層細(xì)胞,外層發(fā)育為初生壁細(xì)胞,內(nèi)層發(fā)育為造孢細(xì)胞。初生壁細(xì)胞繼續(xù)進行平周分裂產(chǎn)生外層次生壁細(xì)胞與內(nèi)層次生壁細(xì)胞,內(nèi)層次生壁細(xì)胞在功能上繼續(xù)發(fā)育形成絨氈層,外層次生壁細(xì)胞再次進行1~2 次平周分裂并繼續(xù)發(fā)育成藥室內(nèi)壁和中層(見圖5B)。成熟的中層細(xì)胞有2 層,因藥室內(nèi)壁與中層有共同的起源,根據(jù)Davis 的被子植物胚胎分類標(biāo)準(zhǔn),朱頂紅花粉壁發(fā)育屬于雙子葉類型。當(dāng)小孢子母細(xì)胞發(fā)育成熟時,花粉壁也發(fā)育完全,共有4層結(jié)構(gòu),由外至內(nèi)為表皮、藥室內(nèi)壁、2 層中層、絨氈層(見圖5C)。隨后小孢子母細(xì)胞進入減數(shù)分裂期,同時中層細(xì)胞開始解體,絨氈層繼續(xù)發(fā)育(見圖5C)。減數(shù)分裂細(xì)線期時,絨氈層形成多核結(jié)構(gòu)(見圖5D),發(fā)育達(dá)至頂峰,之后開始退化。當(dāng)減數(shù)分裂完成并形成單核靠邊期花粉粒(小孢子)時,絨氈層與中層細(xì)胞已大部分退化(見圖5G),因絨氈層原位解體,并未進入藥室中,從解體過程來看,朱頂紅絨氈層為分泌型絨氈層。當(dāng)2-細(xì)胞花粉粒形成時,絨氈層與中層細(xì)胞已完全退化,表皮細(xì)胞也已退化或僅留殘跡,花粉壁細(xì)胞只余藥室內(nèi)壁,且藥室內(nèi)壁徑向加長,發(fā)生纖維化加厚,同側(cè)兩個花粉囊交接處未加厚,在拉力作用下相通為一室(見圖5I)。花粉成熟后,花粉囊完全打開至橫截面呈H型并散粉(見圖5K)。
圖5 ‘圣誕快樂’小孢子發(fā)生和雄配子體發(fā)育過程A.幼花橫切;B.外層次生壁細(xì)胞發(fā)育為藥室內(nèi)壁和中層;C.花粉壁結(jié)構(gòu);D.減數(shù)分裂細(xì)線期;E.四分體時期;F.單核花粉粒時期;G~H.單核靠邊期;I~J.2-細(xì)胞花粉粒時期;K~L.花粉成熟期(黑色箭頭示成熟花粉粒);en.藥室內(nèi)壁;ep.表皮;gc.生殖細(xì)胞;il.內(nèi)層次生壁細(xì)胞;m.中層;mm.小孢子母細(xì)胞;mp.單核花粉粒;ol.外層次生壁細(xì)胞;sc.造孢細(xì)胞;ta.絨氈層;vc.營養(yǎng)細(xì)胞Fig.5 Microsporogenesis and male gametogenesis development in H.hybridum‘Merry Christmas’A.Transection of the tender flower bud;B. Outer layer of secondary wall cells develop into endothecium and middle layer;C.Structure of pollen wall;D.Meiotic fine line stage;E.Tetrad stage;F.Mononuclear pollen grain stage;G-H.Mononuclear marginal stage;I-J.2-celled pollen grain stage;K-L.Pollen mature stage(black arrow shows the mature pollen grains);en.Endothecium;ep.Epidermis;gc.Germ cell;il.Inner layer of secondary wall cell;m.Middle layer;mm.Microspore mother cell;mp.Mononuclear pollen grains;ol.Outer layer of secondary wall cell;sc.Sporogenous cell;ta.Tapetum;vc.Vegetative cell
