全 文 ：江西农业大学学报 2013，35(4) :698 － 702 http:/ / xuebao． jxau． edu． cn
Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis E － mail:ndxb7775@ sina． com
锈叶杜鹃授粉花柱的显微观察
与自交亲和性分析
解玮佳1，2，3，白 天4，李世峰1，2，3* ，关文灵4，宋 杰1，2，3，
彭绿春1，2，3，李树发1，2，3，蔡艳飞1，2，3，陆 琳1，2，3
(1．云南省农业科学院 花卉研究所，云南 昆明 650205;2．云南省花卉育种重点实验室，云南 昆明 650205;3．云南
省花卉工程中心，云南 昆明 650205;4．云南农业大学 园林园艺学院，云南 昆明 650201)
摘要:以锈叶杜鹃为研究对象，利用荧光显微镜观察其自交花粉的萌发、花粉管在花柱中的生长动态，并统计自
花授粉后的坐果率。结果表明，锈叶杜鹃自花授粉后 2 h 花粉开始萌发，授粉后 8 h 后花粉管伸入花柱，授粉
后 48 h花粉管进入子房，76 h后花粉管进入胚珠。在锈叶杜鹃花粉管萌发和生长过程中，从柱头乳突细胞开
始到花粉管、花柱通道细胞、子房引导组织、胚珠的胚囊等都伴随出现一系列的胼胝质反应等异常现象;而自花
授粉的花朵坐果率仅为 19． 89%。结果表明:锈叶杜鹃自花亲和，但其自身存在抑制自交亲和的机制。
关键词:锈叶杜鹃;自花授粉;荧光显微镜观察;自交亲和性分析
中图分类号:S685． 21 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2286(2013)04 － 698 － 05
Observation on the Pollinated Styles of Rhododendron siderophyllum by
Fluorescence Microscopy and Analysis of Its Self-compatibility
XIE Wei-jia1，2，3，BAI Tian4，LI Shi-feng1，2，3* ，GUAN Wen-ling4，SONG Jie1，2，3，
PENG L-chun1，2，3，LI Shu-fa1，2，3，CAI Yan-fei1，2，3，LU Lin1，2，3
(1． Flower Research Institute of Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kunming 650205，China;2．
Key Laboratory of Flower Breeding of Yunnan Province，Kunming 650205，China;3． Flower Engineering Center
of Yunnan Province，Kunming 650205，China;4． College of Horticulture and Landscape of Yunnan Agricultural
University，Kunming 650201，China)
Abstract:The self-compatibility of Rhododendron siderophyllum was studied by fluorescence microscope
including the process of pollen sprouting and pollen tube growth after self-cross． The capsule setting of the self-
cross was calculated． The results showed that the pollen of R． siderophyllum sprouted in 2 h after pollination，
pollen tube entered the style in 8 h after the self-cross，and reached the ovary in 48 h after pollination and then
got into the ovule in 76 h after the self-cross． The pollen tube growth was accompanied with a series of callose
deposition responses，which happened in the stigma cell，pollen tube，canal cell，ovary and embryo sac in o-
