全 文 ：美丽崖豆藤（Millettia speciosa Champ.）， 又名
美丽鸡血藤（Callerya speciosa）是一种分布于热带
和亚热带地区的野生名贵药材， 别名牛大力， 大力
牛， 牛古大力， 其经济价值与药用价值极高， 需求
量与日俱增 [1-2]。 美丽鸡血藤仍处于野生资源状态，
人类对其植物学特性、 生物学习性和遗传属性亟待
了解， 栽培技术有待完善， 遗传育种也尚未开展。
人类的滥采滥挖已经严重威胁到了美丽鸡血藤野生
种质资源的保存、 繁衍， 同样严重威胁着野生资源
的保护及其可持续利用。 鉴于此， 开展美丽鸡血藤
基本生物学、 植物学和遗传学领域内的研究工作，
尤其是育种领域内的研究工作已迫在眉睫。 虽然，
目前的育种手段和育种方法层出不穷， 但绝大多数
育种方法与手段很难在美丽鸡血藤的育种研究中取
得理想效果， 相比而言， 单倍体育种技术是开展美
丽崖豆藤育种研究较为理想的方法之一。 单倍体育
种是一种缩短有性育种周期， 提高育种效率， 快速
选育作物新品种的新途径， 主要通过花药培养或游
离小孢子培养， 诱导再生形成单倍体植株， 然后加
倍成纯合二倍体， 再经过选择后育成新品种。 花粉
发育时期对单倍体植株诱导率具有重要影响， 选择
适宜的小孢子发育时期是单倍体育种取得成功的重
要因素之一 [3]。 在花药培养的研究中发现， 只有发
育到一定时期的花粉才对离体刺激最敏感 [4]， 小孢
子发育阶段的细小差别对花药培养的产率将产生很
大的影响 [5]。 为了提高再生植株的诱导率， 必须选
热带作物学报 2012， 33（6）： 1014-1017
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期： 2012-03-26 修回日期： 2012-05-02
基金项目： 国家自然科学基金（No. 31100245）； 海南省自然科学基金（No. 310090， No. 311074）； 中央级公益性科研院所基本科研业务费专
项资金（No. 1630032012005）。
作者简介： 黄碧兰（1973 年—）， 女， 硕士， 副研究员。 研究方向： 热带作物种质资源保存、 创新与利用。 *通讯作者： 李志英， E-mail:
xllizhiying@vip.163.com。
美丽崖豆藤小孢子发育时期与花器形态的相关性
黄碧兰， 徐 立， 李志英 *
中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所
农业部华南作物基因资源与种质创制重点实验室
海南省热带作物种质资源遗传改良与创新重点实验室
海南儋州 571737
摘 要 对美丽崖豆藤小孢子发育时期细胞学特征、 小孢子不同发育时期花器官形态和花药颜色进行了观察；
同时， 对美丽崖豆藤小孢子不同发育时期的细胞学特征与花器官形态之间的相关性， 以及花药外部形态指标与
小孢子发育时期两者间的内在联系进行了研究。 结果表明， 美丽崖豆藤小孢子发育的四分体时期、 单核期和双
核期的特征差异明显。 美丽崖豆藤小孢子发育时期与花蕾的外部形态特征、 花药颜色密切相关， 尤其与花蕾的
大小关系密切。 根据花器形态特征可以判断小孢子的发育时期， 从而为美丽崖豆藤花药离体培养接种外植体的
选择提供科学依据。
关键词 美丽崖豆藤； 小孢子； 发育时期； 花器形态
中图分类号 Q949.751.9； S567.1+9 文献标识码 A
Correlation of Microspore Development Period and Flower
Morphological Characteristics of Millettia speciosa Champ.
HUANG Bilan， XU Li， LI Zhiying
Institute of Tropical Crops Genetic Resources, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop
Gene Resources and Germplasm Enhancement in Southern China, Ministry of Agriculture/Key Laboratory of Tropical
Crops Germplasm Resources Genetic Improvement and Innovation, Danzhou, Hainan 571737, China
Abstract The cytological characteristics of Millettia speciosa Champ. microspore development, bud morphology at
different microspore development stage and anther color were observed, and the correlation between microspore
development stage and morphologicalcharacteristic of flower organ was studied. The results showed that there were
tetrad phase, uni -nuclear phase and binuclear phase and there was significant difference in cytological
characteristics of microspore development and microspore development period was closely related to morphological
characteristics of buds and color of anthers, especially the size of buds. The research results could provide a
scientific basis to select suitable explants in anther culture of Millettia speciosa Champ.
