全 文 ：第 48 卷 第 2 期 河 南 农 业 大 学 学 报 Vol． 48 No． 2
2014 年 4 月 Journal of Henan Agricultural University Apr． 2014
收稿日期:2013 － 12 － 16
基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2013BAD01B07;2012BAD01B07)
作者简介:胡 杏，1987 年生，女，湖南岳阳人，硕士研究生，主要从事园林植物遗传育种研究．
通讯作者:潘会堂，1971 年生，男，河北井陉人，教授，博士生导师．
文章编号:1000 － 2340(2014)02 － 0145 － 05
紫薇 ×大花紫薇不同育性株系花粉生活力及
柱头可授性对比分析
胡 杏，鞠易倩，叶远俊，申建双，潘会堂，张启翔
(花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室，国家花卉工程技术研究中心，
北京林业大学园林学院，北京 100083)
摘要:为了阐明紫薇和大花紫薇杂种后代不同株系育性差异形成的原因，通过花粉生活力测定、柱头可授性检
测，结合紫薇花粉在杂种株系柱头上萌发和花粉管伸长过程的显微观察实验，对比分析了紫薇‘粉晶’×大花紫
薇株系 Lis-FD1 和紫薇‘紫霞’×大花紫薇株系 Lis-ZD6 的育性．结果表明，Lis-ZD6 株系的花粉部分可育，但花粉
生活力低，萌发率为 25． 90%;其柱头的可授性较强，紫薇‘Dynamite’的花粉在其柱头表面能够正常萌发，花粉管
48 h后即可伸进胚珠，顺利完成受精，能正常结实． Lis-FD1 株系的花粉没有生活力，不能萌发;其柱头可授性很
差，作为母本时，紫薇‘Dynamite’的花粉在其柱头上能够萌发，并在 24 h后花粉管进入子房，但 72 h后膨大的果
实开始脱落．研究结果证明，Lis-ZD6 株系可以进一步作为紫薇种间杂交改良的育种材料．
关键词:紫薇;大花紫薇;种间杂交;花粉活力;柱头可授性
中图分类号:S 685 文献标志码:A
Comparative investigation on the pollen viability and stigma receptivity
of different hybrids between Lagerstroemia indica and L． speciosa
HU Xing，JU Yi-qian，YE Yuan-jun，SHEN Jian-shuang，PAN Hui-tang，ZHANG Qi-xiang
(Beijing Key Laboratory of Ornamental Plants Germplasm Innovation and Molecular Breeding，National Engineering
Ｒesearch Center for Floriculture，College of Landscape Architecture，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China)
Abstract:In order to elucidate the reasons for the different fertility between different hybrids of Lager-
stroemia indica and L． speciosa，the pollen vigor and the stigma receptivity of the sterile F1 progeny
(Lis-FD1)from L． indica‘Fenjin’× L． speciosa and the fertile F1 progeny (Lis-ZD6)from L． indi-
ca‘Zixia’× L． speciosa were surveyed． The results showed that Lis-ZD6 had a low pollen germination
rate (25． 90%) ，and the stigma receptivity was higher than that of Lis-FD1． The pollen tubes of‘Dy-
namite’stretched into the ovule of Lis-ZD6 and released the sperms 48 h after the pollination，and