vule． The capsule set was 19． 89% in the self-cross． The results indicated that the self-cross of R． siderophyllum
was compatible，however，the mechanism of restricting self-cross compatibility did exist in R． siderophyllum．
收稿日期:2013 － 03 － 08 修回日期:2013 － 04 － 03
基金项目:云南省科技计划项目(2011EB110)
作者简介:解玮佳 (1978—) ，女，副研究员，硕士，主要从事园林植物种质资源创新研究，E － mail:weijiax@ 163． com;
* 通讯作者:李世峰，研究员，E － mail:lishifeng1970@ foxmail． com。
第 4 期 解玮佳等:锈叶杜鹃授粉花柱的显微观察与自交亲和性分析
Key words:Rhododendron siderophyllum;self pollination;fluorescence microscope observation;slef-com-
patibility analysis
锈叶杜鹃(Rhododendron siderophyllum)为杜鹃属(Rhododendron)杜鹃亚属(Subgen． Rhododendron)
杜鹃组(Sect． Rhododendron)三花杜鹃亚组(Subsect． Triflora)植物［1］，其具有花期早，移栽成活率高等特
点［2］，是选育早花杜鹃品种的优良种质资源。作为育种材料，了解其自交亲和性和自花授粉结实率等
生殖生物学特性，对于杂交育种工作的顺利进行至关重要。近年来，利用胼胝质荧光反应观察榛子
(Corylus avellana)［3］、苹果(Malus pumila)［4］等植物的花粉和雌蕊相互作用以检测其自交亲和性的研究
已有报道，而在杜鹃花上尚未有相关研究。本实验采用苯胺蓝荧光显微技术对锈叶杜鹃自交授粉后花
粉在其花柱中的生长过程进行观察，对其自交亲和性进行鉴定，旨在为今后开展锈叶杜鹃的杂交育种工
作奠定基础。
1 材料和方法
1． 1 材料
试验材料来自位于昆明阿子营乡 N 25°23、E 102°73，海拔 2 240 ～ 2 270 m 地带的锈叶杜鹃自然
居群。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 自花授粉 2012 年 3 月 8 日—9 月 17 日，选取生长健壮的植株，在松蕾期去雄，然后套硫酸纸
袋隔离，并将不同植株上摘下的花药分别收集在不同的干净硫酸纸袋中，做好标记，带回室内，置于通风
处阴干，待花粉散出后，带回野外进行同株自交授粉，授粉后再套硫酸纸袋隔离。授粉花朵数不低于
150 朵花。
1． 2． 2 荧光显微镜观察 花柱压片参照 Williams等［7］的方法，分别取自花、异花授粉后 2，4，8，12，24，
48，76 h雌蕊放入 FAA固定液(V(甲醛)∶ V(冰醋酸)∶ V(70%乙醇)= 1∶ 1∶ 18)中固定 4 h，随后转入体
积分数 70%的酒精中，4 ℃冰箱中保存备用。压片前，将固定后雌蕊用蒸馏水冲洗至无色，放入 4 mol /
L NaOH溶液中 60 ℃软化 2 h，用蒸馏水冲洗至无色，用 0． 1%水溶性苯胺蓝染色 48 h。纵向剖取 1 /2
雌蕊及子房，将材料放置于载玻片中央，吸水并滴加 1 ～ 2 滴甘油，盖上盖玻片在荧光显微镜下观察。在
Leica荧光显微镜观察下观察花粉萌发、花粉管生长及受精情况。每张切片取 3 个视野统计花粉管萌发
率，测量花粉管长度。每处理观察 15 朵花。
1． 2． 3 坐果率 以田间套袋杂交授粉的方式处理不少于 50 朵花，待花柱枯萎后去袋，授粉后 3 周统计
果实膨大率，授粉后 3 个月统计结实率。
1． 2． 4 数据处理 试验数据经 SPSS16． 0 统计软件处理，分析差异显著性。
2 结果与分析
2． 1 锈叶杜鹃自花授粉柱头上花粉萌发及花粉管生长的荧光显微镜观察
从锈叶杜鹃自花授粉后花粉萌发和花粉管生长的荧光显微镜观察来看，授粉后 2 h 锈叶杜鹃的花粉
开始在柱头上萌发，花粉管伸长，并缠结在柱头乳突细胞周围，以此同时，锈叶杜鹃的柱头乳突组织上出现
了大量的胼胝质沉积(图 1，1) ;授粉后 4 h，锈叶杜鹃的花粉大量萌发(图 1，2) ;授粉后 8 h，花粉管进入花
柱组织，花粉管中出现大量胼胝质(图 1，3) ，授粉后 12 h，部分花粉管在花柱组织中发生异常缠绕现象(图
1，4) ;授粉后 24 h，锈叶杜鹃的花柱通道组织中出现大量胼胝质沉积(图 1，5) ，花粉管出现大量胼胝质塞
(图 1，6)和不规则胼胝质沉积(图 1，7) ;授粉 48 h 后，花粉管进入子房，子房引导组织出现大量胼胝质沉
