全 文 ：第 v|卷 第 t期
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林 业 科 学
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落叶松种间交配结实力变异和自交衰退的研究
贾桂霞
k北京林业大学园林学院 北京 tsss{vl
杨俊明
k河北省林业科学研究院 石家庄 sxssytl
沈熙环
k北京林业大学生物学院 北京 tsss{vl
摘 要 } 落叶松种间杂交的结实率普遍较高 o但不同种之间有一定差异 o其中日本落叶松与兴安落叶松交配
结实率最低 ∀种内自由授粉和自交的对比试验显示 o空粒种子产生的主要原因是自交 ∀本文讨论了自交不孕
无性系的可能利用途径 ∀在不同交配组合下研究了华北落叶松捕捉花粉的过程 o确定在传粉期花粉和雌性生
殖器官存在一定的相互作用 o但无特异性 ∀传粉后约 w周 o珠心顶端破裂 o分泌物进入珠孔道 o并与珠被分泌
物共同作用于花粉 o使花粉向珠心移动 ∀组织化学分析表明 o从传粉到受精期间 o蛋白质的分布发生区域性变
化 o传粉期蛋白质几乎分布于整个胚珠 o而在受精期则主要集中在颈卵器之上的珠心组织中 ∀初步确定在花
粉萌发和受精期 o华北落叶松中存在花粉识别与选择系统 ∀
关键词 } 落叶松 o种间杂交 o自交衰退 o花粉识别
收稿日期 }usst p sy p u| ∀
基金项目 }国家自然科学基金资助项目kv||zsyuvl ∀
ς ΑΡΙΑΤΙΟΝ ΙΝ ΦΡΥΙΤΙΝΓ ΑΒΙΛΙΤΨ ΟΦΙΝΤΕΡΣΠΕΧΙΦΙΧ ΧΡ ΟΣΣΙΝΓ
ΑΝ∆ ΜΕΧΗΑΝΙΣΜ ΟΦ ΣΕΛΦ2∆ΕΠΡΕΣΣΙΟΝ ΙΝ ΛΑΡΙΞ
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k Ηεβει Φορεστρψ Ρεσεαρχη Ινστιτυτε Σηιϕιαζηυανγ sxssytl
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Αβστραχτ } Š¨ ±¨ µ¤¯ ¼¯·«¨ ©µ∏¬·¬±ª¤¥¬¯¬·¼ ²©¬±·¨µ¶³¨¦¬©¬¦¦µ²¶¶¬±ª¬± Λαριξ ¬¶«¬ª«o¤¯·«²∏ª«·«¨µ¨ ¤µ¨ §¬©©¨µ¨±¦¨¶¥¨·º¨ ±¨
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Κεψ ωορδσ} Λαριξ oŒ±·¨µ¶³¨¦¬©¬¦¦µ²¶¶¬±ª¶o≥¨ ©¯2§¨³µ¨¶¶¬²±o°²¯¯¨ ± µ¨¦²ª±¬·¬²±
落叶松属kΛαριξl包括树种多 o是北半球温带和寒温带的重要用材树种 ∀种子产量低和空粒是落叶
松良种繁殖的制约因素 o同时 o在裸子植物种内及种间杂交中普遍存在个体间结实的差异 ∀为解决裸子
植物中普遍存在的这一问题 o国内外做过大量工作 o提出过许多解释 ∀ Ž²¶¬±¶®¬kt|{yl 认为在 Λq
δεχιδυσ中 o自交是产生大量空粒种子的主要原因 ∀王晓茹等kt|{|l对油松种子园胚珠败育和空粒的研
究认为 o胚珠败育是花粉量不足造成的 o而自交是产生空粒的主要原因之一 ∀ ’º¨ ±¶kt||wl !פ®¤¶²
kt||w ot||yl !ײ°¯¬±¶²±kt||wl 等对裸子植物授粉机制及受精前后的形态结构变化 !代谢 !生理生化等方
面做了一些工作 o提出裸子植物中和被子植物一样 o在传粉后和受精前这一期间 o存在花粉识别和选择
作用 o而且花粉选择是种子植物进化的主要动因之一k‹¤¬ª ετ αλqot|{|l ∀
有关植物雌雄配子体之间的识别 o是植物有性生殖过程中的核心问题之一 o也是当前国际上重视的
前沿课题 ∀目前大量的工作集中在茄科 !禾本科 !十字花科等植物的自交不亲和机制的探索上k≤«¨ ∏±ª
ετ αλqot||x ~Šµ¤¼ ετ αλqot||t ~李润植等 ot||{ ~华志明 ot|||l ∀由于裸子植物有性生殖过程较长 o雌
