全 文 ：收稿日期：2010-12-30
基金项目：农业部野生植物资源保护资助项目（农计发[2010]29 号）
作者简介：张 波（1984-），男，沈阳农业大学硕士研究生，从事蒲公英无融合生殖研究。 * 通讯作者 Corresponding author:宁 伟（1959-），男，沈阳
农业大学教授，博士，从事药用植物种质资源评价与创新研究。
沈阳农业大学学报，2011－08，42(4)：475-478
Journal of Shenyang Agricultural University，2011－08，42(4)：475-478
蒲公英无融合生殖特性初探
张 波 1，吴志刚 1，2，刘文毅 1，董文轩 1，赵 鑫 1，宁 伟 1*
（1. 沈阳农业大学 园艺学院/东北野菜种质异位保存圃与鉴定中心/设施园艺省部共建教育部重点实验室，沈阳 110161； 2.辽宁
省农业科学院 花卉研究所,沈阳 110161）
摘要：以丹东蒲公英为研究材料，利用常规压片法对去雄切柱头和在自然授粉条件下的种子根尖染色体进行观察，同时采用石蜡
切片法观察丹东蒲公英胚珠发育情况。结果表明：丹东蒲公英为二倍体，人工去雄切柱头后的丹东蒲公英子房切片中可以观察到
二分体的形成，一个退化，另一个经有丝分裂形成八核胚囊，卵细胞逐步发育为成熟胚，表明丹东蒲公英无融合生殖类型为二倍
体孢子生殖。 此外，丹东蒲公英去雄切柱头后的结籽率高达 90.34%，发芽率为 84%。
关键词：蒲公英；无融合生殖；石蜡切片
中图分类号：Q949.9 文献标识码： A 文章编号： 1000-1700（2011）04-0475-04
Preliminary Study on the Apomixis in Taraxacum
ZHANG Bo1, WU Zhi-gang1,2, LIU Wen-yi1, DONG Wen-xuan1, ZHAO Xin1, NING Wei1*
(1. College of Horticulture/ Ex-situ Conservation Garden and Identification Center of Potherb Germplasm in Northeast China/Key Laboratory of the
Ministry of EducationProvince-Ministry Collaboration Project for Facility Horticulture, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China;
2. Floricultural Research Institute，Liaoning Academy of Agricultural Science, Shenyang 110161，China)
Abstract： Selected Taraxacum antungense Kitage which was emasculated，cut stigma and bagged, and under natural
circumstances respectively as experimental materials to observe chromosome of root tip cells by the method of conventional
pressed-disk technique, and meanwhile the development of ovule was observed by paraffin section. The results indicated that
Taraxacum antungense Kitage was diploid, dyad in ovule could be seen in materials with emasculation, cut stigma and bagged,
then it formed a 8 -nucleate embryo sac by mitosis, egg cell formed an original embryo by parthenogenesis and gradually
developed into mature embryos, which showed that the type of apomixis of Taraxacum antungense Kitage was diplospory. The
seed setting rate of Taraxacum antungense Kitage which was emasculated, cut stigma and bagged, was up to 90.34% and
germination rate was 84%.
Key words： Taraxacum; apomixis; paraffin section
蒲公英(Taraxacum)是菊科(Compositae)蒲公英属植物，全世界约有 2000 多种，我国有蒲公英 70 种，1 变
种。 蒲公英早已被国家卫生部列为药食同源食品，同时又被我国《药典》（2010 年版）和《兽药典》（2010 版）收
录，做为大宗药材广泛应用于传统中药以及饲料添加剂原料。 丹东蒲公英为东北地区分布广泛的蒲公英属植
