全 文 ：福建农林大学学报(自然科学版) 第 39卷 第 6期
JournalofFujianAgricultureandForestryUniversity(NaturalScienceEdition) 2010年 11月
收稿日期:2009-11-25　　修回日期:2010-02-26
基金项目:广东省农业攻关计划资助项目(2006B20201036).
作者简介:范学翠(1984-),女 ,硕士研究生.研究方向:果树种质资源改良及遗传育种.通讯作者胡桂兵(1969-),男,博士 ,教授 ,博士生导
师.研究方向:果树遗传育种和生物技术.Email:guibing@scau.edu.cn.
无籽八月橘授粉受精的观察
范学翠 , 秦永华 , 吴筱颖 , 叶自行 , 胡桂兵
(华南农业大学园艺学院果树系 ,广东 广州 510642)
摘要:通过设置 2个授粉组合(无籽八月橘 ×无籽八月橘 、无籽八月橘 ×有籽八月橘),对无籽八月橘自交和异交后花粉管
的行为及授粉受精结果进行观察.结果表明 , 无籽八月橘自交和异交授粉后 , 花粉管在柱头 、花柱和子房中均能正常生长 ,
最后经珠孔进入珠心;对授粉受精果实种子数进行分析 , 其杂交果平均单果种子数在 15粒以上.本研究表明无籽八月橘自
交是可亲和的 , 其无籽的原因不是由自交不亲和所引起.
关键词:无籽八月橘;授粉受精;亲和性
中图分类号:S666.2 文献标识码:A 文章编号:1671-5470(2010)06-0590-05
Observationofpolinationandfertilizationinthenewmandarin
cultivarWuzibayueju(CitrusreticulataBlanco)
FANXue-cui, QINYong-hua, WUXiao-ying, YEZi-xing, HUGui-bing
(FacultyofPomology, CollegeofHorticulture, SouthChinaAgriculturalUniversity, Guangzhou, Guangdong510642, China)
Abstract:Thepolen-tubegrowthwascomparedbetweenself-polinated[ Wuzibayueju(Citrusreticulata)×Wuzibayueju] , and
cross-pollinated[ Wuzibayueju×Bayueju(C.reticulata)] .Theself-andcross-compatibilityofWuzibayuejuwasobservedundera
UVmicroscopebythefluorescenceofthecalosedepositsofpollentubes.Theresultsshowedthatthegrowthofself-andcross-pol-
lentubesinthestigma, styleandovarywerenormal, andtheycouldentertheembryosacandfertilized.Averageseednumberof
self-andcross-pollinatedfruitwasbothabove15.TheresultssuggestedthatWuzibayuejuwasself-compatible, andself-incompati-
bilitywasnottheseedlessreasonofWuzibayueju.
Keywords:Wuzibayueju;pollinationandfertilization;compatibility
柑橘无核或者少核是一重要商品经济性状 ,对于鲜食和加工均有重要意义.八月橘(Citrusreticulata
Blancocv.`Bayueju )是我国特有的比较早熟的宽皮橘品种之一 , 10月下旬开始成熟 ,果肉清甜 ,早结丰
产性好 ,但原有的八月橘由于种子太多(平均单果种子数在 16.6粒左右)而限制其进一步发展 [ 1] .本课题
组通过芽变选种选育出一个无籽芽变新优株 ,连续观察 2 a其平均单果种子数均为 1.9粒 ,符合无籽的标
准 ,且品质佳 ,可溶性固形物达 12%-13%.因此 ,研究八月橘的无籽成因 ,在理论及实践上都具有重要意义.
造成柑橘无籽的原因包括雄性不育 、胚囊育性下降或败育 、自交不亲和 、胚胎败育 、多倍体造成的不育
以及外在因素影响等 [ 2] .自交不亲和性是导致柑橘无核的重要原因.楚门文旦[ 3] 、度尾蜜柚[ 4] 、眉山无核
锦橙[ 5] 、宜园 3号锦橙 [ 6] 、南靖 14号无核椪柑 [ 7] 、无籽沙糖橘 [ 8]等柑橘品种无核的原因都与自交不亲和
性关系密切.因此 , 本研究观察了无籽八月橘自交和异交后花粉管的行为 ,对其亲和性进行探讨 ,以查明
其无籽是否与自交不亲和有关.