produced normal seeds when Lis-ZD6 acted as maternal plants． However，Lis-FD1’s pollens had no a-
bility to germinate，and the stigma receptivity was very low． Although the pollens of‘Dynamite’could
germinate on Lis-FD1’s stigma surface，and the pollen tubes could stretch into the ovary 24 h after the
pollination，no normal seeds were produced from Lis-FD1，because the fruits begun to drop 72 h after
pollination． The results proved that Lis-ZD6 was an ideal interspecific hybrid parent which could be
used in continuing hybridization in Lagerstroemia．
DOI:10.16445/j.cnki.1000-2340.2014.02.016
146 河 南 农 业 大 学 学 报 第 48 卷
Key words:Lagerstroemia indica;L． speciosa;interspecific hybridization;pollen vigor;stigma receptivi-
ty
紫薇(Lagerstroemia indica)是中国传统名花，
花期长，花色丰富，目前已报道的紫薇品种约有
260 个［1 ～ 3］，主要是通过杂交、选择、物理诱变等传
统育种手段培育出来的．紫薇的育种目标主要集中
在抗病性、株型、抗寒性上，培育出具有极强的抗白
粉病特性且花色红艳的紫薇品种‘Arapaho’和
‘Cheyenne’［4］，分枝多、花量大的矮生紫薇品种
‘Purple Queen’［5］，花期可持续到霜冻、冬季温度
低至 － 34． 4 ℃ 仍能存活的紫薇品种‘Ｒed Fil-
li’［6］．但除‘粉蕊出墙’、‘红红火火’和‘俏佳人’
等少数品种的花径大于 5 cm 外，大部分紫薇品种
花径不超过 4 cm［7］． 为了培育大花型紫薇品种，
POUNDEＲS 等［8］和任翔翔［9］以增大花径为育种目
标，利用大花紫薇作为育种材料与紫薇品种进行杂
交育种，并获得了种间杂种后代，但杂交后代只有
树高和树冠等性状表现出杂种特性，而花色和花径
并未表现出期待的变异［10］，获得的 F1 没有达到花
大、色艳的育种目标，需要进一步利用种间杂种 F1
进行回交或继续杂交，以获得综合性状优良的后
代．但研究发现，紫薇品种‘Tonto’与大花紫薇 F1
代的花粉无生活力，紫薇与大花紫薇的杂交品种
‘Laneasteri’花粉生活力也仅为 6． 1%［8］，种间杂种
的育性低的问题严重阻碍了优异基因的相互渗透，
限制紫薇和大花紫薇杂交育种工作的进行． 2009
年，本课题组成功获得一批紫薇 ×大花紫薇的杂种
后代［9］，2012 年杂种后代开花后，发现大多数杂种
后代花药发育不正常，与 POUNDEＲS 等［8］的结果
相似，所以，种间杂种继续作为杂交父本的可能性
较小．本研究通过对可结实的种间杂种株系和不可
结实的杂种株系的花粉生活力和柱头可授性进行
对比分析，并观察可育的紫薇品种花粉在种间杂种
株系柱头上的萌发和花粉管伸长过程，分析不同种
间杂种株系育性差异的原因，以期为利用紫薇 ×大
花紫薇种间杂种作为育种中间材料，培育紫薇新品
种提供依据．
1 材料与方法
1． 1 材料
试验于 2013 年 06—08 在位于广东肇庆市的
棕榈公司高要基地进行，试验材料为不可结实的
‘粉晶’×大花紫薇的杂种株系 Lis-FD1，可结实的
‘紫霞’×大花紫薇的杂种株系 Lis-ZD6，以及紫薇
品种‘Dynamite’．
1． 2 杂交授粉
在早晨散粉前(7:00 左右)选取 3 ～ 5 个发育
健壮的花序，将要开放的杂种株系花朵用镊子去除
全部花药，去除花序上多余的花和果，用硫酸纸袋
套好扎紧袋口并挂纸牌作标记．于柱头可授性最强
的时间，即 9:00—14:00 授予提前套袋隔离的紫薇
‘Dynamite’的新鲜花粉．
1． 3 花粉生活力测定
采用悬滴法测定花粉生活力，花粉培养液配
方［11］为 150 g·L －1蔗糖 + 20 mg·L －1硼酸 + 20
mg·L －1氯化钙 + 100 g·L －1 PEG6000，pH 值 6．
配好后进行高压灭菌，用离心管分装，存于 4 ℃条
