東方梨和西方梨花粉發育時期的比較

蘇艷麗，田 鵬 ，韓 芳 ，魏聞東 ，楊 倩

(1.中國農業科學院 鄭州果樹研究所，河南 鄭州 450009；2.河南農業職業學院，河南 中牟 451450)

梨樹在我國栽培歷史悠久，分布廣，經濟價值大。梨多屬自花不育，遺傳上具有高度雜合性，這給梨的遺傳育種研究帶來了困難。通過花藥培養可獲得單倍體植株，再經染色體加倍(人工或自然加倍)培養可獲得純系材料，這對梨的遺傳育種研究具有重要意義[1]。確定離體培養花藥中小孢子的發育時期是花藥培養中成功誘導單倍體雄核發育的關鍵，大多數果樹花藥培養最佳時期是單核期[2-7]。根據梨花藥誘導獲得胚狀體的成功報道[8-9]，單核靠邊期是梨組織培養中誘導單倍體植株的最佳接種時期。因此，梨花藥培養時確定小孢子的單核期至關重要。為了提高梨花藥培養接種取材的準確性，對不同梨品種花粉的發育進程進行了觀察，了解其花粉在各發育時期的不同特點，從而為其花藥離體培養接種外植體的選擇提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試的西洋梨品種包括6月底7月初成熟的紅星和9月中旬成熟的Cascade與Homored共3個品種，供試的東方梨品種包括9月中旬左右成熟的滿天紅、紅酥脆、美人酥、紅香酥、紅香蜜和7月下旬成熟的綠寶石共6個品種。所有試材均采自中國農業科學院鄭州果樹研究所梨新品種選育資源圃。

1.2 方 法

3月9～20日的每天上午8點，每個品種采摘大小基本一致、同一物候期的芽各5個，采后立即拿回實驗室，用卡諾固定液固定12h，再轉入75％的酒精中保存，同時觀察記錄各品種所處的物候期。采用石蠟切片，用番紅-固綠對染，觀察各個品種花粉的發育情況。

2 結果與分析

2.1 取材時東方梨各品種的物候期

采芽時東方梨各品種所處的物候期如表1。晚熟品種滿天紅、紅酥脆和美人酥是姊妹系，紅香蜜和紅香酥也是姊妹系，從表1中可以看出，滿天紅的物候期比美人酥、紅酥脆晚2d，紅香酥的物候期比紅香蜜晚4～5d，這與滿天紅比美人酥、紅酥脆成熟期晚，紅香酥比紅香蜜成熟期晚一致。而早熟品種綠寶石的物候期相對更晚，比晚熟品種滿天紅、紅酥脆、美人酥和紅香蜜均晚。

表1 采芽時東方梨各品種所處的物候期Table 1 Phenological periods of some oriental pear varieties when gathering buds

2.2 不同品種梨花粉各發育階段

2.2.1 3個西洋梨的花粉發育時期

不同日期觀察到的3個西洋梨品種的花粉發育進程分別如表2和圖1A～F所示。3月17日觀察發現，3個西洋梨品種均無分裂相，其花粉母細胞緊密排列，處于花粉母細胞期(如圖1A)；3月18日，3個西洋梨品種的花粉母細胞開始分裂，有二核細胞出現(如圖1B～D)；3月19日，3個西洋梨品種出現大量的二核細胞，有少量二核細胞分裂為四分體(如圖1E)；3月20日，3個西洋梨品種處于四分體時期(如圖1F)。紅星成熟期為6月底7月初，Homored、Cascade的成熟期為9月中旬，雖然成熟期差別大，但3個品種花粉的發育時期基本一致，采芽時3個西洋梨品種的花芽均未萌動。

表2 3個西洋梨品種的花粉發育進程Table 2 Pollen development processes of three occidental pear varieties

2.2.2 6個東方梨的花粉發育時期

不同日期觀察到的6個東方梨品種的花粉發育進程分別如表3和圖2A～I所示。

滿天紅、美人酥和紅酥脆是姊妹系品種，滿天紅花粉開始發育的時間比美人酥、紅酥脆稍早些，但3個品種的發育進程基本一致。3月9日觀察發現，滿天紅的花粉母細胞基本完成第一次減數分裂，處于二核細胞時期(如圖2B)，美人酥和紅酥脆處于花粉母細胞期，正在進行減數分裂，染色體被紡錘絲牽引在細胞兩端(圖2A)；3月10日，這3個品種均處于二分體時期(如圖2C)；3月13日，3個品種均發育到四分體時期(如圖2D)；3月18日，3個品種的花粉均發育為成熟的花粉粒。

紅香酥和紅香蜜也是姊妹系品種，紅香酥花粉開始發育的時間比紅香蜜早。3月9日觀察發現，紅香酥處于花粉母細胞減數分裂后期，有部分發育到四分體；3月10日，紅香酥發育到四分體時期(圖2E)；3月15日，紅香酥已發育到小孢子期(圖2F)；3月16日，紅香酥已發育為成熟的花粉粒。而3月9日觀察發現，紅香蜜處于花粉母細胞開始分裂期，部分發育為二核細胞(圖2G)；3月11日，紅香蜜發育到四分體時期(圖2H)；3月16日，紅香蜜也已發育為成熟花粉粒。

圖1 3個西洋梨品種的花粉發育時期Fig.1 Pollen development periods of three occidental pear varieties

