全 文 ：1999年 6月 Journal of Northeas t Agricultural Universi ty June 1999
文章编号　 1005- 9369 ( 1999) 02- 0148- 06
草原樱桃与欧洲甜樱桃远缘杂交
不 亲和 原 因 初 探
睢　薇　丁晓东　霍俊伟　迟慧梅
(东北农业大学农学院　哈尔滨　 150030)
摘要　通过对草原樱桃与欧洲甜樱桃种间远缘杂交及草原樱桃品种间杂交后花粉管行为的荧光
观察发现 , 草原樱桃品种间杂交授粉后花粉在柱头上能正常萌发生长 , 花粉管沿花柱到达胚珠完
成受精过程 ,平均座果率为 27%。而草原樱桃与欧洲甜樱桃种间杂交授粉后花粉在柱头上虽少量
萌发 , 但花粉管在柱头上横向生长 , 或盘绕 , 扭曲不能伸入花柱 ; 个别进入花柱的花粉管先端因
沉积胼胝质而中途停止伸长未能进入子房到达胚珠 , 从而说明这种杂交授粉后花粉管的不正常行
为是导致草原樱桃与欧洲甜樱桃远缘杂交不亲和的主要原因。
关　键　词　草原樱桃 , 远缘杂交 , 不亲和性 , 花粉管行为
中图分类号　 S662. 5, S603　　文献标识码 A
0　前　言
　　草原樱桃 ( Cerasus f rut icosa Pall. ) 是
1988年从俄罗斯引入的树种 , 其果实个大 ,
柄长 , 丰产 , 抗寒性和适应性极强〔1, 2〕 , 但由
于其果实的酸度较大 , 果实品质还有待于进
一步改善和提高。 利用樱桃属中品质上佳的
欧洲甜樱桃 ( C. av ium L. ) 与其杂交无疑是
对该种果树果实品质进行改良的重要途径 ,
但象这种种间的远缘杂交往往存在不亲和性
问题。 关于远缘杂交不亲和的现象从前有不
少人曾做过研究〔 3, 4〕 ,揭示了一些原因 ,如: 花
粉在柱头上萌发率低 , 花粉管生长弱 , 花粉
管不能达到胚囊及杂种胚不育等。
本试验通过对欧洲甜樱桃与草原樱桃种
间杂交花粉管活动情况的研究 , 初步探索了
　　收稿日期: 1998- 02- 25
远缘杂交不亲和的原因 , 并且以草原樱桃种
内品种间杂交为对照 , 尝试了几种不同的授
粉方法 , 试图来提高杂交座果率 , 为今后的
寒地樱桃育种工作奠定基础。
1　材料与方法
1. 1　材料
本试验于 1997年 5月在东北农业大学
园艺站进行 , 杂交母本树为该果园中 7年生
草原樱桃品种希望和马克西莫夫斯卡娅 , 父
本树的花粉采自大连农科所樱桃试验园中的
欧洲甜樱桃品种红灯和佳红 , 花粉采后自然
阴干 , 在冰箱中保存备用。
1. 2　方法
采用离体萌发试验测定花粉生活力 , 培
养基中蔗糖浓度为 13% ～ 15% ,琼脂 1% ,硼
酸 0. 02% 。
第 30卷第 2期　　　 东　北　农　业　大　学　学　报 30( 2): 148～ 153
在马克西莫夫斯卡娅×红灯 (远缘杂
交 ) 的组合中以去雄后立即授粉为对照采用
以下三种授粉方式: ( 1) 老柱头授粉: 既去
雄后 2, 3, 4, 5天分别授粉 ; ( 2)重复授粉:
即自去雄后连续 2天和连续 3天重复授粉 ;
( 3) 药剂处理: 分别用 0. 02%硼酸涂抹柱头
后授粉和用 40 mg· L- 1NAA涂抹柱头后授
粉。一个月后调查座果率。
花粉萌发及花粉管在柱头上的活动情况
的观察采用对草原樱桃与欧洲甜樱桃远缘杂
交及草原樱桃种内品种间杂交的 6个组合在
授粉后 2, 4, 8, 24, 32, 48, 72, 80, 96h r
分别取样 , 固定 , 脱色苯胺兰染色制片 , 在
01ympus BH- 2型多功能显微镜荧光系统
下观察 , 拍照。
2　结果与分析
2. 1　花粉生活力的鉴定
较高的花粉发芽率是保证正常授粉受精
的重要前提条件 , 试验结果表明: 不同品种
的花粉在其萌发过程中所需培养基的最佳条
件不同 , 品种间的花粉萌发能力也有一定的
差异。 品种红灯、 希望、 马克西莫夫斯卡娅
均在蔗糖浓度为 13%的培养基上发芽率最
高 , 发芽率 分别为 31. 50% , 39. 80%和
49. 50% , 佳红这个品种在蔗糖浓度为 15%
的培养基上发芽率最高 ,发芽率为 36. 50% ,
由此可以看出各供试品种花粉的发芽率均超
过 30% , 可以保证试验的正常进行。
2. 2　杂交座果率
为了使樱桃的远缘杂交获得成功 , 作者
采用了不同授粉方式和对柱头进行不同药剂
处理 , 一个月后对杂交座果率进行的调查结
果表明: 草原樱桃和欧洲甜樱桃种间杂交各
处理的座果率均为零 , 草原樱桃种内品种间
