全 文 ：园 艺 学 报 2013，40（7）：1244–1250 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2013–01–17；修回日期：2013–06–05
基金项目：河北省科技厅项目（08230903D-4；07221020）；河北省梨工程技术研究中心建设专项（11960614D）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：pjy@hebau.edu.cn；zhyx@hebau.edu.cn）
‘无核世纪梨’授粉受精过程及种子败育的观察
朱玉玲，彭建营*，张玉星*
（河北农业大学园艺学院，农业部园艺产品质量安全标准化技术重点实验室，河北保定 071000）
摘 要：应用解剖学方法对‘无核世纪梨’授粉受精过程进行了系统观察，发现‘无核世纪梨’自
花授粉花粉管不能进入胚囊，用‘雪青’梨异花授粉花粉管 48 h 进入胚囊。异花授粉后在受精过程中，
一个精子不能进入卵膜或进入卵膜后雌雄核不融合，另一个精子与极核也不能正常融合，不能形成胚乳，
双受精失败，从而导致种子败育，最终形成无籽果实。
关键词：梨；无核；授粉；观察；花粉管生长；受精；种子败育
中图分类号：S 661.2 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2013）07-1244-07

The Observation of Pollination ， Fertilization and Seed Abortion of
‘Century Seedless Pear’
ZHU Yu-ling，PENG Jian-ying*，and ZHANG Yu-xing*
（State Key Laboratory of Agricultural Ministry，College of Horticulture Agricultural University of Heibei，Baoding，Hebei
071000，China）
Abstract：The pollination and fertilization of Century Seedless Pear were systematically examined by
the method of anatomy. The results showed that the self-pollinated pollens couldn’t enter into the embryo
sac；The cross-pollinated pollens could enter into the embryo sac after 48 hours. In the process of
fertilization，one sperm couldn’t enter the egg cell or their nucleus couldn’t fuse，the other sperm could not
fuse with polar nucleus and the double fertilization failed and it leaded to the seed abortion at last.
Key words：pear；seedless；pollination；observation；pollen tube growth；fertilization；seed abortion

‘无核世纪梨’为梨自然杂交育成的品种，品质上等，果实最大特点是仅有核的形状，但无籽，
可全部食用，具有广阔的发展前景（杨振伟，2004）。对‘无核世纪梨’进行生殖特性的研究可以为
进一步克隆无籽基因奠定基础，对无籽水果的选育也有指导作用。
本试验中从授粉和受精生物学角度对‘无核世纪梨’的授粉亲和性、花粉管的生长以及胚囊受
精过程进行了系统观察，旨在为查明其无核原因提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料及授粉试验
试验于 2012 年 4 月在河北衡水阜城果树试验基地进行。试验品种为‘无核世纪梨’，高接树，

