全 文 ：收稿日期：2007-12-12
基金项目：沈阳农业大学中青年硕士导师基金（2004）
作者简介：杨宏光（1969-），男，沈阳农业大学工程师，从事园林植物引种繁育研究。 * 通讯作者 Corresponding author:孙晓梅（1970-），女，沈阳农业
大学副教授，博士，从事园林植物遗传育种研究。
三色堇小孢子发育时期与花器形态相关性分析
杨宏光 a，孙晓梅a*，王孝鹏 a，张春宇 b，孙欣欣 c
（沈阳农业大学 a.林学院，b.生物技术学院，c.园艺学院，沈阳 110161）
摘要： 研究三色堇小孢子不同发育时期与花蕾大小和花药颜色的相关性， 以期直接从花蕾大小和花药形态判断小孢子的发育时
期。 结果表明：三色堇小孢子发育经过四分体时期﹑单核前期﹑单核中期﹑单核靠边期和二核期共 5 个时期，各时期特征明显。 三色
堇小孢子发育时期与花蕾的外部形态和花药颜色密切相关，单核靠边期时,花蕾的长度与其他时期比较差异显著，花药的颜色与形
态也与其他时期存在着显著的差异，而花蕾的横径﹑纵横径比值和花瓣长的差异却不显著。 通过花器官形态判断小孢子的发育时
期，可以为三色堇单倍体育种接种材料的选择提供依据。
关键词：三色堇；小孢子；发育时期；花器形态；相关性
中图分类号：S681.9 文献标识码： A 文章编号： 1000-1700（2008）05-0621-04
Interrelation of Cytological Development Period of PansyMicrospore
and the Morphology of Flower Organ
YANG Hong-guanga, SUN Xiao-meia*, WANG Xiao-penga, ZHANG Chun-yub, SUN Xin-xinc
(a.College of Forest, b.College of Biological Science and Technology, c.College of Horticulture,
Shengyang Agricultural University, Shenyang 110161, China)
Abstract：The bud size and morphological characteristics of the buds and anthers were defined and the paper focused on the re-
lation between the microspore development and the calyx characteristics, the size of bud and the color of anther. The results
showed that microspore of Viola tricolor developed at five stages: tetrad, early -uninucleate, mid-uninucleate, late -uninucleate,
binucleate and each stage demonstrated distinctive characteristics. Microspore development also had correlativity with the morpho-
logical characteristics of buds and the color of anthers. The length of buds with other period was notable different in a mi-
crospore Late-uninucleate period of Pansies different species. At the same time, there was a significant difference from other
times in the color and pattern of anther. However, the diameter, buds aspect ratio and length of the petals was not significantly
different during this period.
Key words：Viola Tricolor; microspore; developmental stage; shape of flower organs; interrelation
单倍体育种是一种缩短有性育种周期，提高育种效率，快速获得植物有性新品种的育种途径。 目前主要是
通过花药或花粉的离体培养来诱导单倍体植株 [1]。 而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[2]，严准等认为甘蓝花药长度与花药发育阶段存在极显著相关性[3-5]。 孙爱新的研究结果表明瓜尔豆
小孢子发育呈现高度一致性，与花器外部形态密切相关，依据花器形态特征即可判断小孢子发育时期 [6]。 本试
验对三色堇不同品种小孢子细胞学发育时期的特点及其与花器外部形态的相关性进行研究， 以期从花器外部
形态特征来推断其小孢子的发育时期，为三色堇单倍体育种接种材料的选择提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验于 2006年在沈阳农业大学林学院实验室进行。 供试三色堇 （Viola Tricolor） 品种 ABB，AL，AHB 和
AZB为 F1品种，DWY 和 DWB为自交系品种，原种由北京林业科技种业公司提供。
1.2 方法
晴天上午 8∶00～10∶00用镊子采摘不同大小的花蕾放入自封袋内，用冰盒带回实验室。 用游标卡尺测量花蕾
沈阳农业大学学报，２００8－10，39(5)：621-624