配子体器官难于分离和操作 o对它们配子体识别及受精作用的研究较少 ∀雌雄配子体相互作用的机理
还不清楚 o一些关键问题尚没有解决 ∀
us世纪 zs年代以来 o在落叶松种内 !种间杂交育种和杂种优势的利用上 o有许多工作 o主要集中在
生长性状 !材性 !抗性和适应性以及杂种种子园的建立等方面k潘本立等 ot||u ~王景章等 ot|{s ~杨书文
等 ot||u ~徐日明等 ot||z ~张颂云等 ot||s ~杜平等 ot||| ~马常耕 ot||z ~丁振芳等 ot||xl o结实习性方面的
研究较少 ∀在以往工作的基础上 o进行了落叶松属部分种间杂交 o及华北落叶松的自由授粉和自交等试
验 o重点研究种间及种内杂交的交配亲和性 o并分析从传粉到受精期花粉和胚珠的相互作用 ∀该项研究
对了解裸子植物配子体识别和受精作用的机理 o以及提高种子产量和质量具有重要意义 ∀
t 材料与方法
111 试验时间和地点
试验时间为 t||y ∗ usss年 ∀外业工作主要在河北省塞罕坝机械林场的阴河林场种子园 !光沟种子
园和孟滦林管局龙头山林场查字种子园进行 ∀内业工作在北京林业大学完成 ∀
112 种内和种间杂交
包括种间杂交 !种内自由授粉 !自交和混合授粉k油松和华北落叶松的花粉l的试验 ∀
种间杂交包括华北落叶松k Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιιl !日本落叶松k Λq καεµπφεριl !兴安落叶松k Λq
γ µελινιl !长白落叶松kΛq ολγενσισl o其中华北落叶松和日本落叶松为光沟和查字种子园的无性系 o兴安
落叶松为阴河林场场部种子园无性系 o长白落叶松花粉由黑龙江省林科院提供 ∀从种子园中挑选已进
入正常开花结实期 o生长健壮 o干形 !冠形良好的植株作为授粉母树 o进行了华北落叶松 ≅ 日本落叶松
k简称华 ≅日 o下同l !日本落叶松 ≅华北落叶松k日 ≅华l !华北落叶松 ≅长白落叶松k华 ≅长l !华北落叶
松 ≅兴安落叶松k华 ≅兴l !日本落叶松 ≅兴安落叶松k日 ≅兴l组合的种间杂交 o华北和日本落叶松安排
了种间和无性系间 u个层次上的正反交 o兴安和长白落叶松只作为父本进行单向交配 ∀受花粉数量限
制 o兴安落叶松为 v个系号的等量混合花粉 ∀为减小试验误差和便于实施 o母本系号相同的组合尽量安
排在同一株母树的相同树冠方位上 ∀
除进行落叶松属种间杂交外 o还对华北落叶松的个别无性系用油松花粉 !油松与华北落叶松混合
花粉进行授粉试验 o以确定在传粉期胚珠对花粉有无识别与选择作用 ∀另选取部分华北和日本落叶松
无性系进行自交和自由授粉的对比试验 ∀
113 授粉技术与种子饱满率测定
花粉飞散前 t周切取花枝 o水培于室内温暖处 o分号收集花粉 o用于授粉试验 ∀其中华北 !日本和兴
安落叶松均为新鲜花粉 o长白落叶松的花粉为低温贮藏的花粉 ∀采用全花期套袋隔离 !针刺喷粉技术进
行控制授粉 ∀于花粉飞散前约 t周去雄套袋 o每个交配组合含 ys个袋 ∀当雌球花进入最佳可授期 o用
针头刺入隔离袋 o授粉 o第 u天重复 t次 o授粉半月后 o用细目化纤防虫罩换下花粉隔离袋 ∀自由授粉的
雌球花于开花前套好防虫罩 ∀|月中旬种子成熟时 o连同防虫罩一起采回 o分组调制种子 ∀用 ÷ 光摄相
观测各组合种子的饱满率 o每组合随机取 tss粒种子 o重复 t次 ∀
114 组织化学的定位观察
定期采集从传粉到受精期不同交配组合的胚珠 oƒ„„固定 o石蜡包埋 o切片厚度 { Λ° o高碘酸2锡夫
试剂和考马斯亮蓝对染 o以显示不同组织中淀粉和蛋白质的动态变化 ∀
vy 第 t期 贾桂霞等 }落叶松种间交配结实力变异和自交衰退的研究
u 结果与分析
211 种间及种内杂交结实率的变异
t||y年进行了华北落叶松与日本落叶松的正反交 !华北落叶松与长白落叶松 !华北落叶松与兴安
落叶松的种间杂交 ∀杂交后饱满种子率见表 t ∀华 ≅ 日饱满种子率平均为 ww1x h o日 ≅ 华的平均值为
