全 文 ：第 !" 卷 第 # 期
$ % & % 年 # 月
林 业 科 学
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/012!"!+02#
’345!$ % & %
连翘授粉受精过程的观察!
刘红霞&6 任士福&6 张成合&6 刘6铭$
"&2河北农业大学6保定 %8&%%&# $2石家庄中药材研究所6石家庄 %>%%>&$
摘6要!6为探索连翘自然结果率较低的原因!以长花柱和短花柱 $ 种类型的连翘为材料!采用荧光显微和石蜡切
片技术!对自花授粉和杂交授粉的授粉受精过程进行研究% 结果表明& 在自花授粉的情况下!授粉后 !< D!长花柱
连翘的花粉管刚开始进入花柱!短花柱连翘的花粉管已到达花柱的中部!但此后花粉管生长速度均很慢!仅后者有
极少数胚珠受精!前者则未见胚珠受精的现象# 在 $ 种类型连翘相互授粉的情况下!以长花柱连翘为母本!授粉后
&"< D 花粉管进入胚珠!以短花柱连翘为母本!授粉后 &$% D 花粉管即进入胚珠!但二者完成受精作用均在授粉后
&< 天左右%
关键词&6连翘# 授粉# 受精# 花粉管# 花粉
中图分类号! ’8&<2!8666文献标识码!-666文章编号!&%%& =8!<<#$%&%$%# =%%!> =%>
收稿日期& $%%# =%< =&&# 修回日期& $%&% =%$ =$!%
基金项目& 国家发改委中药材扶持项目"$%%"?-)%"-&7 =%7$ # 河北省教育厅项目"$%%8!"!$ %
!任士福为通讯作者%
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89/’(-.’&6+’(,#)94% ,;,D"1,% ITLE IJ40OSLES(DIE3T3J3RIUIE341LES! XHSISTX3LOIEFOLS3IT10ZELSHOL1P5)E 0OR3OS0
3[410O3SD3O3LT0E 0N10ZUL4TH13T3SIEF! SD310EFLER TD0OSTSP13SP430N+’(,#)94% ,;,D"1,% Z3O3HT3R N0O0XT3OVIEF
401IELSI0E LER N3OSI1IQLSI0E IE T31NY401IELSI0E LER UO0TTY401IELSI0E XPN1H0O3TU3EU3JIUO0TU04PLER 4LOLNIE T1IU3
S3UDEIoH3T5,D3O3TH1STTD0Z3R LTN010ZT& HER3OSD3U0ERISI0E 0NT31NY401IELSI0E! LN3Z0N4013E SHX3TU0H1R 3ES3OSD3
TSP13ULEL1IE 10EFLER TD0OSTSP13+O,;,D"1,% IE !< D LNS3O401IELSI0E! XHSE0N3OSI1IQ3R 0VH13ZLT0XT3OV3R H1SIJLS31PIE
SD3N0OJ3OLER N3Z0NN3OSI1IQ3R 0VH133[ITS3R IE SD31LS3O5cER3OSD3U0ERISI0E 0NUO0TTY401IELSI0E X3SZ33E SD310EFLER
TD0OSTSP13+O,;,D"1,%! SD3EHJX3O0N4013E SHX3ZLTJ0O3LER SD3FO0ZSD ZLTNLTS3OSDLE SDLS0NT31NY401IELSI0E5,D3
4013E SHX3FO0ZIEFIES0SD30VH13S00h LX0HS&"< D LNS3O401IELSI0E IE SD310EFTSP13LER LX0HS&$% D IE SD3TD0OS0E35)S
E33R3R LX0HS&< RLPTS0LUU0J41ITD SD3N3OSI1IQLSI0E IE SD3X0SD TSP13SP435
:); <"(=/&6+’(,#)94% ,;,D"1,%# 401IELSI0E# N3OSI1IQLSI0E# 4013E SHX3# 4013E
66连翘 "+’(,#)94% ,;,D"1,%$为木犀科 "e13LU3L3$
连翘属"+’(,#)94%$落叶灌木"王瑞华!$%%8$!我国产
于河北’山西’陕西’山东’安徽西部’河南’湖北和四
川等地!除华南地区外!其他各地均有栽培!日本也
有栽培 "裴红宾等!$%%"# 中国科学院 /中国植物
志0编辑委员会!&##$$% 连翘不仅是重要的经济树
种!也是传统的中药材!其果实具有清热解毒!散结
消肿!利尿排石等功效 "朱小强等!$%%>$% 连翘自
然结实率低!果实品质差!已不能满足药用的需求%
目前!国内外对连翘的研究主要以化学成分和药理
学作用为主 "国家药典委员会!$%%># 李发荣等!