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００8－10，39(5)：621-624
第 39卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
纵径、横径、花瓣长，然后用镊子剥去花萼、花瓣，取出花药并描述花药颜色。 每一时期取花蕾 20个，重复 3次。
1.2.1 三色堇小孢子各发育阶段的细胞学特征观察 将 ABB的花药置于载玻片上， 用镊子轻轻挤压花药，使
其中的小孢子游离出来，经醋酸洋红染色后利用显微镜对小孢子进行显微摄影、观察并记录结果。 对于花粉染
色效果不明显的稍大花蕾，可将其花药在 1mol·L-1HCl中 60℃恒温下解离 10min，再进行游离染色。
1.2.2 三色堇小孢子发育时期与花蕾形态特征的观察 对三色堇小孢子发育每一时期的花蕾纵径﹑ 横径以及
花瓣的长度进行测量，所得数据采用 DPS数据处理系统进行差异显著性分析，寻找其相关性[7,8]。
1.2.3 三色堇小孢子细胞学发育时期与花药发育特征的观察 对三色堇小孢子发育每一时期的花药的发育特
征进行观察描述，并分析其相关性。
2 结果与分析
2.1 三色堇小孢子各发育阶段的细胞学特征
三色堇 ABB花粉母细胞经过减数分裂产生四分小孢子，在光学显微镜下可见三色堇小孢子被一层厚的胼
胝质包围成四面体(图版Ⅰ－1)；从四分体中分开，单核前期每个小孢子的周围仍然被一层胼胝质包围着，细胞
的体积相对较小。 细胞质中无明显液泡，核大，位于细胞中央(图版Ⅰ－2)；单核中期时小孢子周围的胼胝质消
失，细胞体积增大，核大仍居中，细胞壁逐渐形成，并开始形成萌发孔(图版Ⅰ－3)；单核靠边期细胞核变小，细胞
质中出现大的液泡，并且将细胞核从中心挤压到细胞的边缘，靠近细胞壁，花粉粒体积达到正常细胞大小(图版
Ⅰ－4)；二核期花粉细胞进行第一次有丝分裂后,在中央形成体积大的营养细胞和位于细胞边缘体积小的生殖
细胞(图版Ⅰ－5)。
图版Ⅰ三色堇小孢子各发育阶段的细胞学特征（×400）
1.四分体时期；2.单核前期；3.单核中期；4.单核靠边期；5.二核期
Plate Ⅰ Cell characteristics of V. tricolor at various stages of microspore development（×400）
1.Tetrad; 2.Early-uninucleate; 3.Mid-uninucleate; 4.Late-uninucleate; 5.Binucleate
2.2 三色堇小孢子发育时期与花蕾形态特征
由表 1 可知，不同品种三色堇的小孢子从四分体时期向二核期的发育过程中，花蕾的纵﹑横径及其比值以
及花瓣的长度都呈增长趋势。 同一三色堇品种的小孢子发育的 5个时期花蕾的纵﹑横径﹑纵横径比值以及花瓣
长度大都存在着显著或极显著的差异， 尤以纵径差异更为明显。 在四分体时期与单核前期 ABB，AL，AHB 和
AZB间差异不显著，这主要是由于这两个时期发生的时间间隔较短。 ABB，AL和 DWY花蕾纵径增长趋势明显
强于另外 3 个品种，单核靠边期时,花蕾的纵径长度介于 13.994~14.623mm 之间;而 AHB，AZB 和 DWB 在单核
靠边期时, 花蕾的纵径长度介于 8.980~10.399mm 之间。 6 个品种花蕾纵径差别不大， 单核靠边期时横径在
3.370~4.362mm 之间。
622· ·
第 5期
表 2 三色堇小孢子各发育时期花药的发育特征
Table 2 Characteristics of anthers at different stages of microspore in V. tricola
小孢子发育时期
Developmental stage
四分体
Tetrad
单核前期
Early-uninucleate
单核中期
Mid-uninucleate
单核靠边期
Late-uninucleate
二核期
Binucleate
花药形态特征
Characteristics of anthers
花药呈绿色透明，体积小，易剥离，未见花丝
Anther presents green transparent ,the physical volume is small,removing easily, didnt see filament
花药黄绿色，花丝可见
Anther presents kelly, Filament is thus clear
花药呈淡黄色，体积增大，花丝上部呈膜状紧贴花药
Anther presents jasmine, the physical volume enlarges, the filament Upper part presents the film form tight close anther
花药呈黄白色，弯曲附着在子房周围
Anther presents white, curving to adhere to in the ovary surroundings
花药呈黄白色，花药壁逐渐松弛，花丝顶部呈褐色
Anther presents whit,anther wall to relax gradually, the filament coping presents brown
表 1三色堇不同品种小孢子各发育时期花蕾的形态特征
Table 1 Morphological characteristics of flower buds at various stages of microspore development
of different cv. of V. tricola
品种
Variety
ABB
AL
AHB
AZ
DWY
DWB
小孢子发育时期
Microspore developmental stage
四分体时期 Tetrad
单核前期 Early-uninucleate