w{1| h o大致相当 o介于华北落叶松和日本落叶松自由授粉的饱满种子率kxs1| h ovx1{ h l之间 o其中日
w ≅华 t的组合可配性高达 z|1s h ∀可见以日本落叶松作母本与华北落叶松杂交 o获得比华 ≅日组合较
高的可配性 o选择利用潜力明显大于华 ≅日组群 ∀杂交试验表明 o不同无性系间交配的结实情况不同 o
日 w和华 t|结实较好 o母本效应值分别为 uu1z和 ty1z ∀华北落叶松与长白落叶松杂交可配性平均值
达 y{1{ h o居各交配组群之首 ~华 ≅兴饱满种子率平均为 yw1u h o较高 o仅次于华 ≅长组群 ∀日 ≅兴饱
满种子率平均值只有 uv1z h o在所有交配组群中最低 ∀以上结果显示 o不同种之间的杂交在可配性方
面存在较大的差异 o这种差异是由受精前的花粉选择造成的 o还是受精后胚胎败育造成的 o需进一步研
究 ∀
212 自交衰退
对华北落叶松和日本落叶松部分无性系分别进行自由授粉和自交授粉的试验 o结果见表 u ∀由表 u
看出 o虽然不同无性系的自交表现有一定差异 o但自交衰退现象十分明显 o其中华 { !华 ts和日 w自交饱
满种子分别为 t1s h !u1s h和 u1x h o基本属于自交不孕无性系 ~华 ty自交亲和性最高 o也只有 us1s h o
表明华北落叶松和日本落叶松存在严重的自交衰退现象 ∀
经球果分析和种子 ÷ 光摄相检测 o除有种翅而无种粒的类型外 o自交种子从外形上看 o大小一致 o
具正常的种皮 o但大部分为空粒 ∀实体解剖这些种子 o除少数为饱满种子外 o绝大部分种皮内仅有一些
膜状残余物 o个别有部分雌配子体和胚 o但发育不完全 ∀显然 o在传粉到受精期间 o在胚珠中存在不亲和
机制 o造成花粉竞争和受精前选择 o或使花粉不萌发 o或花粉管生长受阻 o或花粉管到达颈卵器 o但不受
精 o导致大量空粒种子的产生 ∀
既然落叶松种间的可配性存在一定的差异 o且有明显的自交不育现象 o为了解花粉识别与选择机
理 o研究了从花粉接受期到受精前花粉和胚珠彼此之间的相互作用 ∀
213 不同交配体系花粉的接收
为研究传粉期花粉与胚珠间是否存在特异性反应 o观察了不同交配方式花粉的接收动态 o其中包括
自由授粉 !自交 !异属间混合授粉 ∀混合授粉花粉由华北落叶松和油松的花粉组成 o因为油松花粉具有
气囊 o在形态上可以明显地区分出来 ∀华北落叶松的授粉机制与其它松科植物有所不同 o传粉期胚珠顶
端无传粉滴 o而由珠被顶端大裂片上的珠被毛粘附花粉k贾桂霞等 ousstl ∀结果显示 o自交和油松的花
粉均能落在胚珠珠被顶端的珠被毛上 o传粉后 o珠被毛逐渐萎缩退化 o与花粉接触的表面形成呈 °„≥正
反应的粘性物质 o并最后牢固地粘着花粉外壁 ∀随珠被伸长 o珠被毛内折 o被其粘附的花粉一同进入珠
孔道 o这与华北落叶松自由授粉中观察到的情况相同 ∀图版 ´ p t为油松花粉落在珠被毛上 o并进入珠
孔道 ∀同时在一些胚珠内还观察到 o在珠孔道顶端 o珠被毛退化破碎形成的粘性物质表面还附有一些尘
埃等非生物杂质k图版 ´ p ul ∀以上结果表明 o虽然在花粉和珠被毛表面之间有一定的相互作用 o但这
种作用并不是特异性的 o初步确定在传粉期胚珠的珠被毛表面不存在花粉识别和选择作用 ∀
214 受精前花粉和胚珠的发育及蛋白质的变化
当珠被毛内折完成 o珠孔道封闭 o萎缩退化的珠被毛粘附花粉外壁 o之后花粉脱去外壁 o进入到珠孔
道上部 o并在此停留一段时间 ~而一些杂质和死花粉仍被粘附在珠孔顶端k图版 ´ p ul ∀传粉后 v ∗ w周
左右 o花粉复水膨胀 o并逐渐向珠心移动 ∀珠孔道两侧的珠被内层细胞具有浓厚的细胞质和丰富的多糖
物质 o从图版 ´ p v可以看出 o珠孔道最内层细胞为典型的分泌细胞 o具有乳突结构 o分泌物质进入到珠
孔道 o这恰与珠孔道中花粉的迅速水合一致 ∀
wy 林 业 科 学 v|卷
表 1 落叶松种间杂交组合饱满种子百分率