杂交平均座果率为 27% (表 1)
表 1　不同处理对樱桃种间杂交座果率的影响*
Table 1　 Ef fect of dif f erent treatments on fruit- set rates in
hybridization of cherry species
处理
Treatmen ts
重复授粉
Repeat pollination
两天
2 days
三天
3 days
老柱头授粉
Pollinating old s tigma
去雄当天
1st af ter emasculation
第二天
2nd day
第三天
3rd d ay
第四天
4th day
药剂处理
Chemicals
NAA
NAA
硼酸
B
对照
CK* *
授粉总花数
To tal pollinated f low ers
100 100 50 50 50 50 100 100 100
座果数
No. of set ted f rui ts
0 0 0 0 0 0 0 0 27
　　* 杂交组合: 马克西莫夫斯卡娅×红灯
* Hybridization combination: Makximofusk aya× Hongdeng
* * : 马克西莫夫斯卡娅×希望
* * : Mak ximofuskaya×Xiw ang
2. 3　不同杂交组合中花粉萌发的荧光观察
为了揭示樱桃种间杂交不亲和性的原
因 , 作者利用显微镜的荧光系统对希望×红
灯、希望×佳红、马克西莫夫斯卡娅×红灯、
马克西莫夫斯卡娅×佳红、 希望×马克西莫
夫斯卡娅、 马克西莫夫斯卡娅×希望 6个不
同组合的花粉在柱头上萌发和生长的情况做
了详细地观察 , 结果表明: 在希望×红灯组
·149·第 2期 睢　薇等: 草原樱桃与欧洲甜樱桃远缘杂交不亲和原因初探
合中 , 授粉后 2 h～ 8 h , 花粉在柱头上未萌
发 (图版 1) , 24h后有一部分萌发 , 但未进
入柱头 (图版 2) , 32 h后个别花粉管进入柱
头 (图版 3) , 48～ 96 h后均未见到花粉管继
续进入柱头 , 只有一些花粉管卷曲在柱头上
(图版 4) ,内部沉积胼胝质 ,阻止了花粉管进
一步伸长。在希望×佳红组合中 ,授粉后 2 h
～ 6 h未见花粉萌发 , 8h后个别花粉萌发 , 24
h时一部分花粉管进入柱头 , 还有一些卷曲
在柱头上 , 32 h～ 56 h花粉管逐渐伸入花柱 ,
72 h～ 96 h花粉管停于柱头中 , 末端产生胼
胝质 (图版 5, 6)。在马克西莫夫斯卡娅×红
灯组合中 , 授粉后 2 h～ 6 h花粉未萌发 , 8h
见到个别花粉萌发 , 花粉管伸长后在柱头表
面横向生长 (图版 7) , 没进入柱头 , 32 h观
察到一小部分花粉管进入柱头 , 48h～ 56h均
有花粉管伸入花柱 , 有的因末端沉积胼胝质
而停止生长 , 有的中部膨大 (图版 8)。在马
克西莫夫斯卡娅×佳红组合中 , 授粉后 2 h
～ 6 h时花粉未萌发 , 8 h时个别萌发 , 24 h
时一部分萌发 , 32 h～ 96 h花粉管伸长 , 但
大部分卷曲在柱头上 ,只有个别伸入柱头 ,伸
入的花粉管末端也沉积胼胝质。 在希望×马
克西莫夫斯卡娅组合中 , 授粉后 2 h～ 6 h花
粉未萌发 , 8 h个别花粉萌发 , 24 h大量花粉
管伸入柱头 , 48 h～ 96 h时花粉管在花柱中
继续伸长到达子房。在马克西莫夫斯卡娅×
希望组合中授粉后 2 h～ 6 h花粉不萌发 , 8 h
时一部分萌发 , 24 h～ 96 h时均观察到花粉
管大量萌发并伸入柱头 (图版 9) , 个别的已
进入子房接近胚珠。
由以上结果可以看出 , 草原樱桃与欧洲
甜樱桃种间杂交授粉时 , 少量花粉在柱头上
能够萌发 , 有的能伸入柱头 , 但花粉管多数
畸型 , 表现有扭曲 , 盘绕 , 横向生长或中部
膨大 , 有的花粉管在伸入花柱的过程中先端
沉积胼胝质而不能继续伸长而中途停止生
长 , 而草原樱桃种内品种间杂交授粉时 , 花
粉在柱头上能正常萌发 , 花粉管也能沿花柱
进入子房到达胚珠 , 完成其受精过程。
3　讨　论
　　通过本试验观察初步发现 , 草原樱桃与
欧洲甜樱桃远缘杂交不亲和的障碍是大部分
花粉不萌发或萌发后不能进入胚珠 , 有的不
能伸入柱头 , 有的在花柱中停止生长 , 这与
李文钿等人 ( 1986) 报道的胡杨与小叶杨远
缘杂交过程中 , 胡杨花粉在小叶杨柱头和花
柱中的行为有相同之处 , 该报导认为在花粉
管经花柱进入子房腔和达到胚囊各阶段都可