2.2.2 小孢子發(fā)生與雄配子體發(fā)育
在花粉壁發(fā)育的同時,花粉囊內(nèi)的初生造孢細(xì)胞經(jīng)多次有絲分裂后形成次生造孢細(xì)胞(見圖5B),并隨后直接發(fā)育成小孢子母細(xì)胞(見圖5C)。小孢子母細(xì)胞的體積較大,呈多邊形或不規(guī)則形狀,細(xì)胞核大,細(xì)胞質(zhì)濃。之后小孢子母細(xì)胞進入減數(shù)分裂期,第一次減數(shù)分裂后形成二分體,第二次減數(shù)分裂后形成四分體,為十字交叉型(見圖5E)。朱頂紅小孢子發(fā)生中的減數(shù)分裂屬于連續(xù)型胞質(zhì)分裂。四分體在絨氈層分泌的胼胝質(zhì)酶作用下互相分離,并最終形成4 個單核花粉粒,即小孢子(見圖5F)。
剛剛游離出的小孢子,細(xì)胞質(zhì)濃,細(xì)胞核位于細(xì)胞中央(見圖5F),之后不斷吸收解體的絨氈層營養(yǎng),細(xì)胞迅速變大,細(xì)胞質(zhì)中形成了中央大液泡,細(xì)胞核隨之移到細(xì)胞一側(cè),形成單核靠邊期花粉粒(見圖5H)。隨著花粉粒的發(fā)育,DNA 經(jīng)過一次復(fù)制后,通過不均等胞質(zhì)分裂,形成兩個大小不同的細(xì)胞,大的為營養(yǎng)細(xì)胞,小的為生殖細(xì)胞。接著生殖細(xì)胞內(nèi)縮脫離開來,游離于營養(yǎng)細(xì)胞中(見圖5J),以后生殖細(xì)胞不斷拉長,形成紡錘狀精細(xì)胞,花粉壁不斷發(fā)育,積累孢粉素,逐漸形成特殊雕紋和萌發(fā)孔,并最終發(fā)育為成熟的2-細(xì)胞型花粉粒,即雄配子體(見圖5L)。
朱頂紅為3 心皮,3 心室,中軸胎座,每室兩列倒生胚珠,具內(nèi)外雙珠被,外珠被由多層細(xì)胞構(gòu)成,內(nèi)珠被由2~3 層細(xì)胞構(gòu)成(見圖6:A、H)。胚珠原基發(fā)生于心皮的腹縫線處(見圖6A),隨后在表皮下產(chǎn)生了1 個孢原細(xì)胞(見圖6B),孢原細(xì)胞經(jīng)平周分裂為2 個細(xì)胞,外層為周緣細(xì)胞,之后垂周分裂形成珠心細(xì)胞,內(nèi)層為造孢細(xì)胞,不經(jīng)分裂直接發(fā)育為大孢子母細(xì)胞,因大孢子母細(xì)胞與表皮之間有一層珠心細(xì)胞,因而為厚珠心類型(見圖6C)。與此同時,珠心基部發(fā)生突起,并逐漸生長形成珠被。之后大孢子母細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育,并從珠心細(xì)胞中吸收營養(yǎng),最終珠心細(xì)胞逐漸退化消失,珠孔位置只余表皮一層(見圖6:D~G)。