Ταβ .1 Φιλλεδ σεεδ περχενταγεσ οφιντερσπεχιφιχ χροσσινγ χοµ βινατιον ιν Λαριξ %
父本
¤¯¨
母本 ƒ °¨¤¯¨
华 t ≤¯ ²±¨ t
²© Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
华 w ≤¯ ²±¨ w
²© Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
华 t| ≤¯ ²±¨ t|
²© Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
父本平均
„√¨ µ¤ª¨ ²© °¤¯¨
父本效应
∞©©¨¦·²© °¤¯¨
日 w
≤¯ ²±¨ w ²© Λq καεµπφερι wt1| wt1z x{1s wz1u u1z
日 y
≤¯ ²±¨ y ²© Λq καεµπφερι xt1s ws1v yt1s xs1{ y1v
日 {
≤¯ ²±¨ { ²© Λq καεµπφερι vs1s tu1x yw1x vx1z p {1|
母本平均
„√ µ¨¤ª¨ ²©©¨ °¤¯¨ wt1s vt1x yt1u ww1x
母本效应
∞©©¨¦·²©©¨ °¤¯¨ p v1x p tv1s ty1z
日 w
≤¯ ²±¨ w ²©
Λq καεµπφερι
日 y
≤¯ ²±¨ y ²©
Λq καεµπφερι
日 {
≤¯ ²±¨ { ²©
Λq καεµπφερι
华 t ≤ ²¯±¨ t ²©
Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι z|1s vt1z vu1s wz1y p t1v
华 w ≤ ²¯±¨ w ²©
Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι yz1w vz1s v|1s wz1{ p t1t
华 t| ≤ ²¯±¨ t| ²©
Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι y{1w wt1y ww1s xt1v u1w
母本平均
„√ µ¨¤ª¨ ²©©¨ °¤¯¨ zt1y vy1{ v{1v w{1|
母本效应
∞©©¨¦·²©©¨ °¤¯¨ uu1z p tu1t p ts1y
华 { ≤¯ ²±¨ {
²© Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
华 ts ≤¯ ²±¨ ts
²© Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
华 ty ≤¯ ²±¨ ty
²© Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
长 t|
≤¯ ²±¨ t| ²© Λq ολγενσι y|1y ww1s zu1s yt1| p y1|
长 us
≤¯ ²±¨ us ²© Λq ολγενσι {x1u y{1s z|1v zz1x {1z
长 uu
≤¯ ²±¨ uu ²© Λq ολγενσι y|1x w{1s {w1s yz1u p t1y
母本平均
„√ µ¨¤ª¨ ²©©¨ °¤¯¨ zw1{ xv1v z{1w y{1{
母本效应
∞©©¨¦·²©©¨ °¤¯¨ y1s p tx1x |1y
华 t ≤¯ ²±¨ t ²©
Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
华 w ≤¯ ²±¨ w ²©
Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
华 t| ≤¯ ²±¨ t| ²©
Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
父本平均
„√ µ¨¤ª¨ ²© °¤¯¨
兴 „ ≤ ²¯±¨ „ ²©