能因沉积胼胝质而停止生长 , 而在本试验中
没有观察到花粉管进入胚囊 , 可见草原樱桃
与欧洲甜樱桃杂交不亲和为受精前障碍 , 属
于孢子体和配子体双型不亲和〔 5〕。
从胼胝质反应方面来看 , 许多表现为杂
交不亲和的植物花粉管生长到一定长度都会
形成胼胝质塞 , 但如果末端沉积胼胝质 , 则
花粉管不能继续生长。 在本试验中欧洲甜樱
桃的花粉管中不仅形成胼胝质塞 , 而且在花
粉管先端也沉积了大量胼胝质 , 因而导致了
花粉管中途停止生长的不亲和现象。 胚胎学
研究中还发现 , 有些植物不仅花粉管中有胼
胝质反应 , 柱头及花柱接触的细胞也能发生
胼胝质反应〔6〕 ,这都是严重不亲和的表现。而
本试验中发现了花粉管的反应 , 没有发现柱
头及花柱上有胼胝质反应。
为了克服远缘杂交的不亲和性 , 减轻这
种反应 , 作者曾连续三年采用不同处理方法
进行了草原樱桃与欧洲甜樱桃远缘杂交 , 结
果座果率均为零 , 在 1995, 1996两年里 , 大
连农科所曾做过这些组合的反交也均未座
果 , 1997年为了进一步探讨克服远缘杂交不
亲和的问题 , 我们曾试图采取去雄后重复授
粉和不同时间进行授粉来减弱柱头识别蛋白
对花粉的选择性 , 以提高座果率 , 又以激素
和硼酸处理来促进花粉管的萌发与伸长 , 效
果均不理想 , 说明从目前结果来看 , 利用优
·150· 东　北　农　业　大　学　学　报 第 30卷
质的欧洲甜缨桃进行有性杂交途径来改良草
原樱桃是比较困难的 , 其不亲和性的主要原
因除了以上观察到的现象之外 , 还有一个主
要原因即遗传上的差异 , 细胞学资料〔7, 8〕表
明 ,草原樱桃为四倍体 ( 2 n= 32) ,而欧洲甜
樱桃大多为二倍体 ( 2 n= 16) ,因此选择合适
倍性的品种杂交成功可能性将会更大些 , 另
外 , 从起源进化的角度来看 , 草原樱桃可能
是起源于欧洲酸樱桃 ( C. vulgaris Mill ) ( 2n
= 32)实生后代〔9〕 ,因此选择优质的欧洲酸樱
桃品种与其杂交可能会提高杂交的亲和性。
参　考　文　献
〔1〕　睢薇等 . 草原樱桃开花习性研究 .北方园艺 , 1995,
( 3): 6～ 8
〔2〕 　睢薇等 . 适宜寒地栽培的樱桃新种类—— 草原樱桃
. 中国果树 , 1995 ( 4): 16～ 18
〔3〕　徐涵等 . 小叶杨、旱柳属间杂交实验胚胎学研究 .林
业科学研究 , 1990, ( 1): 28～ 33
〔4〕 　李文钿等 . 胡杨与小叶杨远缘杂交不亲和性的障碍
. 林业科学 , 1986, 22 ( 1): 1～ 8
〔5〕 　曾骧等 . 果树生理学 .北京农业大学出版社 , 1990
〔6〕　胡适宜等 . 被子植物胚胎学 . 高等教育出版社 , 1984
〔7〕 　 Crane, M . B. and A. G. Brow n. Incompatibi lit y
groups of cherries. Scien t. Hort. 1953～ 1954
( 11): 53～ 55
〔8〕 　 Schmidt H. Problems in interspecif ic h ybridi zation
and th e s election of dw arf roo ts tocks in ch erries. At i
II Conv egno del Ci liegio, V erona. 1972, 65～ 74
〔9〕 　 Way R D. Pl len incompatibi lit y groups of sw eet
cherry clones. Proc. Amer. Soc. Hort. Sci, 1968
( 92): 119～ 123
图版说明
1. 花粉未萌发 ; 2. 少量花粉萌发 ; 3.花粉管开始伸入
柱头 ; 4.花粉和盘绕在柱头上 ; 5, 6. 花粉管末端形成胼胝
质 ; 7. 花粉管在柱头上横向生长 ; 8. 花粉管中部膨大 ; 9.
花粉管大量萌发并进入柱头。 (图 1- 8为草原樱桃与欧洲
甜樱桃属间杂交花粉管生长情况 , 图 9为草原樱桃品种间
杂交花粉管生长情况 )。
Explanation of plates
1. No pollen germina ting; 2. A few
pollens germina ting; 3. Po llen tubes
beginning to penetrating into sty les; 4.
