全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
核 农 学 报 2010, 24 (1) : 0046～0049
Journal of N uclear Agricultura l Sciences
文章编号 : 100028551 (2010) 0120046204
空间诱变甜椒后代的花粉粒超微结构观察
郭亚华 1 谢立波 1 黄凤兰 2 刘录祥 3 王 雪 1 高永利 1
(1. 黑龙江省农业科学院园艺分院 ,黑龙江 哈尔滨 150069; 2 . 内蒙古民族大学生命科学学院 ,内蒙古 通辽 028000;
3. 中国农业科学院作物科学研究所 /国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程 ,北京 100081)
摘 要 :本文用空间诱变后经连续 4代自交授粉获得的变异体 ( SP06231 )和其对照 L06230为材料 ,评估材料
的花粉生活力和扫描电镜下的花粉粒超微结构。结果发现 :与对照相比 ,部分花粉粒表面附有不确定颗
粒物 ,同时一部分花粉粒形状发生变异。研究认为空间环境条件可以导致甜椒后代植株花粉粒的超微
结构发生改变。
关键词 :甜椒 ;空间环境 ;花粉粒 ;超微结构
O BSERVATIO N O N POLLEN GRA IN O F SW EET PEPPER
( Capsicum annuum L. ) O FFSPR INGS AFTER SPACE FL IGHT
GUO Ya2hua1 X IE L i2bo1 HUANG Feng2lan2 L IU Lu2xiang3 WANG Xue1 GAO Yong2li1
(1. Horticu ltura l Sub2Academ y, Heilongjiang Academ y of Agricu ltura l Sciences, Harbin, Heilongjiang 150069;
2 . School of L ife Science, InnerM ongolia U niversity for N ationalities, Tongliao, InnerM ongolia 028000; 3. The N ational Key Facilities
for Crop Genetic Resources and Im provem ent / Institu te of C rop Sciences, Chinese A cadem y of Agricu ltura l Sciences, B eijing 100081)
Abstract: The mutant SP06231 , which was obtained by the four generations of continuous self pollination, and its control
L06230 were used as materials in this study. The experiment was conducted to study the viability and ultrastructure of
pollen grains by scan electron m icroscopy. compared to the control, the surface of parts of pollen grains had uncertain
particulate matter, and the shape of pollen also changed. These results indicated that space environment could cause the
changes of pollen grain of sweet pepper offsp ring.
Key words: sweet pepper; space environment; pollen grain; ultrastructure
收稿日期 : 2009205214 接受日期 : 2009206215
基金项目 :国家 863 (2007AA100104) ,国家科技支撑计划 (2008BAD97B06) ,航天育种工程项目 (2006HT20012) ,农业部农业公益性行业科研专
项 (200803034) ,黑龙江省自然基金重点项目 ( ZD200818201) ,黑龙江省自然基金项目 (C200943)
作者简介 :郭亚华 (19532) ,女 ,黑龙江哈尔滨人 ,研究员 ,主要从事植物育种和生物技术工作。E2mail: guoyahua@ sina. com
通讯作者 :谢立波 (19732) ,女 ,黑龙江哈尔滨人 ,副研究员 ,主要从事空间育种工作。E2mail: xielibo215@ sina. com
黄凤兰 (19732) ,女 ,内蒙古通辽人 ,副教授 ,主要从事植物分子生物技术工作。E2mail: huangfenglan2008@126. com 太空是具有磁场、离子、射线等条件的特殊环境 ,其复杂的环境条件为作物的遗传改良提供了基础和可能 [ 1 ]。但太空生物学因发展时间较短 ,尽管利用空间诱变育种技术 ,获得了一系列具有优良性状的作物种质、品种或品系 [ 2～8 ] ,但大多是针对作物的产量、品质、形态等方面进行研究 [ 9～13 ]。甜椒 (Capsicum annuum L1)是一种重要的蔬菜作物 ,无论是作为鲜食还是加工产品 ,在蔬菜生产中都具有重要的地位。利用空间诱变育种技术已经培育出一 系列优良的甜椒品种 [ 14～16 ]。本研究以经 4代选择后的甜椒花粉为主要研究材料 ,利用扫描电镜技术对其进行超微结构观察 ,欲明确花粉超微结构的变化特点 ,从而为系统研究空间环境对甜椒的诱变机理奠定基础。1 材料与方法111 试验材料自交系甜椒种子 (L06230 )搭载 2002年第十八颗返
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1期 空间诱变甜椒后代的花粉粒超微结构观察
地卫星进行空间诱变 ,空间飞行 18d,飞行高度为 200
～350km,返地后种植 ,经连续 4代自交授粉获得的变
异体 SP06231为本试验的主要材料 ,材料 L06231为对照。4
代自交的变异体 SP06231和对照 L06230的植物学特点
见表 1。
表 1 SP06231与对照 L06230的植物学特征