Λq γ µελινι ≠
yy1s yv1v zu1z yz1v
华 { ≤¯ ²±¨ {
²© Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
华 ts ≤¯ ²±¨ ts
²© Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
华 ty ≤¯ ²±¨ ty
²© Λq πρινχιπισ2
ρυππρεχηετιι
兴 … ≤¯ ²±¨ … ²© Λq γ µελινι  z{1{ wv1z ys1z yt1t
日 w
≤¯ ²±¨ w ²©
Λq καεµπφερι
日 y
≤¯ ²±¨ y ²©
Λq καεµπφερι
日 {
≤¯ ²±¨ { ²©
Λq καεµπφερι
兴 „ ≤¯ ²±¨ „ ²© Λq γ µελινι us1s tu1| v{1| uv1|
≠ 和 分别为 t||x !t||y年兴安落叶松 t !u !v号无性系的混合花粉 ∀ ≠ ¤±§  ¶·¤±§©²µ·«¨ °¬¬¨ §³²¯¯¨ ±¶²©¦¯²±¨ ‘²qt ou ¤±§v ²© Λq γ µελινι
¬± t||x ¤±§t||y µ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼ q
xy 第 t期 贾桂霞等 }落叶松种间交配结实力变异和自交衰退的研究
表 2 落叶松和日本落叶松自交与自由授粉饱满种子百分率
Ταβ .2 Φιλλεδ σεεδ περχενταγεσ οφσελφ ανδ οπεν πολλινατιον ιν
Λ . πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι ανδ Λ . καεµπφερ h
无性系
≤¯ ²±¨
自交授粉
≥¨ ©¯
³²¯ ¬¯±¤·¬²±
自由授粉
’³¨ ±
³²¯ ¬¯±¤·¬²±
自交2自由授粉
≥¨ ©¯³²¯ ¬¯±¤·¬²±2
²³¨ ± ³²¯ ¬¯±¤·¬²±
华 t ≤¯ ²±¨ t ²©
Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι ty1t yx1y p w|1x
华 w ≤¯ ²±¨ w ²©
Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι w1v vu1s p uz1z
华 { ≤¯ ²±¨ { ²©
Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι t1s x{1v p xz1v
华 ts ≤¯ ²±¨ ts ²©
Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι u1s xs1s p w{1s
华 ty ≤¯ ²±¨ ty ²©
Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι us1s xy1s p vy1s
华 t| ≤¯ ²±¨ t| ²©
Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι ts1s xw1| p ww1|
日 w
≤¯ ²±¨ w ²© Λq καεµπφερ u1x uy1t p uv1y
日 y
≤¯ ²±¨ y ²© Λq καεµπφερ ts1x vv1v p uu1{
日 {
≤¯ ²±¨ { ²© Λq καεµπφερ tv1t w{1s p vw1|
从雌球花进入可授期到传粉后 u ∗
v周 o雌配子体从四分体发育到游离核
阶段 o这一时期胚珠增大 o珠心向珠孔道
增长 o但珠心顶端保持完整 ∀此时珠孔
道中自由授粉和自交的花粉粒 o在形态
结构上看不到差异 ∀传粉 v ∗ w周后 o雌
配子体游离核细胞化 o在其顶端出现颈
卵器原始细胞 o并产生中央细胞 ∀与此
同时 o珠心顶端细胞开始增大 o液泡化 o