Pollen tubes crosswise on stigma; 5, 6.
Callo si ty accumula ting at end o f pollen
tubes; 7. Pollen tubes g row ing horizontally;
8. Pollen tubes sw el ling; 9. Many po llens
germina ting and penetra ting into styles.
( Fig1- 8 show ed hybridiza tion betw een C.
fruticosa and C. av ium. Fig 9 show ed
hybridization between varieties in C.
fruticosa )
·151·第 2期 睢　薇等: 草原樱桃与欧洲甜樱桃远缘杂交不亲和原因初探
图版　草原樱桃与欧洲甜樱桃远缘杂交花粉管行为
Plate　 Growth behaviorin distant hybridization between Cerasus furt icosa and C. avium
·152· 东　北　农　业　大　学　学　报 第 30卷
PRELIMINRY STUDIES ON DISTANT CROSS-
INCOMPATIBILITY BETWEEN CERASUS
FRUTICOSA PALL. ANDC. AVIUML.
Sui Wei Ding Xiaodong Huo Junwei Chi Huimei
(No rth east Ag ricul tu ral Univ ersi ty, Harbin 150030, PRC)
ABSTRACT
　　 In this paper , observa tion w as conducted on pollen germination and g row th behavio r in
distant hybridization between Cerasus f ruticosa and C . avium and hybridiza tion betw een
va rieties inC . f ruticosa through f luo rescent light system of microscope. Th e resul ts show ed
that po llens could no rmally germinate and pol len tubes could reach ova ry th rough sty le to
completed fertili za tion in int raspeci fic hybridization inC . f rut icosa . The average f ruit- set
ra te was 27% . How ever, only did a few po llen germinate in inter- speci fic hybridization
betw een Cerasus f rutico sa andC . avian and many pollen tubes a re crosswise on stigma and
couldn t penetrated into style. Although a few pollen tubes entered, they couldn t continue
to g row due to accumula tion of ca llosi ty in pollen tubes. In v iew of above- mentioned
resul ts, the i rregula r g row th of pollen was the main reason to cause the incompatibi li ty of
distant hybridization betw een Cera sus fruticosa andC . avium .
KEY WORDS: cherry , distant hybridiza tion, incompatibility, pol len behavio r
第一作者简介: 睢薇 , 女 , 44岁 , 东北农业大学农学院园艺系高级实验师 , 现从事果树
栽培、 育种实验教学及小浆果育种科研工作。
·153·第 2期 睢　薇等: 草原樱桃与欧洲甜樱桃远缘杂交不亲和原因初探