1　材料与方法
1.1　材料
无籽八月橘花粉 、有籽八月橘花粉和授粉后无籽八月橘雌蕊 ,均取自华南农业大学园艺分场果园.
1.2　方法
1.2.1　人工自花和异花授粉及取样　在盛花期花蕾即将破绽时去雄 、套袋 ,在柱头分泌浓粘液时进行人
DOI :10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2010.06.011
工自花和异花授粉 ,严格套袋隔离.本研究共设计了 2个组合 ,即无籽八月橘自交 、无籽八月橘 ×有籽八月
橘 ,每个组合授粉 80朵.分别在授粉后 2、4、6、8、16、24、48、72、96、120 h直至花柱自然脱落为止(8 d),每
个处理各采 4枚发育正常的雌蕊 ,用卡诺固定液Ⅰ (无水酒精∶冰醋酸 =3∶1)固定 12-24 h.梯度酒精浸
洗(95%※90%※85%※80%※75%※70%),每次 10 min, 70%酒精中低温(4 ℃左右)保存备用.其余授
粉果实待即将成熟时分别统计平均单果种子数.
1.2.2　荧光显微观察和拍照　参照 Yeetal[ 8] 、Sogoetal[ 9]及 Dicentaetal[ 10]方法 ,并略做改进.步骤如
下:将保存的材料 ,经梯度酒精浸洗(60%※50%※40%※30%※15%※蒸馏水),每级 10 min.将雌蕊纵
切成两半(蒸馏水中操作), 1mol· L-1NaOH(60℃)分别软化 0.5、1、1.5、2h后用蒸馏水洗净 ,再用 0.1%
苯胺蓝 [ 0.03 mol·L-1K3PO4配制 ]染色 2-3 h.置材料于载玻片上 ,切面向上 ,滴 2 -3滴染色液 ,盖片 ,
分别采用轻压和重压两种方法 ,轻压保持柱头 、花柱及子房的完整形态 ,重压可使柱头 、花柱及子房展开成
薄层.在荧光显微镜(OlympusBH2 -RFCA,日本)下观察 ,用数码显微照相系统(OlympusDP70,日本)进行
拍照.
2　结果与分析
2.1　自花授粉花粉管的行为
从荧光显微镜中观察到 ,在绿色荧光激发下 ,无籽八月橘自交授粉后的花粉粒呈金黄色 ,花粉管与染
色剂反应发出绿色荧光 ,花粉管先端的精核和营养核亮点清晰可见(图 1-9).授粉 2h后 ,在少数萌发的花
粉中 ,少数花粉管通过乳突细胞伸入柱头(图 1-1).授粉 4 h后 ,花粉大量萌发 ,且多数的花粉管伸入柱头
(图 1-3).花粉萌发时 ,花粉管有时横向或向上生长 ,但最终向下生长 ,朝向中空花柱道(图 1-1 , 3, 5).授粉
6-16h后 ,大量花粉管在柱头上不断地伸长生长(图 1-5 , 7, 9).授粉 24h后 ,大量花粉管伸入柱头并开始
进入花柱上部(图 1-11);授粉 48 h后 ,大量花粉管伸入花柱上部(图 1-13-15).授粉 72 h后 ,花粉管到达
花柱中部 ,经花柱道向下生长 ,同时可见花柱道周围分布的维管束(图 1-19-21).授粉 96 h后 ,花粉管到
达花柱基部并开始进入子房(图 1-25-27).授粉 120 h后 ,大量花粉管伸入子房(图 1-31, 32).授粉 144h
后 ,多数花粉管向珠孔处生长 ,可见少数花粉管经珠孔进入珠心(图 1-35, 36).授粉 7d后 ,大量花粉管在
子房内沿着胎座继续生长 ,经珠孔进入珠心(图 1-39, 40).由此可见 ,无籽八月橘自交花粉管在柱头上能
正常萌发 ,沿花柱道进入子房 ,经珠孔进入珠心.
