全 文 ：沈阳 农业大学 学报 ， ，
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东北地区 种蒲公英的生殖方式
宁 伟 ， 吴 志 刚 ， 吕 双双 ， 马 铭 、 张 建
沈 阳农 业大 学 园 艺 学 院 农业部 东 北 野 菜种质异位保存圃 与 鉴定 中心 ， 分析测 试 中 心 ， 沈 阳
辽宁 省农业 科学 院 园 艺 分院 ， 沈 阳
摘要 ：蒲公英属 中广泛存在无融合生殖现象 ，通 过对不同 种蒲公英生殖方式的 研究 和确定 ， 为蒲公英无融合生殖研究奠定理论基
础 。 采用去雄套 袋试验 、流式 细胞仪 和胚胎学 观察对东 北地区 东北 蒲公英 ’ 、丹 东蒲公英 ’
、 斑叶蒲公 英 的生殖方式进行研究 ， 首次对这 种蒲公英 的生殖方式进行 确定 。 结
果表明 ， 东北蒲公英 为有 性生殖 丹东蒲 公英 为专性无融合生殖 斑叶蒲 公英 为 兼性无融合生殖 。
关键词 ：农蒲公 英 ；无融合生殖 ； 生殖方式 ； 胚胎 学观察 ； 流式细胞仪
中 图分类号 文 献标识码 ： 文 章编号 ：
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蒲公英是我国重要的药食同源植物 ， 在野菜 、 中药大宗药材 以及饲料添加剂等方面都有着广泛应用前景 。
东北是蒲公英属植物主要分布区 也是我国蒲公英药材主要产地 。 蒲公英植物生殖方式多为无融合生殖、 关
于蒲公英属 中无融合生殖现象有许多报道 。 研究无融合生殖 ， 首先要对蒲公英材料进行筛选 研
究和确定其生殖方式及无融合生殖程度 ， 为蒲公英无融合生殖的胚胎学 、遗传学 、分子生物学研究奠定材料基
础 。 目 前去雄套袋是实地检验生殖方式 的一种基本而有效 的方法、此外 切片观察子房中胚胎的发生和发育
也是一种鉴定生殖方式 的重要技术手段 ， 同时在生殖方式研究中采用新的方法和手段将加快研究进展 ， 采用
流式细胞仪可以测定胚和胚乳细胞的相对倍性 ， 并可 以确定其胚和胚乳 的来源 。 本试验采用去雄套袋试验 、流
式细胞仪和胚胎学观察对 个种蒲公英生殖方式进行研究 ， 首次对这 种蒲公英生殖方式进行确定 ， 旨在为蒲
公英种质资源评价 、筛选以及蒲公英无融合生殖研究奠定理论基础 。
材料与方法
材料
研究所用 的植物材料 为东北蒲公英 （ 丹东蒲公英 （ 斑叶蒲公英 （ 如
收稿 日期 ：
基 金项 目 ： 国 家 农业部公 益性行业野生 资源保 护项 目 （农计发 号 ）
作者简 介 ： 宁 伟 男 ， 沈 阳农业大学教授 ， 博士 ， 从 事 药 用植物种质 资湄 评价与 创 新研 究 。
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沈 阳 农 业 大 学 学 报 第 卷
供试蒲公英种植在沈阳农业大学东北野菜种质异位保存圃科研基地 ， 常规生态模式管理 。分别在 年
和 年 月植株进人花期时进行田 间 以及实验室观察测定 。
方法
田 间 套袋试验 以 自 然条件下种子结实率 为对照 ， 设以 下几个处理 直接套袋 去雄套袋 人
工异交授粉套袋 。 蒲公英盛花期 每个处理选取 个单株挂牌标记 ， 每个单株取 个花序 用硫酸钠纸袋套袋 ，
从 年连续 年对 个种进行套袋处理 ， 待种子成熟后 ， 收获各种处理后的成熟种子并统计结实率 。
流式细 胞仪检测 供试流式细胞仪 为美国 公司 ， 产