$%%!# 邱娟等! $%%8# 王娅丽等! $%%"# 张玲等!
&#### 赵咏梅等!$%%>$!在生殖生物学方面!除李进
宇等"$%%"$对连翘花的结构’陈旭辉等"$%%"$对连
翘的花芽分化及发育进行了观察研究外!迄今对于
连翘的授粉受精过程的研究尚未见报道% 本研究以
长花柱和短花柱 $ 种类型的连翘为试材!对自花授
粉和杂交授粉条件下的授粉受精过程及各阶段持续
的时间进行了观察!旨在找出连翘结实率低的一些
原因!为连翘栽培和育种工作提供参考%
&6材料与方法
>D>?材料
供试材料为长花柱类型和短花柱类型的连翘!
均取自河北省井陉县苍岩山镇洞阳坡连翘种植
基地%
林 业 科 学 !" 卷6
>DF?方法
$%%< 年 7 月中旬(! 月下旬选取生长健壮’发
育良好的连翘树! 在开花前 $ 天!选取大小一致的
花蕾!人工去雄!套袋隔离% 于开花当天!取新鲜花
粉分别进行自花授粉 "长花柱植株自交!短花柱植
株自交$和杂交授粉"长花柱类型 d短花柱类型’短
花柱类型 d长花柱类型$!授粉后立即套袋!并挂牌
标记%
授粉后 & _&$ D!每 $ D 取样 & 次# 授粉后 $! _
&"< D!每 $! D 取样 & 次# 授粉后 < _&> 天!每天取
样 & 次# 授粉后 &" _7% 天!每 7 天取样 & 次% 取样
后立即放入 B--"甲醛q冰醋酸q8%j乙醇 i>q"q
<#$固定液中固定%
授粉后 &"< D 以前的材料用 < J01).=& +Le9
软化 " D!蒸馏水冲洗干净!放入苯胺蓝溶液"%2&j
苯胺蓝 a%2%&j磷酸二氢钾$染色 $ D!整体压片%
在 -[I0Th04 !% 型荧光显微镜下观察花粉粒萌发和
花粉管伸长情况!采用自动影像采集系统照相%
授粉后 !< D _7% R 的材料用酒精系列脱水’二
甲苯透明’常规石蜡切片法切片!切片厚度 < _&%
’J!铁钒 =苏木精染色!固绿对染!在 -[I0Th04 !%
型显微镜下观察花粉管进入胚囊及受精过程!记录
从授粉到受精所需时间%
$6结果与分析
FD>?自交和杂交花粉萌发及花粉管生长的比较
荧光显微镜观察表明!以长花柱连翘为母本的
授粉组合"长’ d短($!授粉后 ! D!花粉在柱头上
开始吸水膨胀!有少量花粉萌发"图 &Y&$!花粉管从
其中 & 个萌发孔中伸出# 授粉后 " D!萌发的花粉数
明显增多"图 &Y$$!花粉管经乳突细胞开始进入柱
头# 授粉后 !< D!花粉管已穿过柱头开始进入花柱!
此时在花粉管中可见环状的胼胝质塞"图 &Y7$# 授
粉后 8$ D!花柱内已有大量花粉管!有的已达花柱的
中部"图 &Y!$# 授粉后 #" D!少数花粉管已达花柱基
部!开始进入子房"图 &Y>$!进入子房腔内的花粉管
沿中轴胎座表面向胚珠的珠孔方向生长"图 &Y"$#
授粉后 &"< D!花粉管开始进入胚珠"图 &Y8!<$%
与长花柱型连翘为母本的授粉组合"长’ d短
($相比!短花柱型连翘为母本的授粉组合"短’ d
长($!花粉萌发较早!授粉后 $ D 花粉即开始萌发!
!< D 花粉管已到达花柱中部!8$ D 开始进入子房!