圖6 ‘圣誕快樂’大孢子發(fā)生和雌配子體發(fā)育過程A.幼花子房橫切;B.孢原細(xì)胞期;C.大孢子母細(xì)胞時期;D.第一次減數(shù)分裂期(白色箭頭示退化珠孔端細(xì)胞,黑色箭頭示功能合點端細(xì)胞);E.二孢子胚囊期;F.四核胚囊期;G.八核胚囊期;H~L.成熟胚囊期;an.反足細(xì)胞;ar.孢原細(xì)胞;eg.卵細(xì)胞;me.大孢子母細(xì)胞;op.胚珠原基;pn.極核;sy.助細(xì)胞;nc.珠心細(xì)胞Fig.6 Megasporogenesis and female gametogenesis in H.hybridum‘Merry Christmas’A.Transection of the ovary of the tender flower bud;B.Archesporium cell stage;C.Megaspore mother cell stage;D.First meiosis stage(white arrow shows the degenerate cell in the micropylar end,black arrow shows the functional cell in the chalazal end);E.Dispore embryo sac stage;F.Four nuclear embryo sac stage;G.Eight nuclear embryo sac stage;H-L.Mature embryo sac stage;an.Antipodal cell;ar.Archesporium cell;eg.Egg cell;me.Megaspore mother cell;op.Ovule primordium;pn.Polar nuclei;sy.Synergid;nc.Nucellus cell
大孢子母細(xì)胞進入減數(shù)分裂期后,第一次減數(shù)分裂形成2核細(xì)胞,其中靠近珠孔端的核細(xì)胞逐漸退化消失(見圖6D),合點端核細(xì)胞進入第二次減數(shù)分裂,并形成2 個大孢子(見圖6E)。因而朱頂紅胚囊發(fā)育類型為雙孢子蔥型胚囊。2 個大孢子分別移動至珠孔端與合點端,并進行有絲分裂形成4核細(xì)胞,其中2個位于珠孔端,2個位于合點端,形成4核胚囊(見圖6F)。接著4個核細(xì)胞再次通過有絲分裂直接產(chǎn)生8 核胚囊(見圖6G),并伴隨著核的分裂,胚囊體積顯著增大,尤其在長軸方向,之后兩端各有一個細(xì)胞核移向中央,互相靠近形成極核(見圖6K),而珠孔端的3 個細(xì)胞進一步發(fā)育為2 個助細(xì)胞(見圖6I)和1 個卵細(xì)胞(見圖6J),共同構(gòu)成卵器,合點端的3個細(xì)胞發(fā)育為反足細(xì)胞(見圖6L),最終形成7細(xì)胞8核成熟胚囊。
朱頂紅花芽分化呈現(xiàn)連續(xù)分化特點,每產(chǎn)生3枚筒狀鱗片及1枚片狀鱗片后,頂端分生組織即會向花序分生組織轉(zhuǎn)化,之后其下腋芽萌發(fā),并同樣產(chǎn)生4 枚鱗片及1 枚花序芽,這一循環(huán)結(jié)構(gòu)表明朱頂紅營養(yǎng)性頂端向生殖性頂端的轉(zhuǎn)變似乎并不受外界環(huán)境的影響,而具有內(nèi)在的自然節(jié)律。
在上海地區(qū)設(shè)施栽培條件下對‘圣誕快樂’朱頂紅花芽生長觀測結(jié)果表明:‘圣誕快樂’一年產(chǎn)生2 個花序芽,第1 個花序的花器官分化至第2 年7~8月完成,第2個花序的花器官分化至翌年9~12月完成,之后經(jīng)過低溫作用于第3 年抽出并開花,單個花序的生命周期為1.5~2 年,其中第2 個花序有一定幾率敗育。這與吳永朋等在西安地區(qū)對3 個朱頂紅品種的研究結(jié)果比較一致。但考慮到朱頂紅有些品種每年抽出花序為1~2 枝,有些品種每年抽出花序為2~3 枝,并結(jié)合Doorduin、原雅玲等研究結(jié)果,可推知朱頂紅的花序芽分化數(shù)量、敗育情況受品種類型和栽培溫度影響較大,在我國中部地區(qū)氣候條件下不同品種每年的花序芽分化數(shù)量應(yīng)為2~3 個,其敗育情況因品種而異。