随后细胞破裂 o使得珠心顶端变平或凹
陷k图版 ´ p xl ∀破裂的珠心向珠孔道
分泌液体 o在珠心分泌物和珠被分泌物
共同作用下 o花粉从珠孔道向珠心移动 o
并最终到达珠心表面 ∀花粉从珠孔道上
部向珠心移动过程中 o体积增大 o形状从
圆形变为椭圆形 o内壁外层不规则溶解
k图版 ´ p wl ∀
传粉 y周后 o珠心表面的花粉萌发 o
花粉管穿过珠心达到颈卵器的颈细胞
上 o然后穿过颈细胞 o将雄配子释放到卵
细胞k图版 ´ p zl ∀
含有油松花粉的胚珠 o虽然油松花粉能达到珠心 o但未观察到油松花粉萌发 ∀表明胚珠在这一阶段
具有识别和选择花粉的作用 ∀
从组织化学切片看 o从传粉到受精这一期间 o胚珠中蛋白质的分布发生变化 ∀传粉期除接受花粉的
珠被顶端外 o整个胚珠均含有大量的蛋白质k图版 ´ p yl o之后发生区域性变化 o珠被中的蛋白质逐渐消
失k图版 ´ p tl ∀当珠心顶端细胞开始退化时 o胚珠中的蛋白质主要集中在珠心顶端的薄壁细胞和卵细
胞中 ~而前者正是向珠孔道分泌液体 !以及花粉管将要穿过的区域 o受精后 o这一部位的蛋白质减少消失
k图版 ´ p x !zl ∀有关这些蛋白质在花粉萌发和受精时所起作用 o以及是否参与花粉选择和识别 o有待
深入研究 ∀
v 讨论
311 花粉和胚珠的相互作用
华北落叶松种子可区分为 }饱满 !有活力的种子 ~具种翅而无种粒 o这是由于受精前败育造成的 ~空
粒 o即正常的种皮内为退化的内含物 o由于没有授粉 !败育的花粉 !没有受精或受精后早期胚胎败育造
成 ∀由于胚珠败育和空粒 o使华北落叶松种子园中的实际产量很低 ~种子败育同样是其它裸子植物种子
园中产量偏低的主要原因 o为解决这一问题 o国内外都有不少工作 o但主要集中在传粉至受精前后这一
关键时刻 ∀ Ž²¶¬±¶®¬kt|{yl对欧洲落叶松kΛq οχχιδενταλιl自由授粉后种子发育为空粒进行了观察研究 o
认为一般欧洲落叶松空粒种子数大于 zs h o其中 tz h 没有授粉 o| h 是因为大孢子发育不良 otz h为花
粉失效 ovs h为自花授粉而使胚退化 o认为松树群体中存有大量胚致死基因 o自交可导致隐性胚致死基
因的纯合 o造成胚死亡 o产生空粒 ∀ ’º¨ ±¶o ²¯§¨µkt|z|l也认为 Λq οχχιδενταλισ是由于较高的自交率造
成胚胎败育 ∀王晓茹和沈熙环kt|{|l在对油松的研究中 o认为造成油松空粒的主要原因是自交 o且表现
出一定的规律 o即空粒率由树冠上层向下层递增 o由开雄球花少的区域向开花多的递增 ∀通过华北落叶
松和日本落叶松自由和自交授粉的对比试验 o可以认为空粒主要是由自交造成的 ∀因为华北落叶松的
yy 林 业 科 学 v|卷
雌雄球花经常相互混合着生 o且无明显的雌雄异熟 o花粉较大无气囊 o受重力的作用较大 o则在自由授粉
条件下不可避免地造成部分自交 o从而造成胚珠败育 o产生空粒 ∀基于这种情况 o需研究自交败育的机
制 o并采取措施防止自交 ∀
一些学者认为裸子植物与被子植物类似 o花粉和胚珠间具有相互作用 o同样存在花粉识别和选择系
统 ∀ ∂¬¯¯¤µ等 kt|{wl 证明在日本落叶松珠被毛上酯酶的存在 o提出酯酶的活动将导致花粉与珠被毛相
互作用 o类似于被子植物中花粉和柱头的相互作用 ∀ ≥¤¬§等 kt|{|l 证明日本落叶松的花粉复水后 o释
放蛋白质和酯酶 ∀ ’º¨ ±¶等kt||wl利用扫描电镜和透射电镜 o观察 Λq οχχιδενταλισ传粉后 s ∗ zu «花粉和
珠被毛的变化 o观察到与花粉接触的珠被毛顶端逐渐萎缩 o最终与花粉外壁牢固地粘附在一起 ∀这与我
们观察到的情况一致 o传粉时 o珠被毛分泌粘性物质 o使花粉粘附在其上 ∀但我们的研究显示 o传粉初期
虽然花粉和珠被毛表面有相互作用 o但并不是特异性的 ∀这些证据说明在裸子植物中花粉和接受表面
具有相互作用 o并且随树种和传粉机制的变化而变化 o但专一的识别机制目前还没有确定 ∀