2.2　异花授粉花粉管的行为
授粉 2 -4h后 ,仅少数花粉出现小芽点 ,多数花粉由于还未萌发在固定液中脱离柱头而被洗去 ,因此
仅观察到附着在柱头表面的少数花粉(图 1-2, 4).授粉 6 h后 ,少数花粉管开始伸入柱头(图 1-6).授粉 8
-16 h后 ,少数花粉管在柱头上不断地伸长生长(图 1-8, 10).授粉 24 h后 ,花粉管深入柱头 ,但未进入花
柱(图 1-12).授粉 48 h后 ,花粉管开始伸入花柱 ,沿花柱道向下生长 ,同时可见到花柱道周围分布的维管
束(图 1-16-18).授粉 72 h后 ,花粉管到达花柱上部(图 1-22-24);授粉 96 h后 ,花粉管到达花柱中部
(图 1-28-30),授粉 120h后 ,花粉管到达花柱基部(图 1-33, 34).授粉 144h后 ,花粉管开始进入子房(图
1-37, 38).授粉 8d后 ,花粉管沿着胎座直达胚珠 ,经珠孔到达珠心(图 1-41, 42).由此可见 ,无籽八月橘异
交花粉管能在柱头上正常萌发 ,沿花柱道进入子房 ,经珠孔进入珠心.
以上结果表明 ,无籽八月橘自交和异交花粉在柱头可正常萌发 ,花粉管可沿花柱道伸入子房 ,经珠孔
进入珠心.因此 ,初步推测无籽八月橘自交是可亲和的.
表 1　无籽八月橘 2个杂交组合的果实种子数 1)
Table1　Averageseednumberofeachfruitinthetwocrossingcombinations
杂交组合 杂交果实数 /个
种子
粒
平均单果种
子数 /粒
无籽八月橘 ×无籽八月橘 10 167 16.7a
无籽八月橘 ×有籽八月橘 10 200 20.0a
　　1)同列数字后附不同小写字母者表示差异达到 0.05显著水平.
2.3　自交和异交果实种子数
在果实即将成熟时 ,统计了无籽八月橘自交 、
异交 2个组合的杂交果实种子数 。自交果实平均
单果种子数在 15粒以上(表 1),与异交果实种子
数无明显差异 ,进一步验证无籽八月橘自交是可
亲和的 ,与上述试验结果相吻合.
·591·　第 6期 范学翠等:无籽八月橘授粉受精的观察
·592· 福建农林大学学报(自然科学版) 第 39卷　
　　　　　　(续图 1)
1、3分别为无籽八月橘 ×无籽八月橘授粉后 2 、 4h花粉萌发情况;5、 7、 9、11、13-15(13.柱头 , 14-15.花柱上部)、19-21(19.柱头,
20.花柱上部, 21.花柱中部)、25-27(25.柱头 , 26.花柱基部 , 27.子房)、31-32(31.花柱基部 , 32.子房)、35-36、39-40(胚珠)分别为无
籽八月橘 ×无籽八月橘授粉后 6 、8、16、 24、48、72、 96、 120、144、 168h花粉管生长情况.2、 4分别为无籽八月橘桔 ×有籽八月橘授粉后
2 、4h花粉萌发情况;6、8、10、12、 16-18(16.柱头 , 17-18.花柱上部)、 22-24(22.柱头 , 23-24.花柱上部)、 28-30(28.柱头 , 29.花
柱上部 , 30.花柱中部)、33-34(33.花柱中部 , 34.花柱基部)、37-38(37.花柱中部 , 38.子房上部)、41-42(胚珠)分别为无籽八月 　
　 橘 ×有籽八月橘授粉后 6 、 8、 16、24、48、 72、 96、120、 144、192h花粉管生长情况.标尺:1-18=100μm;19-42=200μm.
图 1　无籽八月橘自交和异交后花粉管的萌发和生长情况
Fig.1　Polen-tubegerminationandgrowthstateafterself-polinationandcross-polinationofWuzibayueju
3　讨论
3.1　内外因素对柑橘花粉管生长速度的影响
不同柑橘品种的花粉管生长速度随环境条件及花粉的亲和性不同而异 ,授粉受精所需的时间差异较
大.宽皮柑橘品种受精过程约需 3-4周;枳的授粉受精需 2周;锦橙(C.sinensis)的选择系奉园 72-2无论
自交或异交 ,授粉后第 9天才能到达胚囊完成授粉受精;而日向夏和柠檬杂交授粉后 7-8 d即进行受
精 [ 2] .本研究对八月橘花粉管生长的观察表明 ,花粉粒在授粉后 4 h开始大量萌发 , 6 h后开始伸入花柱 ,
120-144 h后花粉管直达花柱基部 , 7 d左右观察到花粉管伸长到胚珠 ,经珠孔进入珠心 ,完成授粉受精 ,
这与 Yeetal[ 8]对无籽沙糖橘的报道相一致.