冷藏期時‘圣誕快樂’朱頂紅種球中花序芽有4 枚左右,經(jīng)低溫作用后在次年5 月底卻只能抽出1~2枝。在Doorduin等的研究中認(rèn)為>2 cm的花序芽為潛在開花芽,但并未提供數(shù)據(jù)證明。在本研究中發(fā)現(xiàn)1.5 cm 左右的花序芽剛剛完成其內(nèi)花芽花器官分化,推測花序能否接收低溫信號并誘導(dǎo)開花與花器官分化進程是否結(jié)束有關(guān),下一步將會進行相關(guān)試驗驗證這一推論。另外,周年觀測發(fā)現(xiàn)9 月份左右‘圣誕快樂’種球中第1 個花序已普遍發(fā)育至2 cm 以上,前期研究發(fā)現(xiàn)此時采收種球進行低溫貯藏60 d,之后種植于加溫大棚中即可促成早花,但提前采收種球也可能導(dǎo)致第2個花序無法正常萌發(fā),導(dǎo)致開花花序數(shù)量減少,因此在生產(chǎn)實踐中可根據(jù)具體需求決定是否通過此法來進行花期調(diào)控。
不同季節(jié)的朱頂紅種球內(nèi)有2~4個花序,其內(nèi)花芽花器官分化進程均不相同,本研究通過解剖和石蠟切片觀測確定了不同大小花芽所處的花器官分化進程,為花器官發(fā)育研究提供理論依據(jù)。
朱頂紅雄蕊6 枚,花藥4 室,花藥壁發(fā)育類型為雙子葉型,從外至內(nèi)由表皮、藥室內(nèi)壁、中層和絨氈層組成,絨氈層類型為分泌型,小孢子胞質(zhì)分裂類型為連續(xù)型,四分體排列方式為十字交叉型,成熟花粉粒為2-細(xì)胞型;朱頂紅3 心皮,3 心室,下位子房,中軸胎座,兩列倒生胚珠,胚珠為雙珠被,厚珠心,胚囊發(fā)育類型為雙孢子蔥型。
胚胎學(xué)特征是植物判斷親緣關(guān)系、系統(tǒng)進化進程以及植物分類的重要依據(jù)。比較朱頂紅屬與石蒜科的水仙屬、蔥蘭屬、石蒜屬的胚胎學(xué)特征(見表1),發(fā)現(xiàn)它們具有許多相同的特征:花藥4 室、藥室內(nèi)壁纖維狀加厚、分泌型絨氈層、連續(xù)型減數(shù)分裂、倒生胚珠、雙珠被、下位子房。說明這幾個屬的確親緣關(guān)系較近。其不同特征主要在于花藥壁發(fā)育類型、花藥壁中層細(xì)胞層數(shù)、小孢子四分體類型、成熟花粉類型、珠心類型和胚囊發(fā)育類型。一般認(rèn)為2-細(xì)胞型花粉、厚珠心為較為原始的特征,而蔥型胚囊為較為進化的特征,朱頂紅屬植物即具有相對原始又具有相對進化的特征,因此認(rèn)為朱頂紅屬在石蒜科中屬于由原始向進化過渡的類群。
表1 朱頂紅屬與水仙屬、蔥蘭屬、石蒜屬胚胎學(xué)特征比較Table 1 Comparison of embryological characters among Hippeastrum,Narcissus,Zephyranthes and Lycoris
植物的生殖發(fā)育是植物個體增多,居群擴大,遺傳多樣性改變的主要方式。生殖過程中雌雄性細(xì)胞的正常發(fā)育是生殖成功的重要環(huán)節(jié)。目前朱頂紅的育種過程中發(fā)現(xiàn)不同品種的結(jié)實率差異較大,部分品種表現(xiàn)出生殖敗育?!フQ快樂’朱頂紅是一個自交、雜交結(jié)實率均較高的品種,對其小孢子發(fā)生和雌雄配子體發(fā)育過程進行觀測,可以為生殖敗育品種的相關(guān)過程研究提供參考,為敗育原因的探討提供理論基礎(chǔ)。