在授粉后3~5天后观察到了精核或花粉内容物。
2.2.2供试材料胚胎异常现象
在这三个品种中除了大部分为正常结构的胚囊外,均存在不同程度的异常结构胚囊。但是三倍体品种的胚胎异常比率比金冠高的多。在三倍体品种乔纳金和陆奥中观察到的异常情况是:多个珠心细胞异常(图版F1,F4,F6)、胚囊发育停滞(图版F2、F3)、极核位置异常(图版F5)和双胚囊(图版F7)。
3讨论
3.1花粉形态
果树多倍体的花粉粒形状与二倍体明显不同,但已有的研究多为定性的研究,并未获得衡量多倍体与二倍体花粉粒形状差异的数量化指标,使得利用花粉粒形状鉴定多倍体不易进行。李赟等用光学显微镜在比较二倍体与三倍体花粉粒形状分布的基础上,将三角形花粉粒与圆形花粉粒及方形花粉粒数目之和的比值用于倍性鉴定之中,结果发现,该比值在二倍体和三倍体品种间存在显著差异。因此认为,可将该比值作为苹果倍性鉴定的指标之一。徐喜楼等在用扫描电镜观察苹果属花粉时发现,三倍体陆奥的极轴和赤道轴明显大于二倍体品种。本研究中三倍体的乔纳金极轴明显大于二倍体金冠,而陆奥差异不显著,赤道轴差异不显著,这表明三倍体品种并没有比二倍体金冠大很多。P/E值的大小与起源和进化相关。杨晓红等在苹果属植物花粉观察研究中得出P/E值越大,越原始的观点。梁国鲁认为,多倍体是该属植物进化的一个途径,而三倍体和四倍体是该属植物进化适当的等级。但是本研究中,乔纳金和陆奥的P/E值与金冠差异不显著,具体原因可进一步探讨。
在本研究中,乔纳金、陆奥的花粉量明显少于二倍体品种金冠,且畸形花粉也明显高于金冠。多倍体花粉量少,大小极不均匀,很多花粉粒呈不定型,这与杨晓红等观察苹果属植物花粉时的结果一致。Kenneth等指出被子植物的花粉败育主要发生在四分体以前。顾爱侠等对大白菜和结球甘蓝杂交获得的异源三倍体进行研究表明,其花粉整齐度、花粉生活力都明显低于二倍体大白菜。任艳蕊等对芥蓝-菜心异源三倍体研究表明,其花粉母细胞大多未能完成减数分裂和配子形成过程,其花粉生活力的丧失可能主要是染色体数目和组成不均衡所致。石荫坪等对三倍体品种伏花皮的花粉母细胞研究表明,其减数分裂存在一定的异常现象,在四分体时期,除了大部分形成四分体外,还存在一定数量的异常分体,且小孢子有大小不一致的现象。同样,在胚乳三倍体枣的小孢子母细胞的减数分裂中也观察到了不同程度的异常分体。这可能是三倍体品种乔纳金和陆奥的花粉量少、畸形花粉多的原因。
3.2三倍体的胚囊结构
本研究结果表明,三倍体品种正常的胚囊和二倍体品种的胚囊均为蓼型胚囊,这说明虽然倍性增加,但是并没有改变其发育过程。但是乔纳金和陆奥存在不同程度的异常胚囊现象,可以推测为在大孢子母细胞减数分裂过程中,除了产生正常的四分体外,还可能出现其它异常分体,极有可能形成非整倍体的功能大孢子,使这部分功能大孢子进一步发育时异常,最后导致成熟胚囊结构出现各种异常。至于具体的原因,可以对其大孢子母细胞的减数分裂及发育进行进一步研究。
胚囊只有具有正常的卵器、极核和反足细胞等正常结构才能正常受精和结实,反之则可能不能正常受精和结实。在本研究中,三倍体品种乔纳金、陆奥的胚囊均存在不同程度的异常现象,其中最多的是珠心细胞发育异常或停滞,因此无法进行正常受精。王兰等在对同源四倍体水稻胚乳发育的研究证明极核位置异常是无法正常受精的,所以陆奥中发现的此类胚囊也是不能正常受精的。因此,胚囊结构异常而不能正常授粉受精可能是乔纳金和陆奥的种仁率低于金冠的原因。多胚囊中一般只有一个胚囊发育完全,其余的胚囊在发育过程中退化解体。如果复合胚囊的发育过程相近则会全部败育,本研究中乔纳金的多胚囊就属于这种类型。这也可能是其结实率低的原因。植物种胚败育在胚胎学上主要有雌性器官不孕、授粉受精不良、胚中途败育等。本试验只是调查了金冠、乔纳金和陆奥的胚囊结构,至于从合子到成熟种子的发育过程以及外界因子是否是影响其种仁率低,种子败育的原因有待进一步研究。
4结论
通过对苹果三倍体品种乔纳金、陆奥及其母本金冠的花粉特性研究表明,三倍体苹果花粉的大部分侧面观均为长椭圆形,极面观为三角形,所有花粉均有3条纵沟孔,长达两极;花粉表面为纵向条状纹饰,有穿孔。但是,饱满程度有所不同。乔纳金、陆奥的花粉量明显比金冠的少,并且花粉畸形多。三倍体的乔纳金极轴明显大于二倍体金冠,而陆奥差异不显著,赤道轴差异不显著。三倍体品种为蓼型结构的胚囊,乔纳金、陆奥的胚囊均存在不同程度的异常,包括双胚囊,珠心细胞异常,极核位置异常和胚囊发育停滞。
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