件下待用．
早晨紫薇花开放之前，选取开裂程度一致的花
蕾套袋隔离．在花刚开始散粉(7:00 左右)时分别
收集 Lis-FD1，Lis-ZD6 和紫薇品种‘Dynamite’的花
粉．将培养液滴 1 滴于盖玻片上，把花粉均匀撒在
培养液上，4 角涂抹甘油，倒扣至滴有蒸馏水的凹
型载玻片上，室温下培养 4 h后在显微镜下检测并
取相［12］．每样品重复 3 次，每重复观察 3 个视野，
采用 SPSS软件对数据求均值和进行方差分析，检
验 P = 0． 05 水平上的差异显著性．
1． 4 柱头可授性检测
于 9:00—14:00 选取开花程度一致、柱头完全
伸直的花 5 ～ 10 朵，采集柱头，置于凹槽载玻片上，
滴入联苯胺 － 过氧化氢反应液 (V1%联苯胺 ∶
V3%过氧化氢 ∶ V水 = 4∶ 11 ∶ 22)
［13］，在显微镜下观察并
照相．若反应液变蓝并有大量气泡产生，则柱头有
较强可授性;若只有少量气泡产生，则柱头的可授
性较低;若无气泡产生，则没有可授性．
1． 5 花粉管萌发与生长行为的荧光观察
分别给 Lis-FD1 和 Lis-ZD6 授予紫薇品种‘Dy-
namite’的新鲜花粉后，分别于 1，2，3，4，6，8，12，
24，48，72 h后采集雌蕊置于 FAA固定液中固定 24
h以上，存放在 4 ℃冰箱．压片前用蒸馏水洗 3 × 3
min，然后常温下用 8 mol·L －1 NaOH 溶液处理 20
h，再用蒸馏水冲洗 3 × 3 min 后以含 0． 1 mol·L －1
K3PO4的 0． 1%水溶性苯胺蓝溶液染色 1 h
［14］，花
柱压片参照 KHO ＆ BAＲ 的方法［15］． 花柱压片
后，用 ZEISS Scope A1 型荧光显微镜暗视野观察花
粉在柱头上的萌发和花粉管伸长情况并拍照，每个
第 2 期 胡 杏等:紫薇 ×大花紫薇不同育性株系花粉生活力及柱头可授性对比分析 147
表 1 紫薇 ×大花紫薇杂种株系 Lis-FD1，Lis-ZD6 杂交结果率
Table 1 The pod set of different cross combinations of Lis-FD1 and Lis-ZD6
授粉组合
Cross combination
授粉花朵数 /朵
Number of
pollinated flowers
授粉后第 3 天子
房膨大数 /个
Number of inflating
ovary on the third
day after pollination
授粉后第 5 天
子房膨大数 /个
Number of inflating
ovary on the 5th
day after pollination
授粉后第 7 天
子房膨大数 /个
Number of inflating
ovary on the 7th
day after pollination
结果数 /个
Number
of pods
结果率
/%
Pod set
Lis-ZD6 开放授粉
Open pollination
Lis-ZD6pollination
153 142 136 130 130 84． 96
Lis-FD1 开放授粉
Open pollination
Lis-FD1pollination
300 127 18 0 0 0
Lis-FD1 בDynamite’ 91 31 17 0 0 0
‘Dynamite’×Lis-FD1 113 53 0 0 0 0
处理重复 5 次．
2 结果与分析
2． 1 结实情况
由表 1 可知，Lis-ZD6 开放性授粉能够获得大
量果实，结实率高达 84． 96% ．而 Lis-FD1 开放性授
粉结实率为 0，与‘Dynamite’正交和反交也同样不
能结实(表 1) ，即 Lis-FD1 作为父本或母本均不能
获得果实．其作为母本授粉 3 d 后子房有明显膨大
情况(图 1 － A) ，但授粉后果实大量脱落，到授粉
后第 5 天，果实基本全部脱落，授粉后第 4 天的子
房能看到成形的胚珠(图 1 － B)．
A．分别为授粉后第 1，3，5 d 的子房;B．为授粉 4 d 后
子房里的胚珠．
A． The ovary the first，third，5th after pollination;B． The
ovules in the ovary 4 d after pollination．
图 1 Lis-FD1 授粉后子房膨大情况
Fig． 1 The inflated ovary after pollination
2． 2 花粉生活力与柱头可授性
从表 2 可以看出，紫薇品种‘Dynamite’的花粉
萌发率高达 80． 87%，生活力很高，花粉在显微镜