环境条件影响花粉行为 ,包括花粉萌发[ 11]和花粉管伸长[ 12] ,而影响花粉行为的最重要环境因子是受
精前的温度条件 [ 13] .温度影响花粉萌发和花粉管生长及受精.金英善等 [ 14]研究发现 ,苹果梨授粉后花粉
随着温度的上升 ,发芽率也提高 , 在 30 ℃时达到高峰 ,随后温度上升发芽率则下降.赵德英等 [ 15]采用荧
光显微技术研究了日光温室和露地条件下甜樱桃花粉行为的差异 ,发现日光温室内花粉萌发和花粉管伸
长速率大大下降 ,延缓了授粉受精的进程.本研究发现 ,无籽八月橘异花授粉后花粉管生长速度较自花授
粉花粉管缓慢 ,可能原因是异交授粉在阴天无风的上午进行 ,阴天温度较低(15 ℃左右)、湿度较大(65%
左右)造成花粉黏滞 ,活力低 ,扩散困难 ,从而妨碍了花粉萌发和花粉管生长 ,延缓了授粉受精过程;自花
授粉在晴天无风的上午进行 ,温度及湿度适宜 ,花粉的萌发及花粉管生长较快.
3.2　无籽八月橘的自交亲和性
自交不亲和是雌雄同体的种子植物自花授粉后不能产生繁殖后代的接合子的一种现象 ,主要表现在
花粉落于柱头上不萌发 ,或即使形成花粉管 ,花粉管生长缓慢 ,不能进入胚囊 ,从而无法完成受精过程 ,这
是具有单性结实能力的树种或品种产生无核的原因之一 [ 16] .自交不亲和分为配子体自交不亲和性(ga-
metophyticself-incompatibility, GSI)和孢子体自交不亲和性(sporophyticself-incompatibility, SSI)两种类
型 [ 17] .大多数果树的自交不亲和性属于配子体自交不亲和 [ 18-21] .宽皮橘中的克里克里曼丁橘是典型的自
交不亲和品种 ,多数柚类的无核品种也都是自交不亲和类型 [ 16] .无籽沙糖橘无籽的原因是自交不亲和引
起的 ,其自交不亲和的反应部位在子房[ 8] .日本科学家通过杂交选育的清见柑橘具有花药退化 、自交不亲
和 、单性结实强等优良性状 [ 22] .而 Keraji橙子果实无核或少核性状是由该品种的雌性不育性 、自交不亲和
性和较强的单性结实引起的 [ 20] .自交亲和的杏 ,其花粉管能顺利进入子房 ,而自交不亲和的杏 ,其花粉管
·593·　第 6期 范学翠等:无籽八月橘授粉受精的观察
在花柱中因多数顶端膨大呈球形无法顺利进入子房 [ 23] .同样 ,张绍铃等[ 24]在自交不亲和的梨品种中发
现 ,其花粉管在花柱内生长受阻碍 、顶端膨大 、形状异常 ,且在花柱内停止生长.本研究发现 ,无籽八月橘自
交授粉后 ,并未观察到花粉管生长的异常现象 ,花粉能在柱头上正常萌发 ,花粉管能顺利进入花柱通道 ,沿
着子房内壁生长 ,直达胚珠 ,经珠孔进入珠心 ,这表明无籽八月橘自交具有亲和性.
4　结论
本研究对无籽八月橘花粉管行为及授粉受精结果进行系统研究表明 ,无籽八月橘自交是高度亲和的.
由此可以确定自交不亲和性不是导致无籽八月橘无籽的原因.前文 [ 25]对无籽八月橘雄配子的育性研究表
明其花粉育性正常 ,结合本文的研究 ,可以推断无籽八月橘无籽原因可能是胚胎中途败育 、多倍体或外在
因素等 ,具体原因还有待进一步研究.
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(责任编辑:陈幼玉)
·594· 福建农林大学学报(自然科学版) 第 39卷