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广西龙荔种质资源花粉形态特征观察研究



全 文 :本文于 2015-04-20收到,2015-06-08收到修改稿。
* 农业部热带作物种质资源保护项目 (15RZZY- 44) ;
广西荔枝龙眼创新团队建设专项 (nycytxgxcxtd-03-12) ;广
西农业科学院基本科研业务专项 (桂农科 2013YT03)。
朱建华为通讯作者,电话: (0771)3241464
广西龙荔种质资源花粉形态特征观察研究*
潘丽梅1,秦献泉2,朱建华2,彭宏祥2,徐 宁2
(1广西药用植物园,南宁 530023) (2广西农业科学院园艺研究所)
摘 要 利用光学显微镜和扫描电子显微镜对不同来源的龙荔种质的花粉形态进行了观察。结果
表明:供试的龙荔种质均为单粒花粉,赤道面观为近圆形,极面观为钝三角形,具三孔沟及条状纹
饰,根据花粉外壁纹饰的差异,可将花粉划分为细密条状纹饰、粗短缠绕纹饰、中间类型 3 种类型;
花粉粒极轴长 21. 08~24. 13 μm,赤道轴长 18. 93~ 21. 43 μm,均属于小型花粉,花粉粒均为近球形。
不同龙荔种质间花粉粒大小和基本形态相似,只是在孔穴的疏密、条纹的排列以及粗细上有些差别,
说明不同地理来源的龙荔单株具有较为稳定的遗传基础。
关键词 龙荔 花粉形态 扫描电镜 纹饰
龙荔 [Dimocarpus confinis (How et Ho)H. S. Lo]
又名肖韶子、山龙眼、山荔枝、盲眼果,是无患子科
龙眼属植物,分布于我国广西、云南南部、贵州南
部、广东西部、湖南西南部和越南北部[1-3],其中广
西是我国龙荔的主要分布区。
植物花粉形态特征相对保守,具有极强的遗传保
守性,主要受基因控制,受环境影响较小,可为植物
的品种分类鉴别提供重要的信息[4-5]。花粉的形态特
征主要包括花粉表面雕纹、花粉壁结构,以及花粉粒
的大小、形状和萌发器官的特征等[6]。电子显微镜技
术作为一项先进的试验手段,通过扫描电子显微镜对
花粉表面纹饰的观察和透射电镜对花粉壁内部结构的
揭示,对传统的光学显微镜结果做了重要补充,揭示
了花粉外部和内部更为详尽、准确的形态结构特
征[7]。目前,对龙荔花粉进行电子显微镜扫描研究的
报道极少,仍缺乏较为全面、系统的研究。本文以形
态特征具代表性的 9份龙荔种质资源为研究对象,利
用光学显微镜和扫描电子显微镜观察研究花粉的微观
形态,以期为其品种鉴定及系统分类提供孢粉学依
据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试材料采自广西防城港市防城区、南宁市隆安
县龙虎山自然保护区和灵川县、灵山县等地的 9 个龙
荔单株 (表 1)。于 2008 年 5 月采集将开放的雄花大
花蕾,取出花药后立即投入戊二醛固定液中进行固
定,待用。
表 1 龙荔花粉材料及来源
编号 来源 类型
灵川-1 灵川县 栽培龙荔
灵川-2 灵川县 栽培龙荔
灵山-1 灵山县 栽培龙荔
防城-1 防城 半野生龙荔
防城-2 防城 半野生龙荔
防城-3 防城 半野生龙荔
龙虎山-1 隆安县龙虎山 野生龙荔
龙虎山-2 隆安县龙虎山 野生龙荔
龙虎山-3 隆安县龙虎山 野生龙荔
1. 2 试验方法
1. 2. 1 光学显微观察
戊二醛固定后用 1%番红稀释液染色,进行光学
显微观察拍照[8]。具体步骤:取适量花粉放于载玻片
上,滴 1滴 1%番红稀释液染色,立即盖上盖玻片在
OPTPro型光学显微镜下观察,在 400 倍镜下,用
OPTPro数码显微图像分析处理软件进行拍照,测量花
粉粒的极轴长 (P)、赤道轴长 (E) ,并计算 P /E,
每个样品各指标测量 30粒花粉,取平均值。
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中国果树 China Fruits 2015 (5) 2015年 9月
DOI:10.16626/j.cnki.issn1000-8047.2015.05.001
1. 2. 2 扫描电镜观察
取经戊二醛固定 24 h 以上的花粉粒,经 30%、
50%、70%、90%、100%酒精梯度脱水,乙酸乙戊酯
过渡,真空干燥后移入喷镀仪内,旋转喷镀金 10
min,喷镀厚度 200 ~ 300 ,样品喷镀后在日立 S -
3400N型扫描电子显微镜下观察,并分别选取有代表
性的赤道面和极面拍照,观察花粉的赤道面观、极面
观、萌发器官及外壁纹饰特征等。
2 结果与分析
2. 1 龙荔花粉粒大小及形态
根据王开发等[6]提出的花粉粒分类标准,可将花
粉粒分为很小、小、中等、大、很大、极大 6 种类
型。由表 2可知,供试的 9 份龙荔种质花粉粒极轴长
(P)在 21. 08~ 24. 13 μm 之间,平均值为 22. 03 μm;
赤道轴长 (E) 18. 93 ~ 21. 43 μm,平均值为 19. 88
μm,均属于小型花粉。
依据 P /E 大小将花粉形状分为 5 类:超长球形