虽然传粉期不同交配方式的花粉k自交 !油松花粉 !落叶松和油松的混合花粉l均可进入到珠孔道 o
但进入胚珠的花粉并不立即萌发 o一般在珠孔道停留约 w周 o此时珠心分泌液体 o并充满珠孔道 o经过这
一特有的阶段后 o花粉开始萌发并形成花粉管 ∀蛋白质的组织化学研究表明 o受精前胚珠蛋白质主要集
中在珠心顶端k花粉管将要穿过的区域l和卵细胞中 ∀另外 o在对落叶松花粉进行人工培养促其萌发时 o
一般的培养基很难成功萌发 o只有加入受精期的胚珠k传粉后 x ∗ y 周l匀浆液 o才会获得萌发的花粉 ∀
可见花粉与胚珠间确实存在一定的相互作用 o彼此产生一系列生理生化反应 ∀„§¨µ®¤¶等kt|||l也观测
到了落叶松中珠孔道分泌物的存在 ∀ פ®¤¶²等kt||wl对花旗松k Πσευδοτσυγα µενζιεσιιl受精前一系列的变
化研究表明 o从胚珠不同发育阶段产生的分泌物影响花粉萌发 !花粉管生长及最终的受精 ∀此外 o华北
落叶松和日本落叶松不同授粉方式结实情况显示 o虽然自交表现在不同无性系间有一定的差异 o但自交
衰退现象相当明显 o其中华 { !华 ts和日 w自交饱满种子率仅分别为 t h !u h和 u1x h o基本属于自交不
育无性系 ∀显然在落叶松中存在自交不亲和机制 o但这种选择是如何发挥作用的 o还需进一步研究 ∀
312 自交不孕(或低孕)无性系的利用对策
虽然试验中的华 { !华 ts和日 w无性系基本上是自交不孕 o但与华北落叶松各无性系杂交 o均有相
当高的结实率 o饱满种子平均可达 zt1y h o最高组合日 w ≅华 t为 z|1s h k表 tl ∀华 {也表现出种间杂
交可配性高的特性 o与长白落叶松各无性系杂交 o饱满种子百分率平均为 zw1{ h o最高组合华 { ≅ 长 u
为 {x1u h k表 tl ∀目前 o子代测定已证实 o日 ≅ 华的杂交 ƒt 代具有明显生长优势tl ∀因此 o利用这些自
交不孕k或低孕l型无性系生产高纯度杂种种子 o具有重要的生产实用价值 ∀
tl 杨俊明 q华北落叶松良种繁育技术及其遗传基础 q北京林业大学博士论文 ot||{ }zy ∗ {u q
为了免除去雄环节 o直接从日本落叶松无性系上采收大量高纯度杂种 o可以考虑利用日 w无性系与
若干个华北落叶松优良无性系营建一对多形式的种间杂交种子园 ~或利用若干类似日 w的自交不孕
k或低孕l无性系 o各无性系间隔一定距离 o与多个华北落叶松优良无性系建立多对多形式的杂交种子
园 ~也可利用比较理想的亲本建立由 u个无性系组成的一对一形式的杂交种子园 ∀还可利用最理想的
日本落叶松无性系建立单系种子园 o这种单系种子园 o由同一无性系的分株栽植而成 o在最佳授粉时刻 o
用华北落叶松花粉进行开放式人工授粉 ∀落叶松花粉易收集并可长期贮藏 o在 p t{ ε 条件下可贮藏 ts¤
以上 o并可将花粉稀释后使用 ∀单系种子园无需担心花期不遇问题 ~可根据遗传测定信息和年份间花粉
产量的变动 o随时增减父本无性系 o操作灵活 ~可避开高寒地区 o将种子园建立在最适合日本落叶松生殖
生长的地方 o这将有利于保证种子遗传品质和产种规模 ∀
参 考 文 献
丁振芳 o王景章 o宋月春等 q日本落叶松种内杂交亲本配合力分析 q林业科技通讯 ot||x otu }y ∗ |
zy 第 t期 贾桂霞等 }落叶松种间交配结实力变异和自交衰退的研究
杜 平 o崔同祥 o许哲如 q华北落叶松杂交育种研究 q河北林业科技 ot||| ot }t ∗ v
华志明 q植物自交不亲和分子机理研究的一些进展 q植物生理学通报 ot||| ovx }zz ∗ {u
贾桂霞 o沈熙环 q华北落叶松传粉生物学的研究 q林业科学 ousst ovzkvl }ws ∗ wx
李润植 o毛 雪 q粉蓝烟草k Νιχοτιανα γλαυχαl花柱 ≥2• ‘¤¶¨ 的活性及其表达特异性研究 q中国农业科学 ot||{ ovt }t| ∗ uv
马常耕 q国外针叶树种杂交研究进展 q世界林业研究 ot||z otskvl }| ∗ ty
