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      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

      2017-02-05 19:56:30高巍馬艷麗尹立輝
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年10期
      關(guān)鍵詞:君子蘭花藥發(fā)育

      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。

      參考文獻(xiàn):

      [1]王仲禮,孔冬瑞,宿紅艷,等. 土人參小孢子的發(fā)生和雄配子體的發(fā)育[J]. 電子顯微學(xué)報(bào),2010,29(4):385-390.

      [2]鄭寶江,李康,胡鐵鋒,等. 南蛇藤大、小孢子發(fā)生及雌、雄配子體發(fā)育的觀察[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,38(4):73-76.

      [3]邱政芳,李保國(guó),顧玉紅,等. 黃連木大小孢子發(fā)生和雌雄配子體發(fā)育研究[J]. 西北植物學(xué)報(bào),2010,30(7):1359-1365.

      [4]何定鋼,歐陽(yáng)俊聞. 小麥不同發(fā)育時(shí)期花藥雄核發(fā)育的細(xì)胞學(xué)觀察[J]. 植物學(xué)報(bào),1985,27(5):469-475.

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      [6]Tang Y,Liu B,Ma C,et al. Morphological characteristics of floral organ at different microspore developmental stage in balsam pear(Momordica charantia L.)[J]. Journal of Life Science,2010,4(6):35-38.

      [7]高淑賢,彭惠英,桑利敏. 吉林醫(yī)藥工業(yè)[M]. 長(zhǎng)春:吉林大學(xué)出版社,1992.

      [8]張乃群,朱自學(xué). 植物學(xué)實(shí)驗(yàn)及實(shí)習(xí)指導(dǎo)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

      [9]胡適宜. 被子植物生殖生物學(xué)[M]. 北京:高等教育出版社,2005.

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