#" D 到达子房底部!&$% D 即开始进入胚珠%
连翘自花授粉"长’ d长(和短’ d短($!花
粉萌发’生长都缓慢!长花柱连翘自花授粉后 &$ D
才有少量花粉开始萌发"图 &Y#$!授粉后 !< D!柱头
上产生大量胼胝质!花粉管开始停止生长 "图 &Y
&%$% 短花柱连翘自花授粉后 &% D 少量花粉开始萌
发!授粉后 #" D!极少数花粉管萌发伸长至花柱"图
&Y&&$!&$% D 开始进入子房"图 &Y&$$!授粉后 &!! D
极个别胚珠有花粉管进入%
FDF?连翘雌配子体的发育类型
石蜡切片观察表明!连翘的雌配子体发育类型
为蓼型!授粉后 #" D 胚珠内的雌配子体已经发育为
成熟胚囊% 胚囊珠孔端为卵器!$ 个助细胞位于同
一平面!染色较深"图 $Y&$!卵细胞核呈球形!核中
染色质分布均匀!有一明显核仁!卵细胞与助细胞呈
三角形排列# 中央细胞体积较大!$ 个极核或横向
排列或纵向排列!受精前 $ 个极核有的已融合成 &
个次生核"图 $Y$$!其内有一大核仁!有的则仍保持
$ 极核状态"图 $Y7$% 中央细胞的细胞质沿胚囊壁
分布!联系卵器与次生核% 成熟胚囊时期 7 个反足
细胞已经退化!只留下一些残留物"图 $Y!$%
FDC?连翘杂交授粉的受精过程
石蜡切片观察表明!长花柱连翘为母本 "长
’ d短($或短花柱连翘为母本"短’ d长($的受
精过程基本一致% 授粉后 &< 天!花粉管进入胚囊!
释放内容物质和 $ 个精细胞"图 $Y>$% 精子呈椭球
形!染色较深!其中 & 个精细胞向卵细胞移动!贴合
于卵细胞的一侧"图 $Y"$!另 & 个精子向极核移动
"图 $Y8!随后精核进入卵细胞!卵核较浅!精核较深!接着精
核和卵核融合形成合子"图 $Y&&$!合子经过休眠期
后开始纵向伸长成为细长的指状"图 $Y&$$#同时另
& 个精子与中央细胞融合形成胚乳细胞 "图 $Y&7!
&!$!胚乳细胞经有丝分裂形成次生胚乳核 "图 $Y
&>!&"$%
FDG?连翘自花授粉的受精过程
石蜡切片观察表明!自花授粉后 &< 天!长花柱
连翘未见有花粉管进入的胚囊!与荧光显微镜观察
的结果一致# 授粉后 $& 天!胚囊内的卵细胞’中央
细胞及助细胞已经退化消失 "图 $Y&8$# 授粉后 $!
天!胚珠萎缩!胚囊已成为空腔"图 $Y&<$!胚囊壁细
胞也开始变褐!死亡"图 7Y&$% 短花柱连翘授粉后
$8 天!子房内可见有极少数受精膨大的胚珠"图 7Y
$!7$!表明短花柱连翘的自交不亲和程度较长花柱
的弱%
"!
6第 # 期 刘红霞等& 连翘授粉受精过程的观察
图 &6长花柱和短花柱连翘授粉后的荧光显微照片
BIF5&6,D3N1H0O3TU3EU3JIUO0TU04P4D0S00NSD310EFLER TD0OSTSP13SP430N+O,;,D"1,% HT3R N0OUO0TTY401IELSI0E
&2长 d短授粉后 ! D 有少量花粉萌发# $2长 d短授粉后 " D!大量花粉萌发# 72长 d短授粉后 !< D!花粉管进入花柱# !2长 d短授粉后
8$ D!花粉管在花柱中集中成束# >2长 d短授粉后 #" D!花粉管开始进入子房# "2长 d短授粉后 &$% D!花粉管向珠孔方向生长# 82长 d
短授粉后 &"< D!花粉管进入胚珠# <2花粉管进入其中 & 个胚珠# #2长 d长授粉后 &$ D!极少量花粉萌发# &%2长 d长授粉后 !< D!柱头上
产生大量胼胝质!花粉管停止生长# &&2短 d短授粉后 #" D!极少量花粉管伸长进入花柱# &$2短 d短授粉后 &$% D!极少量花粉管开始进
入子房%
&2-1IS134013E F3OJIELSI0E LNS3O10EFLER TD0OSTSP13SP43+O,;,D"1,% 401IELSI0E# $2-10S0N4013E F3OJIELSI0E LNS3O10EFTSP13SP43LER TD0OSTSP13
SP43+O,;,D"1,% 401IELSI0E " D# 72f013E SHX33ES3OTTSP13LNS3O10EFTSP13SP43LER TD0OSTSP13SP43+O,;,D"1,% 401IELSI0E !< D# !2f013E SHX3
U0EU3ESOLSI0E IES0X3LJIE TSP13LNS3O10EFTSP13SP43LER TD0OSTSP13SP43+O,;,D"1,% 401IELSI0E 8$ D# >2f013E SHX33ES3OT0VLOPLNS3O10EFTSP13
SP43LER TD0OSTSP13SP43+O,;,D"1,% 401IELSI0E #" D# "2f013E SHX3FO0ZTS00VH13LNS3O10EFTSP13SP43LER TD0OSTSP13SP43+O,;,D"1,% 401IELSI0E
&$% D# 82f013E SHX33ES3OT0VH13LNS3O10EFTSP13SP43LER TD0OSTSP13SP43+O,;,D"1,% 401IELSI0E &"< D# <2f013E SHX33ES3OT0E30VH13IE 0VLOP#
#2.3TT4013E F3OJIELSI0E LNS3OT31NY401IELSI0E IE 10EFTSP13SP43+O,;,D"1,%# &%2’SIFJL4O0RHU3R L10S0NUL10T3! 4013E SHX3TS0443R FO0ZIEF#
&&2.3TT4013E SHX33ES3OTSP13LNS3OT31NY401IELSI0E IE TD0OSTSP13SP43+O,;,D"1,%# &$2.3TT4013E SHX33ES3O0VLOPLNS3OT31NY401IELSI0E IE TD0OS
TSP13SP43+O,;,D"1,%5
8!
