番木瓜胚胎发育与杂交败育的研究_杂交合子-论文网

1、番木瓜胚胎发育与杂交败育的研究_杂交合子-论文网论文摘要：在番木瓜“夏威夷”品种自交中，合子经过短暂休眠期后发育为原胚，在经历球形胚、鱼雷形胚和子叶形胚后发育为成熟胚；初生胚乳核无休眠期，其分裂先于合子，胚乳类型为细胞型。在以 “夏威夷”品种为母本，“岭南”和“穗中红”品种为父本的杂交中，产生的种子严重败育。败育的主要原因可以归结为两方面，一是雄配子与中央细胞受精不亲和进而导致没有胚乳的发育和出现；二是杂交合子发育不良最终导致胚胎败育。本研究认为，胚乳从头到尾的缺失是导致杂交合子败育的主要因素，胚和胚乳的双双败育最终导致无法形成有生命力的种子，而种子仅剩下最外围的两层种皮。论文关键词：番木瓜,

2、败育,杂交合子,胚胎,胚乳引言番木瓜的种子生产在番木瓜栽培中占有重要地位，栽培当年就可以开花结果，并且具有生长快、结果早、产量高、品质好、周年上市等优点，这就使得种子繁殖与茎尖培养、扦插和体细胞发生途径等繁殖方式相比有简单、成本低、便捷等优点。此外番木瓜株性比较复杂，存在雄株、雌株和两性株，自然变异大。通过种间杂交育种可以保持番木瓜的杂种优势，避免自然变异影响番木瓜品质的稳定性，这是选育高产、优质、抗病品种的重要途径。因此通过杂交育种进而得到大量的高质量番木瓜种子是番木瓜丰产的一条理想之路，但在实际的杂交生产过程中常常出现高度败育的现象。无论是自交还是杂交，种子的形成都与胚胎发育密不可分的，而

3、目前尚未见到关于这方面的报道。本研究现着眼于此，将对番木瓜正常种子和败育种子的胚胎发育进行研究，以期为今后的杂交育种工作提供相关的理论依据。2材料和方法材料采自广州仲恺农业工程学院农场，供试植株为一年生。9月至10月上午9点至10点采样，取不同发育时期的子房，并且分为两类，一类是“夏威夷”品种内自交后的子房；另一类则是以“夏威夷”为母本，“岭南”和“穗中红”品种为父本进行杂交而得到的子房。取下后立即用FAA固定液固定。所有材料全部采用石蜡制片法制成永久片，铁矾苏木精整染，切片厚度1012m。Nikon摄影显微镜观察拍照。3结果与分析在所选的“夏威夷”、“岭南”和“穗中红”三个番木瓜品种当中，它

4、们的雌配子体发育均是正常的，功能大孢子经过三次有丝分裂后形成八核胚囊，其中珠孔端的一个核和合点端的一个核同时向胚囊中央移动，并且相互紧贴靠拢；珠孔端的另3个核此时还没有形态上的显著变化；合点端的3个核形成反足细胞（图1）。接着，珠孔端的3个核发育成一个体积较大的卵细胞和两个体积较小的助细胞，形成卵器；中间相互靠拢的两个核形成极核，并融合成一个中央细胞；3个反足细胞是短命的，往往过早地就会解体消失，在合点端能隐约看到其退化的细胞痕迹（图2）。成熟的胚囊在受精之前往往还会继续发生一些变化。中央细胞的两个极核逐渐地融合成一个次生核，并出现多个核仁，此时胚囊的长度也有所缩短，次生核的位置随之由中央变至

5、了合点端（图3）。卵细胞在受精前一直为圆形，体积比中央细胞小，液泡比较明显，并把细胞核和细胞质挤靠在细胞的边缘。（图2,3）。3.1自交种子的胚胎发育在“夏威夷”品种内的自交种子中，合子形成以后要经历一个较短的休眠期才进行分裂。休眠期的合子与未受精的卵细胞明显不同，体积比未受精的卵细胞稍大，形状由圆形变成椭圆形，细胞的液泡明显减小，细胞质变得十分浓厚（图4，5）。短暂休眠之后，合子便分裂为两个细胞，形成2细胞原胚，近珠孔端的为基细胞，远离珠孔端的为顶细胞。这两个细胞在形态上无显著差异，细胞质均十分浓厚，核仁大而明显（图6）。此时，周围的珠心组织变得更加稀疏，彼此分离呈条状，并且相继解体退化（图

6、6）。基细胞常膨大成泡状不再分裂或只分裂几次形成胚柄，顶细胞则经过多次的横向分裂和纵向分裂形成球形原胚（图7）。球形原胚继续分裂、增大和分化，形成鱼雷形胚（图8）。鱼雷形胚继续分裂，形成了成熟的子叶形胚（图9）。胚柄在胚体的发育过程中会退化，至胚体发育成熟时，已观察不到胚柄的存在。胚乳没有休眠期，它的分裂先于胚胎，在次生核与精细胞结合形成初生胚乳核后随即就开始进行，每次分裂细胞质都随核的分裂而分裂产生细胞壁，成为多细胞结构，胚乳类型属细胞型胚乳（图5）。胚乳为胚的发育提供营养，但并不会因此而全部被胚所吸收利用，胚乳的分裂能一直贯穿胚胎发育的始终，最后形成含有丰富内含物的组织充满着整个种子（图8

7、,9）。3.2杂交种子的败育在“夏威夷”品种的自交实验中观察到了胚和胚乳的正常发育，形成饱满的正常种子。在以“夏威夷”为母本，“岭南”和“穗中红”为父本的两个杂交组合中，种子的败育率均在90以上。败育的种子与正常的种子在大小上基本无差异，败育的种子假种皮薄且十分不明显，外种皮颜色极淡，呈白色或淡黄色，内外种皮也均有革质层；而正常种子假种皮厚且十分明显，外种皮呈黑色或红褐色。从实验观察来看，以“夏威夷”为母本，“岭南”和“穗中红”为父本的杂交组合中，大多数杂交的合子在经过休眠期后，细胞由圆形逐渐拉伸为椭圆形，细胞质液泡化程度显著增高，形成45个较大的液泡占据了整个细胞体积的四分之三左右，细胞核不明显（图10）。此时的合子明显停滞发育，它不会进行胞质分裂形成2细胞原胚，最终逐步退化萎缩，仅留有模糊的痕迹（图11）。中央极核细胞和精细胞未见融合，没有观察到初生胚乳核的分裂和胚乳的发育。所以，在胚和胚乳异常发育的情况下，种子最后严重败育，由外至内依次仅能观察到假种皮、外种皮革质