Table 1 Botanic characters of SP06231 and
its control L06230
材料
material
单果重
weight of
simp le
fruit
( g)
发芽率
germ ination
rate
( % )
株高
p lant
height
( cm)
茎粗
thickness
( cm)
第一开花
节位
first
flower
node
始花时间
flowing
time
L06230 12016 85 8312 7616 812 7月 4日
SP06231 12010 94 7116 6418 8 6月 29日
112 方法
11211 花粉生活力测定 花粉生活力的测定采用过
氧化物酶测定法。在植株盛花期 ,取即将开放的花蕾
(保证花粉的成熟 ) ,立即挑出花粉于载玻片上 ,滴入
少量染色液 ,小心搅匀 ,盖上盖玻片 , 3～4m in后在光
学显微镜下检查 ,有生活力的花粉呈红色或玫瑰色 ,无
生活力的花粉为黄色或无色。连续观察 3～5个视野 ,
以确定具有生活力的花粉百分率 ,取平均值并观察照
相。
11212 花粉粒的电镜观察 取即将开放的花蕾 ,加入
1%的戊二醛 ,使花蕾沉入固定液 ,固定 24h后 ,用磷
酸缓冲液清洗 2～3次 ,后于丙酮溶液中脱水 ,再加入
醋酸异戊酯 ,在临界点干燥、粘样、镀金 ,置于 S24700N
扫描型电镜下观察花粉个体形状、纹饰、极面观、赤道
观 ,并照相 ,连续观察 3～5个视野 ,统计异常花粉的比
例取平均值。
2 结果与分析
211 花粉生活力及光学电镜下的超微结构
花粉生活力的测定 (表 2)表明 ,对照 L06230的花粉
生活力为 51183% ,变异体 SP06231的花粉生活力为
43130%。可以看出变异体的花粉生活力有所下将 ,较
对照下降了 8153%。
表 2 变异体和对照的花粉生活力
Table 2 V iability of pollen of variation and control
材料
material
有生活力的
花粉粒数
No1 of pollen
grain having
viability
无生活力的
花粉粒数
No1of pollen
grain
no viability
有生活力的
花粉粒百分率
percentage of
pollen grain
viability( % )
L06230 113 105 51183
SP06231 126 165 43130
图 1为光学显微镜下的花粉粒 ,对照 L06230和变异
体 SP06231中大部分的花粉粒形态饱满 ,染色后颜色较
深 ,但从图 1也可看出 ,变异体 SP06231的花粉粒中有部
分花粉粒形态皱缩 ,干瘪 ,成为无生活力的花粉粒。
图 1 光学显微镜下 L06230 (A) 和 SP06231 (B)的花粉粒形态 (100 ×)
Fig. 1 Pollen grain of L06230 (A ) and SP06231 (B) under light m icroscope (100 ×)
A: L06230的花粉粒 ; B: SP06231的花粉粒
A: Pollen grain of L06230 ; B: Pollen grain of SP06231
212 扫描电镜下的花粉超微结构
对变异体 SP06231和对照 L06230的花粉粒进行扫描电
镜观察 ,结果见图 2。结果显示 ,对照及大部分变异体
的花粉粒为中等大小 ,表面纹饰为细的颗粒状 ,极面观
为三角形 ,具有三条长的萌发空沟 ,萌发孔分别位于极
面观的 3个角上 ,排列均匀 ,花粉粒整体呈均匀对称
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核 农 学 报 24卷
图 2 L06230和 SP06231花粉粒的超微结构
Fig. 2 U ltra structure of pollen grain of L06230 and SP06231
1: L06230花粉粒 ; 2: SP06231花粉粒 ; 3: L06230的花粉粒赤道观 ; 4: SP06231的花粉粒赤道观 ; 5: L06230的花粉粒纹饰 ;
6: SP06231的花粉粒纹饰 ; 7: L06230的花粉粒极面观 ; 8: SP06231的花粉粒极面观 ; 9: SP06231的四边形花粉粒
1: Pollen grain of L06230 ; 2: Pollen grain of SP06231 ; 3: Pollen grain of L06230 in equator view;
4: Pollen grain of SP06231 in equator view; 5: Exine of L06230 ; 6: Exine of SP06231 ; 7: Pollen grain of L06230 in polar view;
8: Pollen grain of SP06231 in polar view; 9: Quadrigonal pollen grain of SP06231
状。花粉粒的赤道观为近球形 ,萌发孔均匀地分布在
赤道面上 ,其孔盖呈长方形 ,且大而突出 ,表面粗糙。
所有的对照及大部分变异体的花粉粒都呈均匀的
对称状。但部分变异体的花粉粒出现多型性现象 ,如
有极面观呈四方形的花粉粒出现 ,同时花粉粒表面附
着不确定的细小颗粒物。经过统计 ,突变体 SP06231花
粉的变异率为 1192%。这说明空间诱变后甜椒后代
的花粉粒形态发生了改变。
3 讨论
花粉在植物进化过程中具有其保守性 ,变异程度
往往是植物的进化标志 [ 8 ]。本研究发现 :经空间诱变
后部分花粉形态由三角形变为四角形 ,而在经空间诱
变后的辣椒第 4代中也出现了该现象 (另文报道 ) ,所
以从保守型的花粉解剖结构的变化 ,也进一步说明了
空间环境可改变甜椒的遗传特性 ,但是统计发现突变
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体花粉的变异率为 1192% ,是否是导致变异体发生变
异的直接原因还需要进一步研究。
空间环境可以诱导甜椒花粉粒的超微结构发生改
变 ,因此应该把空间诱变作为培育甜椒优良品种或品
系的一种重要方法。
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(责任编辑 王媛媛 )
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