单核中期 Mid-uninucleate
单核靠边期 Late-uninucleate
二核期 Binucleate
四分体时期 Tetrad
单核前期 Early-uninucleate
单核中期 Mid-uninucleate
单核靠边期 Late-uninucleate
二核期 Binucleate
四分体时期 Tetrad
单核前期 Early-uninucleate
单核中期 Mid-uninucleate
单核靠边期 Late-uninucleate
二核期 Binucleate
四分体时期 Tetrad
单核前期 Early-uninucleate
单核中期 Mid-uninucleate
单核靠边期 Late-uninucleate
二核期 Binucleate
四分体时期 Tetrad
单核前期 Early-uninucleate
单核中期 Mid-uninucleate
单核靠边期 Late-uninucleate
二核期 Binucleate
四分体时期 Tetrad
单核前期 Early-uninucleate
单核中期 Mid-uninucleate
单核靠边期 Late-uninucleate
二核期 Binucleate
纵径/mm
Height
4.273dD
5.211dD
8.528cC
13.994bB
17.055aA
4.474dD
5.210dD
8.801cC
14.623bB
17.413aA
4.052dD
4.678dCD
6.153cC
9.772bB
12.181aA
4.555dC
5.521dC
9.241cB
10.399bB
12.201aA
4.139eD
6.102dD
9.247cC
14.352bB
18.742aA
4.071dD
5.939cC
7.153cC
8.985bB
12.197aA
横径/mm
Diameter
2.089dD
2.292dD
3.043cC
4.362bB
5.776aA
1.914cC
2.043cC
2.883bB
4.342aA
4.522aA
2.087dC
2.341cdC
2.550cC
3.391bB
4.186aA
2.189cC
2.359cC
3.313bB
3.386bB
3.985aA
2.019dD
2.280dCD
2.718cC
3.370bB
3.899aA
2.132dC
2.398cdC
2.469cC
3.532bB
4.340aA
纵横径比值
Ratio of height to diameter
2.088cB
2.309cB
2.851bA
3.005abA
3.157aA
2.359dC
2.533dC
3.067cB
3.320bB
3.796aA
1.962cC
2.088cBC
2.478bAB
2.888aA
2.929aA
2.082dB
2.381cB
2.801bA
3.102aA
3.126aA
2.033eD
2.675dCD
3.414cBC
4.227bAB
4.995aA
1.149cC
1.884bB
2.486aAB
2.538aA
2.851aA
花瓣长/mm
Petal length
3.323dD
3.925cdCD
4.537cC
7.129bB
9.503aA
2.994cC
3.244cC
3.492cC
7.292bB
8.53aA
2.971cC
3.405cC
3.622cC
5.297bB
6.81aA
2.517cC
2.762bcC
3.255bBC
4.184aAB
4.436aA
2.987eD
3.901dCD
4.937cC
6.213bB
8.114aA
3.109dC
3.685cdC
4.14bcBC
4.95bB
6.695aA
注：不同小写字母表示在 0.05 水平下差异显著，不同大写字母表示在 0.01 水平下差异显著
Note:Different letters expressed significant difference at the 0.05 level, different capital letters expressed significant difference at the 0.01 level.
杨宏光等:三色堇小孢子发育时期与花器形态相关性分析 623· ·
第 39卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
2.3 三色堇小孢子细胞学发育时期与花药发育特征的关系
三色堇小孢子细胞学发育时期与花药的发育具有密切的相关性。 随花药的颜色逐渐加深 （透明绿色—黄
绿—淡黄—黄白—黄白色花药顶部褐色），花药体积开始膨大弯曲附着在子房的周围，花丝也逐渐生成并贴附
在花药的背部，最终花丝的最顶部变成褐色（表 2）。
3 讨论
试验结果表明，三色堇不同品种的小孢子处于单核靠边期时，花蕾的长度与其他时期比较差异显著，而花
蕾的横径﹑纵横径比值和花瓣长的差异却不显著，这与张菊平等[9]在辣椒上报道的小孢子发育时期与花蕾纵横
径比值相关性有所不同，而这一时期花药的颜色与形态也与其他时期存在着显著的差异。 对于选择单倍体育种
接种材料来说，三色堇花蕾纵径的长度更具有参考价值。 另外，由于基因型的不同，三色堇不同品种的花蕾形态
与小孢子发育时期的相关性也有着本质的差异，在小孢子培养取材时要根据不同基因型的材料制定标准。 本试
验中三色堇的细胞学观察采用醋酸洋红染色，在鉴定二核期之前的发育时期时效果较好。 而在二核期时，由于
花粉壁较厚，导致染色不明显，需要在 60℃盐酸条件下解离 10min再进行染色，能够达到比较好的效果。
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[责任编辑 马迎杰]
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