潘本立 o高裔林 o李 志 q兴安 !长白落叶松第一代种子园的建立及经营管理技术 q种子园技术 o北京 }北京科学技术出版社 ot||u }{ ∗
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徐日明 o吕宝山 o蒋雪斌等 q杂种落叶松的生长表现 q林业科技 ot||z ouukul }z ∗ |
杨书文 o王秋玉 o刘桂丰等 q落叶松遗传改良效果及其育种程序 q东北林业大学学报 ot||u ousktl }t ∗ z
王晓茹 o沈熙环 q对由胚珠败育和空粒引起油松种子园减产的分析 q北京林业大学学报 ot|{| ottkvl }ys ∗ yx
王景章 o丛培艳 q落叶松杂交育种及 ƒt 代性状遗传 q林业科学 ot|{s ot }w| ∗ xu
张颂云 o王翠花 o赵士杰 q华北 !西伯利亚 !日本落叶松 q种子园技术 o北京 }北京科学技术出版社 otx ∗ us
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图 版 说 明
t ∗ z均为经锡夫试剂和考马斯亮兰对染的光学显微照片 o紫红色物质为可溶性碳水化合物 o紫红色至紫黑色的颗粒为淀粉 ~蓝色为蛋白
质 ∀
图版 ´ p t q进入胚珠的油松花粉k箭头所示带气囊的小花粉l和华北落叶松花粉k大花粉l ~雌配子体为游离核时期 o蛋白质主要集中在
雌配子体的组织和靠近珠心的内层珠被细胞内 o≅ tyx ∀图版 ´ p u q进入珠孔道的花粉及杂质k箭头l o≅ tyx ∀图版 ´ p v q传粉 v周后
的珠孔道内层具乳突的细胞 o≅ yys ∀图版 ´ p w q传粉 w周左右 o停留在珠孔道中复水的花粉 o花粉内壁外层不规则剥落 o≅ yys ∀图版 ´
p x q传粉 w周左右的珠心和雌配子体 o珠心顶端细胞程序化死亡 o蛋白质主要集中在卵细胞及其上的珠心细胞中 o≅ tyx ∀图版 ´ p y q
传粉期的胚珠 o蛋白质几乎分布于整个胚珠中k箭头l o≅ yy ∀图版 ´ p z q受精期的胚珠及珠心组织 o珠心顶端只有少量的蛋白质 o蛋白
质主要分布在卵细胞中 ~箭头为精子 o空心箭头为卵核 o示精卵结合 o≅ tyx ∀
∞¬³¯¤±¤·¬²± ²©°¯¤·¨
„¯¯³¬¦·∏µ¨¶¤µ¨ ¬¯ª«·°¬¦µ²³«²·²ªµ¤³«¶¶·¤¬±¨ §º¬·«°„≥ ¤±§≤²²°¤¶¶¬¨ ¥µ¬¯¯¬¤±·¥¯∏¨ q׫¨ ³∏µ³¯¨°¤·¨µ¬¤¯¶µ¨³µ¨¶¨±·¶²¯∏¥¯¨¦¤µ¥²«¼§µ¤·¨q≥·¤µ¦«ªµ¤¬±¶¤µ¨
ªµ¤±∏¯ ¶¨º¬·«³∏µ³¯¬¶«2µ¨§¤±§³∏µ³¯¬¶«2¥¯¤¦®¦²¯²µq…¯ ∏¨ °¤·¨µ¬¤¯¶¤µ¨ ³µ²·¨¬±q
°¯¤·¨´2t q׫¨ ³²¯¯¨ ±¶²© Πqταβυλαεφορµισk¤µµ²º o¶°¤¯¯³²¯¯¨ ±¶º¬·«¶¤¦¦¤·¨¶l ¤±§²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιιk¥¬ª²±¨ l ±¨·¨µ¨§¬±·²²√∏¯¨¦¤±¤¯ qƒ °¨¤¯¨
ª¤°¨ ·²³«¼·¨¬¶¤·©µ¨¨±∏¦¯¨ ¤µ¶·¤ª¨ q°µ²·¨¬± °¤¬±¯¼ §¬¶·µ¬¥∏·¨¬±·«¨ ·¬¶¶∏¨ ²©©¨ °¤¯¨ª¤°¨ ·²³«¼·¨ ¤±§¦¨¯¯¶²©¬±±¨ µ¯¤¼¨ µ¶²©¬±·¨ª∏°¨ ±·±¨ ¤µ±∏¦¨¯¯∏¶o ≅
tyx q°¯¤·¨´2u q׫¨ ³²¯¯¨ ±¶²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχηετιι ¤±§²·«¨µ°¤·¨µ¬¤¯¶k¤µµ²ºl ±¨·¨µ¨§¬±·² ²√∏¯¨¦¤±¤¯ o ≅ tyx q°¯¤·¨´2v q׫¨ °²¶·¬±±¨ µ¦¨¯¯¶²©
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