Key words Millettia speciosa Champ； Microspore； Development stage； Morphology of flower organ
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2012.06.009
第 6 期 黄碧兰等： 美丽崖豆藤小孢子发育时期与花器形态的相关性
A B
C D
A. 四分体时期； B. 单核早中期； C. 单核靠边期(箭头所指为液泡位置)； D.
双核期（实线箭头所指为细胞核， 虚线箭头所指为萌发孔位置）。
图 1 美丽崖豆藤小孢子各发育阶段的细胞学特征
择发育时期适宜的小孢子作为外植体。 基于此， 笔
者对美丽崖豆藤小孢子不同发育时期的细胞学特征
及其与花器外部形态之间的相关性进行研究， 揭示
花药外部形态指标与小孢子发育时期两者间的内在
联系， 为今后根据花蕾大小以及花药的形态特征来
推断小孢子的发育时期提供科学依据， 同时也为美
丽崖豆藤单倍体育种材料的选择提供判断依据。
1 材料与方法
1.1 材料
以美丽崖豆藤为试验材料， 材料采自中国热带
农业科学院品种资源研究所南药圃。 从可观察到花
序开始， 晴天上午 08： 00～10： 00 用镊子采摘不同
大小的花蕾放入自封口塑料袋内， 用冰盒带回实验
室， 备用。
1.2 方法
1.2.1 美丽崖豆藤小孢子发育时期与花蕾形态特征
的观察 用游标卡尺测量美丽崖豆藤花蕾纵径、
花蕾横径、 花萼长、 花瓣长， 并描绘相应的形态特
征， 再用镊子剥去萼片、 花瓣， 取出花药， 测量花
药长度、 花药宽度及其比例。 每一个发育时期取花
蕾 20个， 重复 3次。
1.2.2 美丽崖豆藤小孢子不同发育阶段的细胞学观
察 将不同大小的花蕾用卡诺氏固定液 FAA（无水
乙醇与冰醋酸体积比为 3 ∶ 1）于室温下固定 24 h
后， 转到 70％酒精中， 置 4 ℃冰箱保存备用。 将
固定处理好的花蕾， 用镊子小心剥去萼片、 花瓣，
取出花药放在载玻片上， 用压碎法制片， 分别以醋
酸洋红 [6]、 卡宝品红和醋酸铁矾水合三氯醛苏木精
染色[7]， 在光学显微镜 40×10 下观察花粉粒各个发
育阶段的细胞学形态结构。 每一个时期取 10 个花
蕾， 重复 3 次； 每个花药观察 10 个不同视野， 通
过视野中小孢子主要发育时期的细胞数与总细胞个
数来确定小孢子所处的发育时期， 并拍摄小孢子不
同发育时期的照片。
1.2.3 数据分析 试验数据采用国际通用软件
SAS数据处理系统进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 美丽崖豆藤小孢子各发育阶段的细胞学特征
及分期
通过对美丽崖豆藤小孢子不同发育时期的细胞
形态学特征观察结果发现： 随着花药的发育， 美丽
崖豆藤花粉母细胞经过减数分裂产生四分小孢子，
被一层厚的胼胝质包围成四分孢子， 包于共同的胼
胝质壁内； 由于小孢子在细胞内呈立体排列， 因此
在显微镜下通常只能观察到 3个小孢子， 偶尔可看
到 4 个小孢子， 其外围有一层薄而透明的细胞壁
（图 1-A）； 紧接着， 包裹在四分体四周的胼胝质被
分解， 小孢子从中游离出来， 细胞体积小， 花粉绒
毡层细胞生长增大， 细胞质中无液泡， 细胞核比较
大， 位于细胞中央（图 1-B）； 小孢子从四周不断汲
取养料， 细胞体积逐渐增大， 此时， 液泡开始形成
并发育为大液泡， 将核从细胞中央位置挤压到靠近
细胞壁， 细胞质透明度下降， 细胞上发现萌发孔，
花粉外壁已形成（图 1-C）； 花粉细胞发育到一定时期
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第 33 卷热 带 作 物 学 报