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表 1 父本‘无核世纪梨’授粉坐果率
Table 1 The set percentage of‘Century Seedless Pear’as male parent
母本
Female parent
授粉花数
Number of
flowers
坐果数
Number
of sets
坐果率/%
Set
percentage
金二十世纪 Gold Nijiss Qiki 112 77 68.75
雪青 Xueqing 90 58 64.44
早红考蜜斯 Sharkrimson 123 93 75.60
凯斯凯德 Cascade 112 83 73.21
啤梨 Pi Pear 88 60 68.18
结果正常，常规管理，授粉品种为‘雪青’。在‘无核世纪梨’和‘雪青’梨大蕾期采集铃铛花，室
内取出花药，放置在光滑的硫酸纸上，室温（25 ℃左右）阴干，贮藏于贴有标签的小瓶中备用（王
加更和王藕芳，2002）。
‘无核世纪梨’在大蕾期选择花期一致的花序，摘除中间花，留 2 朵边花，进行去雄。人工授
‘雪青’梨花粉后，套袋挂牌标记，以‘无核世纪梨’自花授粉为对照。在授粉后 1、2、4、6、8、
12、24、36、48、72、96、120、144 和 168 h 及此后每 3 d 采样至果实成熟。各采集 5 朵花的雌蕊
（花柱和子房），用 FAA 固定液（70%酒精︰甲醛︰冰乙酸 = 90︰5︰5）固定 24 h 后转入 70%酒精中，
4 ℃低温保存备用。自盛花期后开始定时对果实及种子进行观察。
另外，将‘无核世纪梨’花粉人工授予已去雄的‘金二十世纪’、‘雪青’、‘早红考蜜斯’、‘凯
斯凯德’和‘啤梨’5 个品种，每个品种约 100 朵花，套袋挂牌标记，7 d 后去袋，1 个月后统计坐
果率，并观察种子发育。
1.2 花粉活力测定
取少量花粉置于载玻片上，加 1 ~ 2 滴 TTC 溶液，盖上盖玻片，将制片放置 35 ℃恒温箱 15 min，
然后在低倍镜下观察（胡适宜，1993）。染红色的花粉活力强，淡红的次之，无色的为不具活力的花
粉或不育花粉。观察 2 ~ 3 个制片，每片取 5 个视野，统计 100 粒，然后计算花粉活力百分率。
1.3 荧光显微镜观察花粉管
参照 Sogo 和 Tobe（2008）、Dicenta 等（2002）的方法并稍作修改：从 70%酒精中取出雌蕊，
分别经 50%、30%酒精、蒸馏水各 20 min 洗净，转入 1 mol · L-1 的 KOH 中放置于 47 ℃恒温箱中 2 h，
使组织软化，倒出 KOH 溶液，用蒸馏水冲洗 2 次，用含 0.14 mol · L-1 K2HPO4 的 0.1%水溶性脱色
苯胺蓝浸泡 12 ~ 24 h，然后将染色处理的花柱压片，在荧光显微镜下观察拍照，并进行数据分析。
1.4 石蜡切片解剖法观察受精过程
将固定的子房经 70%、80%、95%、100%酒精脱水各 1 h，浸蜡、包埋后切片，切片厚度 9 ~ 12
µm，4%硫酸铁铵媒染，苏木精染色，2%硫酸铁铵分色，中性树胶封片，在显微镜下观察花粉管进
入胚囊及受精过程，拍照并分析。
2 结果与分析
2.1 开花物候期及花粉活力
‘无核世纪梨’的开花物候期：初花期为 4 月 12、13 日；盛花期为 4 月 14—18 日；落花期为
4 月 19—21 日。经 TTC 溶液染色，统计‘无核世纪梨’的花粉活力为 53.8%。
2.2 ‘无核世纪梨’为父本的坐果情况
以‘无核世纪梨’为父本，分别给 5 个品
种授粉，均能够得到发育正常的果实，且种子
发育正常（表 1）。
2.3 花粉萌发及花粉管生长过程的荧光观察
取授粉后不同时间段的花柱压片观测，发
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现萌发的花粉管呈亮白色，沿花柱道生长（图 1，A）。异花授粉过程：授粉后花粉落在乳突上，2 h
后少量花粉开始萌发，4 h 后大量萌发（图 1，B），6 h 后花粉管穿过柱头的乳突细胞伸入柱头，24 h
后长至花柱 1/4 处（图 1，C），36 h 后长至花柱 1/2 处，此时花粉管可以观察到大量间断出现的胼胝
质塞（图 1，D），授粉 48 h 后花粉管穿过花柱基部进入胚珠。自花授粉过程：授粉 4 h 后花粉多数
萌发，与异花授粉后的表现相同（图 1，E），但授粉 36 h 后，花粉管生长至花柱 1/3 处，顶端膨大，
花粉管停止生长（图 1，F）。
























图 1 花粉管生长过程
A ~ D：异花授粉（A：授粉 48 h，花粉管的整个生长过程,生长方向从上向下；B：授粉 4 h 后花粉大量萌发；C：授粉 24 h 后，花粉管延
伸至花柱 1/4 处；D：授粉 36 h 后，花粉管生长至花柱 1/2 处，此时可以观察到大量的胼胝塞）E、F：自花授粉（E：授粉 4 h 后，
花粉开始萌发；F：授粉 36 h，花粉管生长至 1/3 处，花粉管停止生长）。CAP：胼胝塞；PT：花粉管。
Fig. 1 The process of pollen tubes
A–D：Cross-pollination：A：The whole process of pollen tubes（from up to down）；B：Pollen-germination in great quantities 4 hours after cross
pollination；C：Pollen tubes penetrated quarter of the style from the stigma 24 hours after pollination；D：Pollen tubes penetrated middle of the
style 36 hours after pollination. E，F：Self-pollination；E：Pollen germination on the sigma 4 hours after cross pollination；
F：Pollen tube stopping growth while penetrated rating one third of the style from 36 hours after self-pollination.
CAP：Callose plug；PT：Pollen tube.