物。无融合现象在菊科、百合科以及禾本科植物中广泛存在，自 1841年 SMITH首次报道在大戟科的冬青叶山秆
麻不经传粉产生种子的现象[1]，GUSTAFSSON[2]视这一发现为无融合生殖胚胎学研究的开始。 MAHESHWARI[3]提
供了无融合生殖的细胞学证据。蒲公英属植物依靠种子进行繁殖并存在无融合生殖现象[4]，而目前国际上对于
蒲公英属植物中广泛存在的无融合生殖特性研究却少见报道。 我国学者翟大彤等[5]对新疆蒲公英属有性生殖
与无融合生殖植物进行了调查，从花粉败育和变异的角度探讨无融合生殖的发生，但并未给出蒲公英发生无
融合生殖过程以及相应形态结构变化的有力证据。很多学者都认为蒲公英的无融合是一种典型的二倍体孢子
生殖[6]，但缺少相应胚胎学证据支持，而且蒲公英是否存在其他无融合类型目前还没有相关研究报道。 因此，
为了进一步研究蒲公英无融合生殖特性，对其无融合发生类型进行试验解剖观察是十分必要的。 本试验采用
常规石蜡切片法，对丹东蒲公英的无融合生殖特性进行研究，为蒲公英无融合的研究提供图版证据和理论基
础，为进一步揭示蒲公英生殖特性提供理论基础和试验依据。
第 42卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
1 材料与方法
1.1 材料
供试丹东蒲公英为东北地区蒲公英的代表种， 有良好的经济性状与较高的药用化学成分并且普遍分布于
东北各地区。 试材于 2008年 10月采集，材料采集地为吉林磐石，标本保存于沈阳农业大学野菜课题组标本馆
（SYAB），由中国科学院生态研究所李冀云研究员鉴定为丹东蒲公英(Taraxacum antungense Kitage)。试材采回后
选取 50 株，按株距 20 cm，行距 30 cm 种植于冷棚试验小区内，每隔 5~7 d 浇 1 次水，进行常规试验管理。 于
2009年 3月植株生长旺盛，进入花期时取材进行试验。
1.2 方法
1.2.1 染色体观察 2009 年 4 月中旬采收丹东蒲公英去雄切柱头并套袋后形成的种子和自然条件下成熟的
种子，分别用蒸馏水浸泡 12h，然后置于培养皿中于室温下发芽。 第 3 天胚根长至 2~3 mm，上午 8:00~10:00 取
芽，置于 0.002 mol·L-18-羟基喹啉溶液中处理约 4h，卡诺固定液（无水乙醇∶冰乙酸=3∶1）4°C 条件下固定 24h，
然后用 1mol·L-1 盐酸在 60℃水浴恒温解离 10min，蒸馏水漂洗，转入 45%醋酸中软化 10min，用改良卡宝品红
染色液染色 10~15 min并压片。 镜检，于 Motic光学显微镜下进行显微照相。
染色体计数依据李懋学和陈瑞阳[7]的分析标准进行，统计 30 个以上细胞，以其中 85%以上细胞具有的恒
定一致的染色体数作为该种的染色体数。
1.2.2 丹东蒲公英的胚胎学观察 对自然授粉的试材和人工去雄切柱头并套袋的试材从花前 4 d 至盛花期每
天进行取样，后用 FAA 固定液进行固定。 采用爱氏苏木精前染色 72 h，继而在 50%、70%、80%、90%、100%（3
次）酒精中进行梯度脱水（每级 1h）。 然后在无水乙醇与二甲苯的混合液（比例分别为 2∶1、1∶1、1∶2）梯度下至纯
二甲苯（2次）中进行透明（每级 1h）。 浸蜡，包埋，切片，脱蜡，封片，最后用 Motic显微镜观察并照像。
1.2.3 无融合发生率及出芽率测定 对丹东蒲公英的花序于蕾期进行人工去雄，为保证不会授粉，同时切去柱
头并进行套袋。 统计每个花序上小花的数目及最终结籽率，重复 3次，计算其产生无融合种子的能力。 然后取
400粒上述去雄切柱头并套袋后形成的种子，进行发芽率测定，培养温度为 28℃。
2 结果与分析
2.1 染色体数目
丹东蒲公英去雄切柱头并套袋的后代染色体数目测定结果与正常植株的测定结果一致， 体细胞染色体数
均为 2n=24，为二倍体（图版Ⅰ-1，2）。
2.2 无融合生殖观察与鉴定结果
通过大量的石蜡切片对丹东蒲公英无融合生殖胚珠的发育过程进行观察可知， 胚珠内的大孢子母细胞减
数分裂发生异常，以“重组核”的方式结束，“重组核”经正常的有丝分裂形成二分体（图版Ⅰ-3）；其中 1 个二分
体细胞退化，另一个二分体细胞形成单核胚囊，逐渐发育成熟（图版Ⅰ-4）。 成熟的单核胚囊经过 3次有丝分裂
形成成熟的八核胚囊，顶端为反足细胞，中部为极核，下端为助细胞和卵细胞（图版Ⅰ-5）。之后珠孔端的卵细胞
开始液泡化（图版Ⅰ-6），极核开始退化，卵细胞形成原胚（图版Ⅰ-7）；多数胚囊在花后 4d 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Ⅰ-8），7d左右形成完整的心形胚（图版Ⅰ-9）。
通过胚胎学观察， 丹东蒲公英胚珠发育过程发生在未减数分裂的胚囊内， 不经受精直接由卵细胞发育成
胚，由此可判断丹东蒲公英的无融合生殖类型为二倍体孢子生殖，这与黄群策[8]所描述的蒲公英中存在二倍体
孢子生殖现象相一致。
2.3 人工诱导条件下结籽率及种子发芽率测定结果
由表 1可知，丹东蒲公英去雄切柱头并套袋处理的结籽数平均为 156 枚，结籽率达到 90.34%，可见其无融
合的发生能力极高。 取丹东蒲公英 400 粒种子测定发芽率，其发芽种子数为 336 粒，发芽率为 84%，可见丹东
蒲公英去雄切柱头得到的成熟无融合种子可以进行正常发育。