积(图 1，8) ，部分花粉管出现粗细不均现象(图 1，9) ;授粉后 76 h，胚珠内出现多处胼胝质的异常沉积(图
1，10) ，花粉管进入胚珠(图 1，11) ，部分花粉管在进入珠孔时发生逆向生长(图 1，12)。
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江 西 农 业 大 学 学 报 第 35 卷
1:授粉后 2 h，锈叶杜鹃的花粉开始在柱头上萌发，锈叶杜鹃的柱头乳突组织出现大量胼胝质沉积，100 ×;2:授粉
后 4 h，花粉大量萌发，100 ×;3:授粉后 8 h，花粉管进入花柱组织，花粉管中出现大量胼胝质，100 ×;4:授粉后 12 h，花
粉管在花柱组织中发生缠绕，100 ×;5:授粉后 24 h，花柱通道组织中出现大量胼胝质沉积，100 ×;6:授粉后 24 h，花粉
管出现大量胼胝质塞，100 ×;7:授粉后 24 h，花粉管出现不规则胼胝质沉积，100 ×;8:授粉 48 h后，花粉管进入子房，
子房引导组织出现大量胼胝质沉积，100 ×;9:授粉 48 h后，花粉管进入子房，部分花粉管出现粗细不均现象，100 ×;
10:授粉后 76 h，胚珠内多处胼胝质异常沉积，100 ×;11:授粉后 76 h，花粉管进入胚珠，200 ×;12:授粉后 76 h，花粉管
在进入珠孔时发生逆向生长，200 ×;Pg:花粉粒;Pt:花粉管;Cr:胼胝质反应;Cp:胼胝质塞;Ov:胚珠。
1:2 h after the cross，pollens of Rhododendron siderophyllum germinated，callose deposite appeared on the stigma of R．
siderophyllum，100 ×;2:Lots of pollen began to germinate in 4 h after the self-cross，100 ×;3:8 h after the pollination，pol-
len tubes stretched into the style of R． siderophyllum，100 ×;4:12 h after the pollination，pollen tube spiraled，100 ×;5:24 h
after the self-cross，the callose deposite appeared in the style of R． siderophyllum，100 ×;6:24 h after the self-cross，pollen
tubes appeared the irregular callose distribution，100 ×;7:24 h after the self-cross，the irregular callose distribution in the
middle of pollen tube，100 ×;8:The irregular callose deposite appeared in the ovary of 48 h after the pollination，100 ×;9:
48 h after the pollination，the tubes grew broadly or narrowly in the style，100 ×;10:76 h after the cross，tube entered the o-
vule，the ovule appeared the callose deposite，100 ×;11:76 h after the cross，tube entered the ovule，200 ×;12:76 h after
the cross，pollen tube grew reversely before entered the ovule showed by the arrowhead，200 ×;Pg:Pollen grain;Pt:Pollen
tube;Cr:Callose reaction;Cp:Callose plug;Ov:Ovule．
Fig． 1 锈叶杜鹃自花授粉的花粉萌发，花粉管生长及受精情况
Fig． 1 Pollens germination，growth and fertilization in Rhododendron siderophyllum self-cross
2． 2 锈叶杜鹃自花授粉的花粉管生长速度
从花粉管的生长速度来看(图 2) ，锈叶杜鹃自花授粉的花粉管平均生长速度为 4． 39 μm/min，生长
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第 4 期 解玮佳等:锈叶杜鹃授粉花柱的显微观察与自交亲和性分析
图 2 锈叶杜鹃自花授粉后不同时间的花粉管生长情况