林 业 科 学 !" 卷6
图 $6长花柱和短花柱连翘授粉后的石蜡切片照片
BIF5$6,D34LOLNIE T1IU34D0S00NSD310EFLER TD0OSTSP13SP430N+O,;,D"1,% HT3R N0OUO0TTY401IELSI0E
&2卵器!染色较深# $2次生核# 72极核# !2残存的反足细胞及次生核# >2花粉管进入胚囊释放 $ 个精细胞及内
容物# "2卵核内出现 & 深 & 浅 $ 核仁# 82& 精细胞向次生核移动# <2& 精细胞向极核移动# #2& 精核移动到距极
核较近的位置# &%2& 精核贴合于次生核处# &&2短棒状合子# &$2细长的指状合子# &727 细胞胚乳# &!2$ 细胞胚
乳# &>2次生胚乳核# &"2次生胚乳核# &82自花授粉后残存的助细胞# &<2空胚囊%
&2*FFL44LOLSHT! TSLIE3R R3343O# $2’3U0ERLOPEHU13HT# 72f01LOEHU13HT#!2G3TIRHL1LESI40RL1U31LER T3U0ERLOP
EHU13HT# >2f013E SHX33ES3OT0VH13S0O313LT3SZ0T43OJU31LER EHSOI3ES# "2*FFL44LOLSHTL443LO3R RLOh EHU13HTLER
1IFDSEHU13HT# 82-T43OJU31S0ZLOR T3U0ERLOPEHU13HT# <2-T43OJU31J0VIEFS0401LOEHU13HT# #2-T43OJU31J0VIEF
S0401LOEHU13HTE3IFDX0HOIEF# &%2-T43OJU31LSLUDIEFT3U0ERLOPEHU13HT#&&2’D0OSO0RY1Ih3QPF0S3# &$2BIE3QPF0S3#
&72,DO33U313ER0T43OJ# &!2,Z0U313ER0T43OJ# &>2 ’3U0ERLOP3ER0T43OJ EHU13HT# &"2 ’3U0ERLOP3ER0T43OJ
EHU13HT# &82G3TIRHL1TPE3OFIR LNS3OT31NY401IELSI0E# &<2*J4SP3JXOP0TLU5
6第 # 期 刘红霞等& 连翘授粉受精过程的观察
图 76长花柱和短花柱连翘授粉后的胚珠切片
BIF576,D30VH13T1IU30NSD310EFLER TD0OSTSP13SP430N+O,;,D"1,% HT3R N0OUO0TTY401IELSI0E
&2连翘子房内的胚珠萎蔫# $2只有 & 个胚珠受精膨大!其余胚珠萎蔫# 72子房内其中 & 个胚珠萎蔫%
&2MI1SIEF0VH130N0VLOPIE +O,;,D"1,%# $2eE1P0E30VH13N3OSI1IQLSI0E LER 3E1LOF3J3ES! 0SD3O0VH13ZIS1IEF#
72-0VH13ZI1SIEFIE 0VLOP5
76讨论与结论
被子植物双受精的识别是多位点的!可分为花
粉与柱头’花粉管与花柱及雌雄配子之间 7 个层次!
任何一个部位不能识别都会导致生殖障碍"王文和
等!$%%8$% 本研究表明!长花柱连翘自花授粉后!