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第 4期
表 1 蒲公英无融合率及种子发芽率测定结果
Table 1 The result of apomixis rate of Taraxacum
丹东蒲公英
Taraxacum antungense Kitag
去雄切柱头并套袋的小花数
Number of flowers by emasculation, cut
stigma and bagging
178
104
237
结籽数
Seed setting number
161
93
216
结籽率/%
Seed setting rate
90.45
89.42
91.14
平均结籽率/%
Average seed setting rate
90.34
发芽率/%
Rate of burgeon
84
图版Ⅰ1. 丹东蒲公英自然条件下的染色体，×1000；2. 丹东蒲公英无融合后代的染色体，×1000; 3. 二分体(D)，×400； 4. 单核胚囊（ES），×400； 5. 完
整胚囊形成初期，顶端为反足细胞(A)，中部为极核(P)，下端为助细胞(S)和卵细胞(E)，×400； 6. 反足细胞已经在退化，次生极核（P）比较明显，卵细
胞开始液泡化（E），×400； 7. 卵细胞形成原胚(EM)，×400； 8. 初具模型的心形胚(EM)，×400；9. 成熟的心形胚(EM)，×400
PlateⅠ1. Chromosome of Taraxacum antungense Kitage under natural circumstances,×1000; 2. Chromosome of apomixis progeny of Taraxacum
antungense Kitage, ×1000; 3. Dyad(D),×400; 4. Mononuclear embryo sac（ES）,×400; 5. 8-nucleate embryo sac. contain antipodal cells (A), Pole nucleus
(P), Synergids cells (S),Egg cell (E),×400; 6. Antipodal cells have been degraded, secondary polar nucleus（P） was clear, egg cell began to vacuolate（E）,
×400; 7. Egg cell formation proembryo(EM)×400; 8.A primary heart-shaped embryo (EM),×400; 9.A mature heart-shaped embryo(EM),×400
张 波等：蒲公英无融合生殖特性初探 477· ·
第 42卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
3 讨论
植物细胞内相对稳定的染色体数目、大小、形态和结构，代表了一个种甚至变种的特点[9]。 蒲公英染色体数
目和倍性的研究，为其无融合生殖特性的研究以及种质分类地位鉴定提供细胞学证据。本试验分别对丹东蒲公
英无融合后代及自然条件的后代进行染色体数目测定，测定结果均为 24 条（2n=24），表明丹东蒲公英无融合
后代和自然条件下产生的后代均为二倍体。
在对无融合特性的研究方法上，一个关键问题是从胚胎学上弄清无融合生殖发生特点[10]。 马三梅等[11]就目
前国内外的主要研究手段进行了综述，并认为石蜡切片是国内胚胎学观察的主要方法。关于蒲公英的无融合类
型黄群策[10]以及许多学者都曾将其归为二倍体孢子生殖，并且将它划分为一个典型的无融合类型。本试验结果
与黄群策等学者所描述的蒲公英中存在二倍体孢子生殖现象相一致， 即卵细胞不经过受精而由孢原细胞经过
“重组核”[12]后经二核胚囊，八核胚囊至成熟胚囊发育成胚。 KOLTUNOW 和 GROSSNIKLAUS[13]的研究也表明蒲
公英属存在这种自主型无融合生殖现象，因而可以证明蒲公英的无融合生殖为二倍体孢子生殖，并得到了蒲公
英胚囊主要发育过程的相关图版，首次为蒲公英无融合生殖特性提供了胚胎学证据。 蒲公英胚囊发育过程中，
本试验暂时还没找到孢原细胞、重组核和四核胚囊时期的照片，这可能与取样时间以及时间间隔有关系，因此
还需进一步试验来完善胚囊的发育过程。本试验所得到的丹东蒲公英的无融合种子发芽率很高，并且后代可以
进行正常的生长和发育，产生种子，进一步佐证蒲公英的无融合生殖方式为二倍体孢子生殖，但蒲公英是以哪
种繁殖方式为主，是自交，异交还是无融合生殖及各繁殖方式所占比例是多少，其无融合生殖是专性无融合还
是兼性无融合尚不清楚，还有待进一步研究。
由于杂种优势在有性繁殖中随自交而衰退，生产上迫切需要一种固定杂种优势的途径，而二倍体孢子生殖
就是有效途径之一，在生产上具有很大的育种价值[14]。因此，通过蒲公英无融合生殖特性的研究，对深入研究蒲
公英无融合生殖机理和阐明无融合生殖的分子机制，进而在蒲公英育种上利用无融合生殖固定杂种优势，具有
重要的理论和实践意义。
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[责任编辑 马迎杰]
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