下呈球形(图 2 － 3A)． Lis-ZD6 株系花粉部分没有
生活力，萌发率仅为 25． 9%，正常萌发的花粉呈球
形(图 2 － 2A) ，大小接近‘Dynamite’，但花粉团里
夹杂着许多形状不规则不萌发的花粉粒(图 2 －
2A)． Lis-ZD6 株系和‘Dynamite’的柱头可授性较
强(表 2) ，虽然气泡逸散和破裂较多，但视野内气
泡仍然较多(图 2 － 2B，图 2 － 3B)． 而 Lis-FD1 株
系花粉没有生活力(表 2) ，完全不萌发(图 2 －
1A) ，该株系的花粉在显微镜下呈菱形，形状不规
则，且较‘Dynamite’和 Lis-ZD6 的花粉粒小，相应
的其柱头可授性较低(表 2) ，产生气泡数量很少
(图 2 － 1B)．
表 2 紫薇品种及紫薇 ×大花紫薇杂种株系花粉
萌发率和柱头可授性
Table 2 The pollen germination rate and the test
for stigma receptivity of‘Dynamite’and L． indica ×
L． speciosa hybrids
亲本及子代
Parents ＆
progeny
花粉萌发率 /%
Pollen germi-
nation rate
联苯胺 －过氧化氢
法可授性
Benzidine － H2O2
receptivity
Lis-FD1 0 a +
Lis-ZD6 25． 90 ± 0． 04 b + +
‘Dynamite’ 80． 87 ± 0． 02 c + +
注:(1)不同字母表示差异显著(P = 0． 05) ; (2)“ +”表
示柱头具有可授性;“+ +”表示柱头具有较强可授性．
Note: (1)Different letters indicate significant difference at
P = 0． 05;(2)“+”means stigmas have receptivity;“+ +”
means stigmas have high receptivity．
同时还观察到，Lis-FD1 株系的花药明显与
Lis-ZD6 和‘Dynamite’不同:Lis-FD1 花药扁平，为
片状，花粉囊比其他紫薇品种的小很多，仅围绕花
药边缘 1 圈，触碰时花药会产生大量粘液，收集花
粉极不易，散粉时间为 9:00 以后;Lis-ZD6 与‘Dy-
148 河 南 农 业 大 学 学 报 第 48 卷
namite’的花药为椭球形，除中间的凹槽，其余部位
为花粉囊，散粉量很大，开始散粉时间为 7:00左右．
图 2 紫薇品种与紫薇 ×大花紫薇杂种株系(1． Lis-FD1;
2． Lis-ZD6;3． ‘Dynamite’;A．花粉萌发观察;B．柱头可授
性检测)
Fig． 2 The pollen germination and stigma receptivity of
‘Dynamite’and L． indica × L． speciosa hybrids(1． Lis-
FD1;2． LisZD6;3．‘Dynamite’;A． Pollen germination;
B． Stigma receptivity)．
2． 3 花粉管萌发与生长的荧光观察
观察发现，授粉后 48 h 内‘Dynamite’的花粉
在 Lis-FD1 和 Lis-ZD6 柱头上萌发与伸长的过程基
本相似．‘Dynamite’花粉授予 Lis-FD1，1 h 后开始
大量萌发(图 3 － 1) ，3 h后花粉管生长至柱头基部
(图 3 － 2) ，4 h后花粉管成簇伸入花柱(图 3 － 3) ，
此后花粉管不断伸长，24 h 后花粉管进入子房(图
3 － 4) ，48 h 后还能在胚珠附近观察到花粉管(图
3 － 5)．‘Dynamite’花粉授予 Lis-ZD6，2 h后在柱头
开始萌发(图 3 － 6) ，3 h后花粉管生长至柱头基部
(图 3 － 7) ，4 h后开始大量进入花柱(图 3 － 8) ，花
粉管 24 h后到达花柱基部(图 3 － 9) ，48 h 后大量
花粉管进入子房，部分伸入胚珠(图 3 － 10)．
3 讨论
远缘杂交存在生殖隔离，后代常夭亡或不育，
常出现雌雄配子不育的情况．本研究发现紫薇 ×大
花紫薇 F1 株系中出现花粉完全败育的 Lis-FD1 和
部分败育的 Lis-ZD6 等不同的表现类型． 滕骏林
等［16］、高芳等［17］在水稻、小麦远缘杂交试验中也
观察到同样的现象．不育植株 Lis-FD1 的花粉没有
生活力，也可能与花药能产生大量粘液有关． 李六
林等［18］发现花粉败育的‘新高’梨中高含量的高氯