Fig． 2 Pollen-tube growth in the different time after self-cross
of Rhododendron siderophyllum
速度呈先快后慢趋势，在授粉后 2 ～ 12 h
这一时段内生长较快，而在授粉后 12 ～
76 h生长较为缓慢。
从授粉后不同时间花粉管到达的位
置来看(表 1) ，在授粉后 2 ～ 8 h 的时间
段内，花粉管均处于花柱上部，而在授粉
后 12 h，花粉管到达花柱中部，授粉后 24
～ 48 h，花粉管伸长至花柱下部，直至授
粉后 76 h，花粉管才进入子房。
从实验结果来看，锈叶杜鹃自花授
粉后花粉管在授粉后的 2 ～ 12 h 内在花
柱上部迅速生长，而在此后的 64 h 内，在
花柱中下部缓慢生长，最终到达子房。
2． 3 锈叶杜鹃自花授粉坐果率
对锈叶杜鹃 161 朵花进行自花授粉，
仅有 32 朵结实，坐果率为 19． 89%，从结
果可以看出，锈叶杜鹃能接受自身花粉并坐果，表现为自交亲和性。
表 1 锈叶杜鹃自花授粉的花粉管生长情况
Tab． 1 Pollen germination，pollen-tube growth of Rhododendron siderophyllum after self-cross
授粉后时间 /h
Time after cross
花粉管长度 /花柱长度 /%
Pollen tube length /Style length
花粉管到达部位
Place of pollen tube entering in the pistil
2 3． 68 e 柱头顶部 Stigma
4 10． 98d 花柱上部 1 /9 处 1 /9 in the upper of style
8 21． 43c 花柱上部 2 /9 处 2 /9 in the upper of style
12 56． 27b 花柱中部 4 /7 处 4 /7 in the middle of style
24 68． 12a 花柱下部 2 /3 处 2 /3 in the lower of style
48 73． 59a 花柱下部 3 /4 处 3 /4 in the lower of style
76 — 进入子房 Ovary
每列数据后相同字母表示差异不显著(P ＜ 0． 05)
The number followed by the same letter in each column is not significantly different (P ＜ 0． 05)．
3 结论与讨论
本实验表明，锈叶杜鹃自花授粉中花粉能够在柱头上正常萌发，花粉管能够在花柱通道内顺利生
长，且在 76 h内可以到达子房，完成受精，荧光显微观察的结果说明锈叶杜鹃自交亲和。而锈叶杜鹃的
田间自花授粉坐果率为 19． 89%，实际验证了锈叶杜鹃的自交亲和性。但是，在荧光显微观察中发现，
锈叶杜鹃的柱头在自花授粉后 2 h就出现了乳突细胞的胼胝质反应，说明锈叶杜鹃在自交过程中仍然
存在排斥现象。与此同时，在锈叶杜鹃的花粉管生长过程中，从柱头乳突细胞开始到花粉管、花柱通道
细胞、子房引导组织、胚珠的胚囊等都伴随出现一系列的胼胝质反应。Williams 等［5］研究认为，杜鹃花
种间杂交不亲和障碍有 7 类，即花粉萌发失败;花粉管在柱头表面发生异常;花粉管在花柱引导组织内
发生异常;花粉管无法达到子房;花粉管无法进入珠孔;花粉管无法进入胚囊及花粉管无法释放精细胞
至胚囊。本实验中观察到锈叶杜鹃自花授粉后，其花粉管生长过程中出现花粉管在花柱引导组织内缠
绕、粗细不均，花粉管无法进入珠孔等几种异常，实验表明在锈叶杜鹃自身存在多处屏障来阻碍其自交
花粉管的生长，以此抑制其自交亲和。锈叶杜鹃自交过程中，授粉后的 12 ～ 76 h 花粉管的生长速度明
显慢于授粉初期，这与王浩等［4］、李天忠等［6］观察到的苹果自花授粉花粉管生长到花柱中部之前被抑
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江 西 农 业 大 学 学 报 第 35 卷
制的研究结果不一致，说明锈叶杜鹃抑制其自交的过程主要发生在授粉后期。Williams 等［7］认为绝大
部分的杜鹃花完全自交亲和，少数种类自交少结实或不结实是由合子胚败育引起。从本次试验结果来
看，锈叶杜鹃自交过程中花粉萌发和花粉管生长基本正常，胚珠受精率达 44． 8%(未发表数据) ，远高于
锈叶杜鹃的田间坐果率 19． 89%，而这是否与合子胚败育有关还需今后做石蜡切片进一步研究。
本次试验结果证明，锈叶杜鹃具有自交亲和特性，在杂交育种中作为杂交亲本材料必须及时进行去
雄套袋处理，以避免出现自交结实而影响杂交育种工作的顺利进行。
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