川赤芍花粉粒發育過程的細胞學觀察

許世磊 宋春花 侯祥云 王豐妍 郭先鋒

摘要：運用常規石蠟切片技術觀察了川赤芍小孢子的發生和雄配子體的形成過程，結果表明：4月上中旬為小孢子及雄配子體發育時期；小孢子母細胞減數分裂時，胞質分裂為同時型，呈四面體型排列，少左右對稱型；成熟花粉為2－細胞型。

關鍵詞：川赤芍；小孢子；雄配子體

中圖分類號：S682.1⁺2文獻標識號：A文章編號：1001-4942(2012)01-0029-03

芍藥為我國傳統名花，但栽培芍藥花期較短。川赤芍(Paeonia veitchii Lynch)為芍藥科芍藥屬多年生草本植物，其葉片深裂，花紫紅色、單瓣，抗性強、耐陰，觀賞性高?；ㄆ谧?月中下旬到5月中旬，較同屬其他芍藥早一個月左右。為提高芍藥品質，延長芍藥花期，早花且觀賞品質高的川赤芍就成為優良的雜交親本，因其花期較早故常作雜交父本，因此開展定向雜交前對其父本育性的研究尤為重要，尤其是對雄蕊發育過程的細胞學研究。近年來關于植物花粉的研究多集中在測定花粉活力或電鏡觀察花粉粒形態，生物學研究多集中在對花粉進行輻射處理育種上；芍藥屬細胞學的研究重點集中在對芍藥屬牡丹組的研究上，對芍藥的研究較少，且主要集中在對栽培品種的研究上。本試驗運用常規石蠟切片技術，觀察了川赤芍小孢子的發生和雄配子體的形成過程，現將試驗結果報告如下：

1.材料與方法

試驗于2010年進行，供試材料為芍藥野生種川赤芍，材料取自山東農業大學林學基地。取樣方法參照王雁等(2010)的方法并稍作改進，根據花營直徑大小分級，每增加0.1cm分為一級。自花蕾剛萌芽約0.1cm開始取樣至花朵即將綻放、花蕾直徑不再增大。FAA固定液固定，愛氏蘇木精整染后常規石蠟切片法切片，厚度為6～10μm，利用OLYMPUS顯微鏡觀察并拍照。

2.結果與分析

2.1小孢子的發生

花粉粒的發育包括小孢子的發生和雄配子體的形成兩個階段，試驗觀察表明，4月上中旬小孢子及雄配子體即開始發育。

4月初，為花藥壁發育時期，在花粉囊壁的中層和絨氈層逐漸消失解體的過程中，花粉母細胞逐漸進入減數分裂階段。減數分裂開始時，花粉母細胞逐漸積累胼胝質，在初生壁和細胞膜之間形成胼胝質壁(圖版1)。芍藥花粉母細胞的減數分裂為同時型，即第一次核分裂時不伴隨胞質分裂，形成一個二核細胞，不出現二分體階段(圖版2)；當第二次分裂形成四核后，才同時發生胞質分裂而形成四分體(圖版3)。四分體多為四面體型，少左右對稱型，花粉母細胞經減數分裂后形成4個染色體數目減半的單核花粉粒又稱小孢子，它們仍被包圍在共同的胼胝壁中(圖版4)。

2.2雄配子體的形成

幼期單核花粉粒從四分體中釋放出來(圖版5)，此時單核花粉粒的核位于細胞中央(單核居中期)，具有濃厚的細胞質(圖版6)。不久，細胞內逐漸形成中央大液泡，細胞核隨之移到一側，為單核靠邊期。單核在貼近細胞壁的邊緣進行有絲分裂，先形成兩個細胞核(圖版7)，貼近花粉壁的為生殖核，向著大液泡的為營養核。以后發生不均等的胞質分裂，形成生殖細胞和營養細胞。在四分體到晚期花粉過程中，花粉壁也相應地經歷了一系列的建造過程。

在幼期單核花粉存在于四分體中時，在胼胝質壁內側和質膜之間首先發生纖維素的初生外壁?；ǚ塾坞x時，初生外壁發育為花粉外壁，花粉外壁并非均勻產生，未形成外壁的孔隙發育為萌發孔或萌發溝(圖版8)。花粉粒的發育常先在萌發孔區開始。

2.3雄蕊發育過程與花蕾大小的關系

從表1可以看出，雄蕊發育過程與花蕾直徑大小存在較明顯的正向性關系。花蕾直徑較小(0.1～0.4cm)時主要是孢原細胞和造孢細胞的分化；直徑大小為0.6～1.2cm時，為花粉母細胞減數分裂為四分體時期；花蕾直徑較大至開花時(1.4cm～開花)，為小孢子發育為成熟花粉粒時期。

3討論

雄蕊發育過程與花蕾直徑大小表現出一定的相關性，雄蕊發育過程表現出一定的時序性，4月初為花藥壁的發育時期，4月上中旬為小孢子和雄配子體發育期，這與桂明珠等(1994)的研究結果較為一致。王雁等(2010)曾研究發現，雄蕊發育過程與花蕾長短存在一定相關性，與本試驗結果存在相同之處。本試驗表明，雄蕊發育細胞學研究試驗中可根據雄蕊發育階段有針對性的取樣，為雄蕊發育過程的細胞學研究提供重要的理論依據。

參考文獻：

[1]王玉霞，王穎，李芳東，等.不同種仁率山楂品種花粉量及花粉活力的測定[J].山東農業科學，2008，2：8-10.

[2]孫洪美，焦傳兵，李永勝，等.山東省紫薇品種觀賞價值的灰色評價[J].山東農業科學，2011，4：17-20.

[3]蘇學合，高國強，時香玉，等.利用花粉輻照技術進行棉花種間遠緣雜交研究[J].山東農業科學，2000，2：8-10.

[4]成仿云.紫斑牡丹花粉發育的細胞形態學研究[J].園藝學報，1998，25(4)：367-373.

[5]潘開玉，溫潔，羅毅波，等.矮牡丹小孢子發生和雄配子體發育及其與該種瀕危的關系[J].植物分類學報，1999，37(3)：244-252.

[6]于玲，何麗霞.紫斑牡丹小孢子形成過程的細胞遺傳學研究[J].西北植物學報，2000，20(3)：467-471.

[7]郝捷，劉勝.紫斑牡丹栽培品種小孢子發育過程的細胞遺傳學研究[J].生物學雜志，2000，17(3)：16-18.

[8]魏樂，張懷剛.3種牡丹雄配子體發育的比較研究[J].安徽農業科學，2008，36(2)：509-511.

[9]孔蘭靜，韓莉，孔博.芍藥雄配子體發育的超微結構研究[J].西北植物學報，2002，22(5)：1225一1230，[10]孔蘭靜，崔宏，王宗正，等，芍藥小孢子發生與雄配子體發育的光鏡研究[J]，山東農業大學學報(自然科學版)，2004，35(4)：547-552.

[11]王雁，李艷華，彭鎮華.黃牡丹的大小孢子發生及雌雄配子體發育[J].東北林業大學學報，2010，38(5)：62-65.

[12]桂明珠，李桂琴，李燕華.李的大小孢子及雌雄配子體發育研究[J].東北農業大學學報，1994，25(1)：89-96.