酸可溶性结合态多胺可能加快了多胺的向外运输
和降解，降解过程中产生的氨基醛、H2O2、自由基
等物质，积累至一定量时即会损伤质膜，破坏不同
形态多胺的平衡，尤其是游离态多胺的减少，影响
花粉的正常发育． Lis-FD1 花药会分泌大量粘液而
1． Lis-FD1 授粉 1 h后花粉(↑)萌发;2． Lis-FD1 授粉
3 h后花粉管(↑)进入柱头基部;3． Lis-FD1 授粉 4 h后花
粉管(↑)成簇进入花柱;4． Lis-FD1 授粉 24 h 后花粉管
(↑)进入子房;5． Lis-FD1 授粉 48 h 后，子房中的花粉管;
6． Lis-ZD6 授粉 2 h后花粉(↑)开始萌发;7． Lis-ZD6 授粉
3 h后花粉管(↑)进入柱头基部;8． Lis-ZD6 授粉 4 h后花
粉管(↑)大量进入花柱;9． Lis-ZD6 授粉 24 h花粉管(↑)
生长至花柱基部;10． Lis-ZD6 授粉 48 h 后，子房中的大量
花粉管(↑) ;OU:胚珠;OV;子房．
1． Pollens (↑)began to germinate on the stigma surface
of Lis-FD1 1 h after pollination;2． Pollen tubes (↑)arrived
at the base of the stigma of Lis-FD1 3 h after pollination;3．
Pollen tubes (↑)stretched into the style of Lis-FD1 4 h after
pollination;4． 24 h after pollination，pollen tubes (↑)en-
tered the ovary of Lis-FD1;5． 48 h after pollination，the pol-
len tubes (↑)in the ovary (↑) ;6． Pollens (↑)began to
germinate on the stigma of Lis-ZD6 1h after pollination;7．
Pollen tubes (↑)arrived at the basal part of the stigma of Lis-
ZD6 3 h after pollination;8． A large number of pollen tubes
stretched into the style of Lis-ZD6 4 h after pollination (↑) ;
9． 24 h after pollination，a few pollen tubes (↑)arrived at
the base of the stigma of Lis-ZD6;10． 48 h after the pollina-
tion，pollen tubes (↑)in the ovary (↑)． OU:ovule;OV:
ovary．
图 3 紫薇‘Dynamite’花粉在紫薇 ×大花紫薇杂种后代柱
头上萌发与伸长
Fig． 3 Lagerstroemia indica．‘Dynamite’pollens’germi-
nation and pollen tubes’elongation on stigmas of L． indi-
ca × L． speciosa hybrids．
Lis-ZD6 表现正常，可能黏液中可能含有损伤花粉
的物质，从而导致 2 者的花粉生活力和形态不同、
产生 2 种不同育性的株系． 同时本试验还发现，花
粉生活力低的株系，其柱头可授性也很低，两者呈
正相关．
Lis-FD1 的柱头可授性虽然较低，但荧光观察
第 2 期 胡 杏等:紫薇 ×大花紫薇不同育性株系花粉生活力及柱头可授性对比分析 149
发现正常的紫薇花粉仍能在其柱头表面萌发，并且
花粉管能够进入子房． 杂交果实发育观察发现，授
粉后第 4 天的子房里已形成幼小胚珠，由 2 方面的
结果推测 Lis-FD1 存在受精后障碍［19］，幼胚不能
正常发育，导致败育． 这尚需进一步对杂种胚进行
切片观察证实，如果确定为胚败育问题，则可以通
过胚拯救的方法进一步获得杂交后代． WANG
等［20］也初步尝试过采用胚拯救的方法，培养以紫
薇 ×大花紫薇 F1 代为母本回交以及紫薇品种间杂
交获得的子房，但目前只有后者能得到成活的
植株．
通过对比分析，可确定 Lis-ZD6 可以作为进一
步紫薇远缘杂交育种的中间材料，对改良紫薇观赏
性状具有重要的意义．
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(责任编辑:梁保松)