小孢子发育阶段 花药长度/cm 花药宽度/cm 花药长宽比 花药颜色
四分体时期 1.47 Dd 0.89 Dd 1.67 bB 绿色
单核早中期 2.36 cC 1.19 cC 2.18 aA 淡绿色
单核靠边期 2.55 bB 1.34 Bb 2.00 aA 淡黄色
双核期 2.89 aA 1.43 Aa 2.07 aA 黄色
表 2 美丽崖豆藤小孢子各发育时期花药的发育特征
小孢子发
育阶段
花萼
长/mm
花瓣
长/mm
花蕾外部形态特征
横径/mm
四分体 6.77 cC 3.51 dD 6.67 Cc 5.72 dD 花蕾小， 萼片包被着花冠， 花萼深绿色， 有稠密绒毛
单核早中期 10.43 bB 5.09 cC 10.434 Bb 8.29 cC 花蕾稍大， 萼片尖端稍张开， 花萼绿色
单核靠边期 13.73 bB 6.44 bB 13.162 Bb 13.74 bB 花蕾已明显膨大， 花瓣微露出花萼， 萼片张开， 花萼与花瓣等长或花瓣稍长于花萼
双核期 16.43 aA 6.91 aA 14.34 Aa 16.43 aA 花瓣明显露出花萼， 花萼尖端展开， 花瓣长于花萼
花蕾
纵径/mm
表 1 美丽崖豆藤小孢子各发育时期花蕾的形态特征
说明： 同列中不同小写字母表示在 0.01 水平时的差异显著， 不同大写字母表示在 0.001 水平时的差异极显著。 下同。
图 2 美丽崖豆藤花器官发育阶段形态比较
后， 细胞发生一次不均等的有丝分裂， 生成一个营养
核和一个生殖核， 形成二核花粉（图 1-D）， 两个核大
小相当， 形状为球形， 小孢子壁逐渐加厚， 最终发育
成外壁具有 3个萌发孔的近圆形的成熟花粉粒。
2.2 美丽崖豆藤小孢子发育时期与花器官形态特
征的关系
根据美丽崖豆藤花蕾的形态， 可将美丽崖豆藤
花蕾（肉眼观察）分为13个时期（图 2）。 通过对上述
13 个不同时期小孢子（花粉）的形态观察后发现：
不同发育时期的小孢子与花蕾的纵径、 横径以及花
萼长、 花瓣长存在一定的关系（表 1）。 小孢子由四
分体发育成双核期阶段， 花蕾纵径、 横径呈不断增
长， 而且花萼长和花瓣长也会逐渐增长。 在小孢
子发育的 4 个时期， 花蕾的纵径、 横径以及花萼
与花瓣的长度都存在显著或极显著差异 。 此外，
小孢子的发育时期与花蕾的纵径、 横径的绝对值存
在一定关系， 当花蕾纵径长 5.20～7.90 mm、 横径长
2.81～4.36 mm 时， 处于 13 时期中的 1～3 阶段， 小
孢子处于四分体时期； 当花蕾纵径长 9.51～12.0 mm、
横径长 4.40～5.91 mm 时， 处于 13 时期中的4～8 阶
段， 小孢子则处于单核早中期 ； 当花蕾纵径长
12.10～15.51 mm、 横径长 5.90～7.50 mm 时， 处于
13 时期中的 9～10 阶段（小孢子处于单核靠边期；
当花蕾纵径长 14.42 ～18.84 mm， 横径长 6.20 ～
7.90 mm 时， 处于 13 时期中的 11～12 阶段， 小孢
子处于双核期； 当花蕾长超过 18.84 mm， 处于 13
时期中的 13 阶段， 小孢子已完全成熟， 为成熟的
花粉粒。
2.3 美丽崖豆藤小孢子发育时期与花药发育特征
的关系
美丽崖豆藤小孢子发育时期与花药的发育具有
密切关系。 美丽崖豆藤花药的不同发育阶段， 花药
颜色的变化比较明显， 随着花药的发育， 其颜色依
次由绿色→淡绿色→淡黄色→黄色。 花药从四分体
时期发育至双核期， 颜色由绿色逐渐转变为黄色，
而且花药体积开始膨大并增大到正常体积。 在小孢
子的不同发育阶段， 花药的长度、 宽度以及花药的
长宽比， 均存在显著或极显著差异（表 2）。 在小孢