綠寶石花粉的發育進程如下所述：3月9日，其處于花粉母細胞期，細胞排列緊密，無分裂相；3月10日，花粉母細胞中有極少數分裂為二核細胞(如圖2I)；3月16日發育到四分體時期；3月18日已發育為成熟的花粉粒。與幾個晚熟梨品種相比，綠寶石花粉開始發育的時間最晚，但其最終發育為成熟花粉粒的時間卻基本一致。

6個東方梨品種從花粉母細胞開始分裂到發育為成熟的花粉粒，均持續8～10d，除四分體時期外，各個發育時期持續的時間均很短。東方梨早熟品種和晚熟品種花粉母細胞開始發育的時間相差2～3d，而其成熟期相差卻近2個月。

圖2 6個東方梨品種的花粉發育時期Fig.2 Pollen development periods of six oriental pear varieties

2.2.3 3個西洋梨和6個東方梨花粉發育進程比較

根據表2和表3各品種花粉的發育進程，結合表1中各品種的物候期分析得出，它們的單核靠邊期分別為：紅香酥在3月15日(花芽大量露白前2天)；滿天紅在3月15日(花芽大量露白前2天)；美人酥和紅酥脆在3月16日(花芽大量露白后1天)；綠寶石在3月17日(花芽大量露白期)；紅香蜜在3月12日(露蕾期)。

由表2和表3可知，西洋梨花粉開始發育的時間比東方梨晚，6個東方梨的花粉母細胞在3月9～10日均已開始減數分裂，而3個西洋梨的花粉母細胞到3月18日才剛進行減數分裂，西洋梨花粉開始發育的時間比東方梨晚了8～9d。從花粉母細胞開始減數分裂到發育至四分體時期，西洋梨用時約3d，東方梨用時約6d，西洋梨花粉發育進程比東方梨快。

3 結論與討論

東方梨和西洋梨花粉的發育過程均經歷了花粉母細胞期、四分體時期、小孢子期和成熟花粉粒時期。

在姊妹系品種中，滿天紅的成熟期比美人酥、紅酥脆晚1周，而其花粉開始發育的時間比美人酥、紅酥脆卻大約早1d，但這3個品種花粉發育的進程基本一致；紅香酥的成熟期比紅香蜜晚10d，其花粉開始發育的時間比紅香蜜早1d，而發育為成熟花粉粒的時間兩者一樣。成熟最早的綠寶石，與幾個晚熟梨品種相比，其花粉開始發育的時間最晚，但最終發育為成熟花粉粒的時間卻基本一致。這一觀察結果表明，成熟期越晚的品種，其花粉母細胞開始發育的時間越早；反之，成熟期越早的品種，其花粉母細胞開始發育的時間越晚。從梨花粉母細胞開始發育的早晚來看，從早到晚依次為紅香酥＞滿天紅＞美人酥、紅酥脆、紅香蜜＞綠寶石，其成熟期早晚的排序則相反。生產實踐也證明了這一點。

對各品種物候期的觀察結果表明，滿天紅的物候期比美人酥、紅酥脆要晚2d，紅香酥比紅香蜜的物候期晚4～5d，這一觀察結果表明，東方梨品種花粉的發育與其物候期呈密切正相關，而與其成熟期呈反相關，成熟期越早，物候期越晚，發育越晚。

6月底7月初成熟的紅星和9月中旬成熟的Homored與Cascade，雖其成熟期相差2個多月，但其花粉的發育進程基本一致，均集中在3月18～21日。3月21日采芽時3個西洋梨品種的花芽均未萌動，說明西洋梨花粉的發育完成在花芽萌動前。

在東方梨花粉發育的整個過程中，早、晚熟品種的成熟期相差近2個月，但其花粉母細胞在3月8～10日均開始分裂，到3月18日發育為成熟的花粉粒，持續時間8～10d，除四分體時期外，各個發育時期的持續時間均很短，觀察中發現，個別減數分裂過程的持續時間長，這可能是由取材方面的緣故造成的。

西洋梨花粉開始發育的時間比東方梨晚，6個東方梨的花粉母細胞在3月9～10日均已開始減數分裂，而3個西洋梨的花粉母細胞在3月18日才剛進行減數分裂，比東方梨開始發育晚了8～9d。從花粉母細胞開始減數分裂到發育至四分體時期，西洋梨用時約3d，東方梨用時約6d，西洋梨花粉發育進程比東方梨快。這可能由于西洋梨花粉開始發育的時間晚，此期氣溫已升高，促使其花粉發育進程加快。

觀察與分析結果表明，供試的幾個梨品種小孢子的單核靠邊期分別為：紅香酥在3月15日(花芽大量露白前2天)，滿天紅在3月15日(花芽大量露白前2天)，美人酥和紅酥脆在3月16日(花芽大量露白后1天)，綠寶石在3月17日(花芽大量露白期)，紅香蜜在3月12日(露蕾期)。在其他植物[10-12]中，人們將小孢子發育時期與花器外部形態特征聯系起來，以確定適宜花藥或花粉離體培養接種取材的最佳時期，但是，由于梨的花粉發育進程較快，小孢子單核期的持續時間較短，觀察中分析，處于小孢子單核期的梨花器外部形態特征不突出，本研究結果可以作為梨花藥培養取材的參考依據，具體到某個品種時，為確保取材的準確性，應在參考時間段內多次取材，或在參考時間段內采樣壓片觀察后再取材。

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