品 ， 以每个种植株的嫩叶 为对照 取每个种 自 然结实的成熟种子为材料 每个种取 粒为一个待测样
品 ， 在 缓 冲液 中磨 碎 经 目 蹄网过滤 ， 离 心 ， 弃上 清 ， 沉淀加入
染液 ，摇勻 避光 ， 然后 目筛网过滤 摇匀 ， 上机检测 。 每次测定 个细胞 。 检测结束后在
流式细胞仪上得到各峰值相对倍性 。 峰值指出现该峰所对应的横坐标的荧光强度值 。
胚胎 学观察 取东北蒲公英 、丹东蒲公英 、斑叶蒲公英不同时期花蕾 ， 用 固定液进行固定 。 采用爱
氏 苏木精前染色 ，继而在 ， 次 酒精 中进行梯度脱水 每级 。 然后在无水乙
醇与二 甲 苯的混合液 （ 比例分别为 梯度下至纯二甲 苯 次 中进行透明 每级 。 浸蜡 ， 包埋 切
片 脱蜡 ， 封片 最后用 显微镜观察并照像 。
结果与分析
种蒲公英 田 间套袋试验观察
由表 可知 ， 东北蒲公英 自然状态下 的平均结实率为 ， 直接套袋处理结实率为 ， 说明其 自 交不亲
和 ； 去雄套袋处理结实率为 说 明其不存在无融合生殖的特性 ； 在 田 间的人工异株异花授粉处理 的结籽率在
以上
， 套袋试验说明东北蒲公英为专性异交有性生殖 。 丹东蒲公英 自 然条件和去雄套袋处理的结实率无显
著性差异 ， 均高达 以上 表明存在 自发无融合生殖 ， 即胚和胚乳的发育均不需要受精 。 直接套袋处理和人
工授粉处理的结实率也在 以上 可见丹东蒲公英为专性无融合生殖 。 斑叶蒲公英 自 然状态下 的平均结实
率为 但直接套袋处理和去雄套袋处理的结籽率均在 ， 表明斑叶蒲公英存在 自 交不亲和特性 且具
有兼性无融合生殖特性 ， 其无融合发生率约为 人工异花授粉处理的结实率较高 平均为 ， 可见 ， 其
生殖方式属于无融合 专性异交的类型 。
表 种蒲公英不 同处理下结实率
自然 条件 直接套袋 去雄套袋 人工异交授粉 套袋
蒲公 英种
东北蒲 公英
丹东蒲 公英
斑 叶蒲 公英 腿
种蒲公英种子的流式细胞仪检测结果
东 北 蒲公英种子 由 图 可知 ， 东北蒲公英叶片细胞具有 个峰 ， 峰值约为 故设定 叶片细胞 的
值水平为 。 东北蒲公英 自 然结实种子的流式细胞计检测结果出现 个峰 第一个峰值为 ， 第二个峰值为
图 ， 两者相 比约等于 ， 说明种子细胞中 的相对含量为 ， 存在二倍体和三倍体细胞 。 可见 ， 东
北蒲公英种子细胞内 含量只有 和 水平 。
这一结果正好用双受精理论来解释 ， 因为双受精植物的胚是由 受精卵 发育来的二倍体 胚乳是中 央细
胞和精细胞受精的产物 ， 为三倍体 ， 胚和胚乳细胞 的相对倍性比为 。 由 于是随机取种子 ， 而且是多粒
种子混合样 品 的检测 所 以可 以确定东北蒲公英为有性生殖类型 。
第 期 宁 伟 等 ： 东 北地 区 种 蒲公英的 生殖 方式
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图 东 北蒲公英叶片 细胞 含量分 布 图 图 东北蒲公英种 子 含量分布
丹 东 蒲 公英种子 由 图 可知 ， 丹东蒲公英叶片细胞具有 个峰 ， 峰值约为 ， 故设定 叶片细胞 的
值水平为 。 丹东蒲公英 自 然结实种子的流式细胞计检测结果出 现 个峰 第一个峰值为 ， 第二个峰值为
图 ， 两者相 比约等于 ， 即种子细胞 中 的相对含量为 ， 存在三倍体和六倍体细胞 。 丹东蒲公
英 自 然结实 的混合种子 中 ， 细胞的 有两个峰值 而且 年检测 的结果是一致的 ， 表明丹东蒲公英种子细胞