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第 6 期
子单核靠边期， 花药长度约为 2.16～2.90 mm， 宽度
约为 1.18～1.60 mm， 长宽比值范围为 1.812～1.830。
花粉发育时期与花蕾、 花药之间的相关性研究成
果， 对今后美丽崖豆藤的花粉培育具有极其重要的
意义。
2.4 美丽崖豆藤小孢子发育时期与花蕾外部形态
的关系
美丽崖豆藤花蕾外部形态特征的观察结果发
现： 在花蕾发育早期， 整个花蕾由萼片包被， 萼片
着生稠密绒毛， 花瓣与花药尚未完全分化； 随着花
蕾逐渐长大， 花药也开始发育形成， 而且当小孢子
发育到四分体时期， 花蕾仍被萼片完全包被， 呈深
绿色； 但当小孢子发育到单核时期， 花蕾明显膨
大， 萼片尖端稍微张开， 花萼呈绿色， 花萼与花瓣
等长或花瓣稍长于花萼； 随着小孢子的进一步发
育， 花蕾增长速度会更加明显， 当小孢子发育到双
核期， 花蕾会变得非常饱满， 而且花萼也会发育至
自然成熟状态， 花瓣明显露出花萼（表 1）。
2.5 美丽崖豆藤同一花蕾小孢子发育时期的不同
步性
美丽崖豆藤花蕾的雄蕊均由 10 个花药组成,每
个花药内含有许多小孢子， 研究发现不同花药内的
小孢子， 其发育时期表现出不同步性； 而且同一花
药内的小孢子， 其发育时期也具有不同步性。 处于
单核中期的花药， 其所含有的约 80％小孢子亦处
于单核中期， 约 20％小孢子处于单核早期。
3 讨论与结论
本试验结果表明， 供试美丽崖豆藤株系的小
孢子处于单核靠边期时 ， 花蕾纵径为 12.06 ~
15.50 mm， 花蕾横径为 5.90~7.46 mm， 花药长度
为 2.16~2.90 mm， 花药宽度为 1.18~1.60 mm。 此
时， 花蕾已明显膨大， 花瓣微露出花萼， 萼片张
开， 花萼与花瓣等长或花瓣稍长于花萼。 可见美丽
崖豆藤小孢子各发育时期与外部形态特征关系非常
密切， 可以根据花蕾的形态、 大小及花序的发育状
态来判断小孢子的主要发育阶段。 依据该试验结果
进行美丽崖豆藤花药培养， 可以直接根据花蕾的形
态、 大小和花药的色泽、 大小来判断美丽崖豆藤小
孢子的发育时期， 从而使美丽崖豆藤花药培养的前
期准备工作方便、 快捷和准确。 研究结果也进一步
表明美丽崖豆藤同一花蕾的小孢子发育存在一定程
度的不同步性， 同一花序不同序位的花蕾小孢子发
育时期也具有不同步性， 不同花序上的花蕾小孢子
的发育时期也同样具有不同步性， 这些特点对延长
某个适宜的特定取样时期具有重要意义。
在其他植物中， 人们将小孢子发育时期与花器
外部形态特征联系起来， 以确定适宜花药或花粉离
体培养接种取材的最佳时期 [8]。 通过本研究发现，
美丽崖豆藤小孢子发育时期与花器外部形态密切相
关， 根据花器外部形态特征可实现在田间直接取材
接种， 而无需镜检， 实现对最佳发育时期的外植体
进行培养， 该研究结果对美丽崖豆藤花药离体培养
具有重要意义。
本研究结果表明， 美丽崖豆藤小孢子的不同发
育时期， 其花器形态特征差异明显， 包括花萼、 花
瓣、 花药颜色均明显不同， 这与其他作物的研究结
果类似 [9-11]。 小孢子处于单核期的供试美丽崖豆藤
的花蕾在大小及花药松弛状态上有一定的差异， 其
余形态特征差异不明显。 因此， 选择不同的美丽崖
豆藤接种材料时， 花蕾纵横径长度可以作为取材适
宜期的重要参考依据， 小孢子发育时期与花蕾、 花
药之间的相关性研究成果， 对今后美丽崖豆藤的花
粉培育具有极其重要的意义。
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责任编辑： 凌青根
黄碧兰等： 美丽崖豆藤小孢子发育时期与花器形态的相关性 1017- -