梨品种花粉自花与菊水自花授粉生长比较

梨品种花粉自花与菊水自花授粉生长比较

梨（pyurl）和其他蔷薇科植物的自交不亲和性植物在自花或异花授粉后，花粉可以在柱头发芽，生长出花粉管。花粉管通过石柱，但授花的花粉管通过石柱停止生长。一些研究认为,这种现象是由于在花柱内存在自交不亲和性基因(S基因)表达的S-RNase分解了花粉管RNA而抑制了自花花粉管生长。为了深入研究自花花粉管被抑制的机制,从形态学角度探明花粉管在花柱中的生长特性,尤其是自花或异花授粉后花粉管在花柱内生长的动态过程,本研究以沙梨(Pyruspyrifolia)为试材,应用荧光显微镜观察了自花和异花授粉后花粉在柱头上的萌发及花粉管在花柱内的生长动态和形态变化。这对进一步阐明配子体型自交不亲和性机制起着极其重要的作用。1材料和方法1.1花芽粉的制备供试材料为沙梨,品种为丰水和菊水。2003年3月上旬在江苏省高邮市果树实验场品种园采集丰水和菊水含饱满花芽的健壮枝条。枝条基部剪成斜面,插入含30g·L-1蔗糖溶液的器皿内,置于25℃的光照培养箱中。一部分于开花前1d或当天采集花蕾,取出花药,用透明光面纸包好后,置于硅胶内干燥1～2d,待花粉散出后装入密闭瓶内,贮于-20℃冰柜内;一部分继续培养备用。1.2自花及异花授粉对丰水和菊水当天即将开花的花蕾在散粉前去雄,同时疏去一些生长较弱的花蕾,长度50cm左右的花枝保留花蕾约20个;而后分别进行自花及异花授粉,授粉后立即套袋。授粉时间为9:00至11:00,每个处理重复15朵花以上。分别于授粉后12、24、48、72和96h切取各处理花朵的花柱,用FAA固定液固定。花柱的压片参照Kho等的方法,同时在花柱的软化时间上作一些调整。而后用荧光显微镜观察花粉萌发率和花粉管生长情况,每个处理重复3次。2结果与分析2.1不同h菊水达到最大h菊水活体柱头上花粉萌发率随时间的延长而增加,通常在授粉后48h(丰水)～72h(菊水)达到最大值(约为95%),各处理间没有显著差异(图1)。从图1还可看出,丰水自花或异花授粉后,在最初的12h,花粉萌发率差异不明显,授粉后24h异花授粉的萌发率显著高于自花授粉的,但在授粉后48h二者几乎没有差异。2.2花粉管生长快、形态变化特征及与自交不亲和性强度的关系由图2可见,自花授粉,菊水的花粉管较丰水的生长快,生长到花柱基部的花粉管多,如授粉后12h,异花授粉的有50根以上的花粉管长到花柱上部,而自花授粉的基本上没有花粉管长到花柱上部;授粉后96h,丰水自花授粉的花粉管没有长到花柱基部,菊水的花粉管约有20根长到花柱基部,而异花授粉的花粉管长到花柱基部的达80根。授粉后的活体花柱内,花粉管的生长速度都有“快—慢—快”的现象。自花授粉后12～24h花粉管生长快,然后速度减慢,48～72h又有较快的增长,其后的生长速度又开始下降;异花授粉的在授粉72h之后仍有一快速生长的现象。自交不亲和性强的丰水自花授粉后96h平均仅有0.7根花粉管长到花柱中部,也就是说,丰水自花授粉的花粉管在1/3处已基本停止生长;自交不亲和性弱的品种菊水此时平均有55.7根花粉管长到花柱中部。而异花授粉的在花柱中部能见到大量的花粉管。丰水自花授粉的没有花粉管长到花柱基部,菊水自花授粉48h后仍有一定数量的花粉管长到花柱基部,且在授粉后24～48h增长较少,48～72h增长较多,这说明这一时期花粉管生长较快。如图3所示,异花授粉较自花授粉的花粉管生长速度快,长度较长;同时,自交不亲和性弱的菊水的花粉管又较自交不亲和性强的丰水生长速度快,长度长。花粉管在花柱内的生长状况也可从图3中较为直观地看出,异花授粉的花粉管荧光亮度明显地较自花授粉花粉管亮,表明前者花粉管的数量明显多于后者。但不论是自花授粉还是异花授粉的花粉管在其生长过程中,常出现花粉管荧光亮度不均的现象。自交不亲和性强度不同的品种自花授粉或异花授粉的花粉管在生长过程中的形态变化也不一,自交不亲和性强的丰水自花授粉的花粉管在花柱诱导组织中表现出先端膨大、弯曲,严重时花粉管的中部也会出现膨大;菊水自花授粉也有上述现象,但出现几率小,也不明显。在异花授粉中几乎没有发现上述现象。3不同品种花粉管生长速度和部位花粉在柱头上的萌发速率,自花授粉与异花授粉几乎没有差异,而同为自花授粉的菊水花粉萌发率达最高值时所需时间明显较丰水长,这可能与品种柱头自身的特性有关,因为花粉的萌发受雌蕊,尤其是柱头上营养、水分及其生理状态的影响,甚至与柱头结构、物理条件等有关。本研究表明授粉后花粉管长度以及生长速度因授粉方式的不同而异,表现为异花授粉的花粉管生长速度快,而自花授粉的花粉管生长慢,且绝大多数花粉管最终在花柱内停止生长。这与Lush等以烟草为试材的结果相似。梨树不论是自花授粉还是异花授粉,其花粉管在花柱内都有“快—慢—快”的动态生长变化过程,这种现象与Suwan等提出的“二核花粉管生长分为自养阶段和异养阶段,在自养和异养阶段,花粉管生长较快,而在它们的过度阶段花粉管生长较慢”相一致。研究还表明,丰水与菊水自花授粉花粉管在花柱中停止生长的部位不同,此结果进一步验证了Zhang等提出的丰水为强自交不亲和性品种,而菊水为弱自交不亲和性