内 含量只有 和 水平 。 这一结果无法用双受精理论来解释 根据流式细胞仪检测结果 可以 确定种
子 中的胚由 未减数卵细胞的 自 发分裂形成 胚乳 由 两个未受精极核 融合 自 发分裂而形成 ， 因 为种子
的胚和胚乳形成时没有受精及有性生殖的 参与 ， 因此种子细胞 中未检测 到其他倍性的峰 ， 由于是随机取种子 ，
而且是多粒种子混合样 品的检测 ， 所以可 以确定丹东蒲公英为专性无融合生殖类型 。
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图 丹东蒲公英叶片 细胞 含量分布 图 图 丹东 蒲公英种 子 含量分布 图
斑叶 蒲公英 种子 由图 可知 ， 斑叶蒲公英叶片细胞具有 个峰 ， 峰值约为 ， 故设定 叶 片细胞 的
值水平为 。 斑叶蒲公英 自 然结实种子的 流式细胞计检测结果 出现 个峰 （ 图 第一个峰值 第二个峰
值为 ， 第三个峰值为 三者相比为 ， 故可知种子中存在 种倍性水平的细胞即 四倍体
峰反映的是胚的倍性情况 ， 六倍体峰和八倍体峰的 出 现说明胚乳细胞具有不同的倍性水平 检测的结果显示斑
叶蒲公英除了进行无融合生殖外 ， 还存在有性生殖 其中六倍体胚乳来源于有性生殖 ， 八倍体胚乳来源于无融
合生殖 ， 其属于兼性无融合生殖类型 。
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图 斑叶蒲公英叶 片细胞 含量分布 图 图 斑叶蒲公英种子 含量分布 图
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?沈 阳 农 业 大 学 学 报 第 卷
种蒲公英胚胎学观察
通过大量的石蜡切片对 种蒲公英胚珠的发育过程进行观察 ， 丹东蒲公英中观察到 胚珠内 的大孢子母细
胞 （ 图版 减数分裂发生异常 ， 以 “重组核 ” （ 图版 丨 的方式结束 ， “重组核 ”经正常的 有丝分裂形成二分
体 图版 其 中 个二分体细胞退化 ， 另一个二分体细胞形成单核胚囊 （ 图版 ， 单核胚囊经有丝分裂
形成二核胚囊 （ 图版 ， 二核胚囊的两个核 向 两级移动 （ 图版 ， 之后两个核各进行 次有丝分裂形成
四核胚囊 （ 图版 ， 四个核各进行 次有丝分裂发育成成熟的八核胚囊 （ 图版 ， 顶端为反足细胞 ， 中部
为极核 ， 下端为助细胞和 卵细胞 。之后珠孔端的卵细胞开始液泡化 ， 极核开始退化 ， 卵细胞和 中央 细胞 自 主分裂
形成胚 和胚乳 图版 多数胚囊在花后 左右原胚吸收周 围 的胚乳游离核形成初具心形胚的模 型 （ 图版
左右形成完整 的心形胚 图版 ， 最后形成鱼雷型胚 图 版 。 丹东蒲公英减数分裂异常 ，
形成二分体 ， 且卵细胞和 中央 细胞 自 主分裂形成胚和胚乳 ， 说明其为无融合生殖 。 东北蒲公英大孢子发育阶段
没观察到 重组核 和二分体 ， 只 观察到 四分体 （ 图版 ， 之后 个大孢子退化 ， 一个发育成功能大孢子 形成
单核胚囊 ， 再经 次有丝分裂形成蓼型 的八核胚囊 说明其为有性生殖 。 斑叶蒲公英胚囊发育过程 中观察到
种胚囊发育类型 可 以确定斑 叶蒲公英为兼性无融合生殖 。哪
图版 蒲公英胚胎学观 察
大孢子母细胞 ， 重组核 二分体 ， 单核胚囊 二核胚囊 中央 ） ， 二核胚 向两极移动 ） 四核胚囊 ，