(>2. 00)、长球形 (1. 14 ~ 2. 00)、近球形 (0. 88 ~
1. 14)、扁球形 (0. 50~ 0. 88)和超扁球形(<0. 50)[6]。
供试的 9份龙荔种质资源花粉粒 P /E在 1. 04~1. 13之
间,平均值为 1. 11,可见供试的龙荔花粉粒均为近球
形 (表 2)。
表 2 9份龙荔种质花粉粒极轴长、赤道轴长及形态
编号
极轴长
(μm)
赤道轴长
(μm)
P /E 形状
灵川-1 21. 58 19. 68 1. 09 近球形
灵川-2 21. 08 19. 00 1. 11 近球形
灵山-1 21. 29 20. 39 1. 04 近球形
防城-1 22. 14 19. 53 1. 13 近球形
防城-2 21. 54 18. 93 1. 13 近球形
防城-3 22. 51 19. 89 1. 13 近球形
龙虎山-1 21. 18 19. 41 1. 09 近球形
龙虎山-2 22. 86 20. 64 1. 10 近球形
龙虎山-3 24. 13 21. 43 1. 12 近球形
平均值 22. 03 19. 88 1. 11
2. 2 龙荔花粉显微形态
经扫描电子显微镜观察,供试的 9 份龙荔均为单
粒花粉,赤道面观近圆形,极面观为钝三角形;具三
孔沟,不合并成合沟,萌发孔位于孔沟中央,萌发孔
上附有乳头状突起。灵山-1 花粉显微形态如图 1 所
示。
A. 花粉粒赤道面观 (×5 000) ;B. 花粉粒极面观 (×5 000) ;C. 花粉粒萌发孔 (×5 000)
图 1 龙荔 (灵山-1)花粉显微形态
2. 3 龙荔花粉粒外壁纹饰特征
供试的 9份龙荔种质花粉外壁纹饰类型均为条状
纹饰 (图 2) ,条纹间具孔穴,并在纹饰的粗细、走向
及孔穴多少等方面存在差异。根据龙荔花粉外壁纹饰
的差异,可将龙荔花粉划分为以下 3种类型。
类型Ⅰ为细密条状纹饰:条纹细而长,排列整齐
且紧密,走向较为顺直,条纹间孔穴较少。灵山-1为
此类型。
类型Ⅱ为粗短缠绕纹饰:条纹粗短,排列紧密,
相互缠绕,其间密布孔穴。龙虎山-3为此类型,防城
-2、防城-3以及灵川-1、灵川-2接近此类型。
类型Ⅲ为中间类型:条纹粗,条纹长度、走向、
顺直程度,以及孔穴数量介于类型Ⅰ与类型Ⅱ之间。
防城-1为此类型,龙虎山-1、龙虎山-2接近此类型。
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中国果树 China Fruits 2015 (5) 2015年 9月
A. 灵山-1;B. 龙虎山-3;C. 防城-2;D. 防城-3;E. 灵川-1;F. 灵川-2;G. 防城-1;H. 龙虎山-1;I. 龙虎山-2
图 2 龙荔花粉外壁纹饰 (上:×5 000;下:×10 000)
3 结论与讨论
本试验结果表明,供试的 9 份龙荔均为单粒花
粉,花粉粒为近球形,赤道面观为近圆形,极面观为
钝三角形,具三孔沟,不合并成合沟,萌发孔位于孔
沟中央,具条状纹饰。根据龙荔花粉外壁纹饰的差
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中国果树 China Fruits 2015 (5) 2015年 9月
异,可将龙荔花粉划分为细密条状纹饰、粗短缠绕纹
饰、中间类型 3种类型。
植物花粉的微形态结构具有种的特异性和较强的
遗传保守性,世代相传基本上保持固有形态,即具有
固定的轮廓,雕纹,萌发孔 (或沟)的数目、位置和
特征,固有的花粉壁结构[9-10]。本研究选用了不同来
源、不同生态类型的龙荔单株,发现花粉大小和基本
形态相似,只是在孔穴的疏密、条纹的排列以及粗细
上有些差别,说明不同地理来源的龙荔单株具有较为
稳定的遗传基础。同时也发现来源于同一地理位置的
单株之间其外壁纹饰发生一些变化,这与王业遴等[11]
对核果类花粉的研究结果相似。王业遴等[11]认为花粉
粒个体间稍有变化是花粉形成过程中,控制花粉纹饰
的遗传物质发生变异所致,并与所处的生态环境有
关。我们认为龙荔和其他木本果树一样,基因型高度
杂合,实生繁殖产生性状分离,而花粉纹饰也是受基
因控制的性状之一[12],因而也出现一定变异,从而形
成龙荔种质资源的多样性。
孢粉学标记不易受环境影响,具有较强的遗传稳
定性,但由于控制花粉形态性状的基因在整个植物基
因组中所占的比例较小,能提供的遗传信息有限,以
及某些与系统发育和遗传变异紧密相关的花粉形态性
状 (如萌发沟类型和外壁纹饰类型)不能进行量化
等,具有一定的局限性;DNA 分子标记是从遗传物质
DNA 自身来揭示遗传多样性,能够提供大量的基因组
遗传信息,但对分子标记的结果分析最终要与形态性
状相结合。所以综合不同标记进行综合评价,才能更
全面客观地为种质资源的多样性、遗传变异、亲缘关
系及品种 (种质)分类等研究提供有价值的依据[13],
这也是龙荔种质资源下一步的研究重点,结合多种标
记分析其遗传多样性。
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