少量花粉管能够进入花柱内!但生长速度缓慢!最后
在花柱中停止生长# 短花柱连翘自花授粉!花粉萌
发后花粉管虽然生长缓慢!但最终有极少数胚珠受
精% 由此可以推测!连翘无论是长花柱类型还是短
花柱类型均是自交不亲和的!但短花柱连翘的不亲
和程度较长花柱类型弱!这可能与短花柱连翘的花
柱较短花粉管更容易穿过花柱进入子房有关% 连翘
的这种自交不亲和性可能是造成连翘自然结实率低
的一个重要原因%
在 $ 种花柱类型连翘相互授粉的情况下!授粉
后 &"< D 花粉管开始进入珠孔!但进入胚囊释放精
细胞和内容物的时间却是在授粉后 &< 天% 分析其
原因!可能是其珠心组织较厚所致% 据研究!珠心组
织的厚度在不同植物类型间存在着很大差异!珠心
组织较薄的胚珠!花粉管可以很快进入胚囊!但珠心
较厚的胚珠!花粉管通过厚实的珠心组织常常需要
较长的时间"陆时万等!&##&$% 另外!花粉管进入
胚囊’完成受精作用所需的时间与基因型有关!如苹
果"F%/;,D;54/%$由传粉到受精的时间为 > 天!栎
属"E;"(.;,$植物则需长达 & 年或 & 年多!而棉花
"V’,,#D4;5$仅需 &> _7$ D!水稻"R(#Q% ,%)43%$ &2>
D!小麦"L(4)4.;5%",)43;5$ & D% 此外!温度’花粉生
活力的高低’花粉数量的多少等也都是影响花粉管
生长速度的因素"曹慧娟!&##$$%
长花柱连翘或短花柱连翘自花授粉结实率极
低!若单独栽植长花柱或短花柱连翘!几乎只开花不
结果"党建昌等!$%%7# 朱小强等!$%%!$% 所以!在
连翘种植过程中必须将 $ 种植株混栽!以提高结
实率%
参 考 文 献
曹慧娟5&##$2植物学5$ 版5北京& 中国林业出版社! &>" =&><5
陈旭辉!江6莎!李一帆!等5$%%"2连翘花芽分化及发育的初步研
究5园艺学报!77"$$ & !$" =!$<5
党建昌!章金刚5$%%72连翘生产技术标准化操作规程" ’ef$5中药
研究与信息!>"#$ &$& =$75
国家药典委员会5$%%>2中华人民共和国药典&一部5北京&化学工业
出版社!&&8 =&&<5
李发荣!段6飞!杨建雄5$%%!2中药连翘及连翘叶中连翘苷含量的
比较研究5西北植物学报!$!"!$ &8$> =8$85
李进宇!张志翔!尹五元!等5$%%"2连翘花的结构与繁育系统研究5
西北植物学报! $""<$ &&>!< =&>>75
陆时万!徐祥生!沈敏健5&##&2植物学&上册5$ 版5北京& 高等教育
出版社! $7&5
裴红宾!高凤琴5$%%"2连翘在山西的立地范围及其开发利用价值5
北方园艺!"$$ & #< =##5
邱6娟!杨6晨!杨建雄5$%%82连翘叶中苷类成分#的体外抗氧化
作用研究5陕西理工学院学报!$7"$$ &>7 =>85
王文和!王树栋!赵祥云!等5$%%82百合远缘杂交花粉萌发及花粉管
生长过程观察5西北植物学报!$8"#$ & &8#% =&8#!5
王瑞华5$%%82连翘栽培技术5北方园艺!"&$$ & &<75
王娅丽!杨建雄!柴渭莉5$%%"2连翘叶中连翘苷类成分的提取工艺
研究5西北药学杂志!$&"&$ &# =&%5
张6玲!单卫华!时延增5&###2青翘和老翘中连翘苷的含量测定5
中国现代应用药学杂志!&""&$ & !> =!"5
赵咏梅!李发荣!杨建雄5$%%>2连翘苷对营养性肥胖小鼠减肥作用
的研究5陕西中医!$"""$ &"%$ ="%75
中国科学院/中国植物志0编辑委员会5&##$2中国植物志& "& 卷5
北京& 科学出版社!!75
朱小强!王6斌5$%%>2施肥对连翘增产效果的试验研究5林业科
技!7%">$ & >" =>85
朱小强!魏歌龙!黄6霞5$%%!2连翘 W@f栽培技术研究5陕西农业
科学!"!$ &<% =<$2
!责任编辑6徐6红"
#!