； 八核胚囊 ， 卵细胞形成原胚 ， 初具模型的心形胚 ， 心形胚 ￡冲 鱼雷形胚 ， ； 四 分体 ，
，
，
讨论
蒲公英存在 种生殖方式 ： 有性生殖 、兼性无融合生殖和专性无融合生殖 ， 其中 以兼性无融合生殖为主 之
所以存在不同生殖方式 ， 是对不同环境适应的结果 。 去雄套袋试验是检验植物生殖方式的一种基本而有效的
方法 。 有性生殖的植物如果去掉了雄蕊就不可能结实 对于较低无融合生殖程度的兼性植物 ， 去掉雄蕊会显著
第 期 宁 伟 等 ： 东 北地区 种蒲公英的 生殖方式
降低结实率 对于专性的无融合生殖植物去雄并不影响结实率 ， 去雄与去雄对照 以及杂交处理之间结实率没有
显著差异 。 在实际操作中 ， 常结合授粉实验 设计不同 的试验组合 进行生殖方式的鉴定 。 如
等 】对巴西南部亚热带地区 的 个菊科植物进行 了去雄套袋等实验 ， 检验 了其 自 发无融合生殖和单性生殖情
况 等 【 】通过对甘松茅 的去雄和授粉试验 找到 了其无融合生殖 的证据 。 本研究通过比
较各个处理的结实率 ， 初步确定 了这 种蒲公英的生殖方式 ： 东北蒲公英为有性生殖 ， 丹东蒲公英为专性无融
合生殖 斑叶蒲公英为兼性无融合生殖 。
目前 ， 利用流式细胞仪可 以测定胚和胚乳细胞 的相对倍性 并可以 确定其胚和胚乳 的来源 。 等
开发出 了流式细胞种子筛选技术 其利用流式细胞仪 ， 检测了 种专性 、 兼性
无融合生殖和有性生殖的单子叶 、双子 叶植物的成熟种子 ， 甄别其生殖方式 。结果显示 ， 成熟种子中胚和胚乳细
胞内 的相对含量 值 很好地反映了其生殖方式 ， 与已知的无融合生殖植物 的类型十分吻合 。 目前利用这
种方法测定种子中胚和胚乳细胞的相对 值 ， 以筛选无融合生殖植物或个体 ， 并可以验证其生殖方式 、评价其
无融合生殖程度 【 。 种蒲公英成熟种子的流式细胞仪检测结果确定了蒲公英不同种的生殖方式和无融合生
殖方式中无融合生殖的程度 ， 并支持蒲公英无融合生殖种子形成时胚乳不需要受精的结论 。
鉴于植物配子体的形成 、胚和胚乳的发育等事件深藏在珠心组织 内 ， 而且是一个连续的发育过程 ， 因此研
究和鉴别植物生殖类型 、发生发育机制 ， 需要系统的细胞胚胎学研究 。 常规石蜡制片技术能够获得子房 的连
续切 片 ， 观察切片能够捕捉到胚囊发育的完整过程 ， 观察到胚和胚乳发生发育的各个阶段 可以获得整个胚胎
发育过程较清晰的 细胞学图片 。结合对 种蒲公英的套袋研究结果和流式细胞仪测定结果 ，可以确定东北蒲公
英为专性异交有性生殖 丹东蒲公英为专性 、 自 发型无融合生殖类型 ，斑叶蒲公英为兼性 、 自 发型无融合生殖 。
通过 种检验方法确定了蒲公英属 内具有专性和兼性无融合的生殖类 型 ， 这些是无融合生殖资源中十分宝贵
的 资源 ， 并为蒲公英无融合生殖胚乳 自 发产生提供了直接证据 同时也为蒲公英无融合生殖遗传规律和分子机
制研究奠定 了 良好的基础 。
参考文献 ：
黄群策 被子植物的无融合生殖 福 州 福建科学技术 出 版社
压
， ，
郝建华 ， 沈宗根 植物无融合生殖 的筛选和鉴定研究进展 西北植物学报 ， ， 丨
宁 伟 ， 吴 杰 ， 赵 婷 ， 等 东北地区 种蒲公英 核型研究 中国 中 药杂志 ，
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马三梅 ， 王永飞 ， 叶秀麟 ， 等 植物无融合生殖鉴定方法 的研究进展 西北植物学报 ，
责任编辑 马迎杰