2.4 受精过程的解剖观察
通过石蜡切片解剖观察，‘无核世纪梨’的胚囊为典型的八核结构（图 2，A），由 1 个卵细胞、
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2 个助细胞、3 个反足细胞、1 个中央细胞（含 2 个极核）构成。花粉管进入胚囊后释放内含物，内
含物中含有两个精子（图 2，B）。两精子进入胚囊后，观察到一个精子贴在卵的外膜上，未进入卵
内（图 2，C），也观察到精核正常进入卵核，但并不发生雌雄核的融合（图 2，D、E），在部分胚囊
中，观察到另 1 个精子位于由两个极核合成的次生核外（图 2，C、D），在其他胚囊中，观察到另 1
个精子位于两个极核外（图 2，E）。此后极核先开始退化（图 2，F），3 d 后（即授粉后 11 d）观察


























图 2 胚囊败育过程
A：受精前，成熟的八核结构；B：受精 48 h，花粉管进入胚囊，释放内含物；C：受精 96 h，1 个精子贴在卵外膜上，未进入卵内，1 个精
子位于次生核外；D：受精 96 h，1 个精子进入卵内，但不发生雌雄核的融合，1 个精子位于次生核外；E：授粉后 96 h，
1 个精子进入卵细胞，但并不发生雌雄核的融合，1 个精子位于两个极核外；F：极核开始退化；G ~ I：授粉 11 d，
精子和卵细胞逐渐退化；J：空胚囊形成过程（从左到右）；K：授粉 14 d，
胚囊退化完全，形成空胚囊。EC：卵细胞；SC：精细胞；ES：胚囊。
Fig. 2 The process of empty embryo
A：Eight-nucleate embryo sac before fertilization；B：Pollen tubes reaching the embryo sac 48 hours after cross-pollination；C：Sperms enter to the
embryo，one sperm can not enter the egg and the secondary sperm can not fuse with secondary nucleus 96 hours after cross-pollination；D：Sperms
enter to the embryo，the sperm can enter the egg and the secondary sperm can not fuse with secondary nucleus 96 hours after cross-pollination；
E：One sperm can enter the egg but can’t fuse 96 hours after cross-pollination；F：The polar nucleus become to aborted；
G–I：The sperms and egg cells begin to aborted；J：The forming process of empty embryo；
K：The secondary nuclear had aborted. EC：Egg cell；SC：Sperm cell；ES：Embryo sac.
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发现极核逐渐退化并最终消失（图 2，G、H、I）；同时观察到未融合的精卵细胞处于退化的状态中
（图 2，G、H），并逐渐完全退化（图 2，I）。胚珠的退化是由中部向四周扩散（图 2，J）。授粉 14
d 的材料中胚囊完全退化，形成空胚囊（图 2，K）。
2.5 种子发育观察
盛花后 7 d，已有少量长势较弱的雌蕊的种子开始变褐，对盛花后 14 d 的果实进行纵切，取出
种子，发现种子褐化，种皮变硬（图 3，A）；盛花后 28 d，果实明显变大，纵切后发现，种子已全
部褐化（图 3，B），此时种子与‘雪青’正常种子对比有显著不同（图 3，C）；盛花后 38 d，果实




























图 3 种子发育过程
A：盛花后 14 d，种子变褐，种皮变硬；B：盛花后 28 d，种子全部褐化；C：败育种子（左）与正常种子（右）对比；
D：盛花后 38 d，种子几乎消失；E：盛花后 58 d，种痕已完全消失；F：成熟果实。
Fig. 3 The seed development stage
A：The seeds become to brown and the seed coat begin to hardened 14 d after full-bloom stage；B：All the seed browned 28 d after
full-bloom stage；C：The seed（Left）compared with the normal seed（Right）；D：The seed will to disappear 38 d after
full-bloom stage；E：The seed had disappeared 58 d after full-bloom stage；F：The ripe fruit.
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进一步变大，败育种子仍存在，但逐渐变小，即将消失（图 3，D）；盛花后 48 d，种痕开始消失，
盛花后 58 d，大部分果实种痕已完全消失（图 3，E），果实成熟后，纵、横切发现，果实有核无籽
（图 3，F）。
3 讨论
胚胎发育不良是引起种子败育的主要原因，如花粉、胚囊、胚和胚乳等发育过程受阻都可能引
起种子败育。胚败育现象普遍存在于大田作物（吴志华，1999；张凤路 等，1999；蔡雪和孙德兰，
2000）和园艺作物中，在果树远缘杂交、不同倍性亲本之间杂交及无核品种的选育中胚败育尤为普
遍。目前，杧果、杏、枣、荔枝、葡萄等果树的胚败育机理已在胚胎学水平上有了深入研究（张彦
琳 等，2008）。本试验的观察结果表明，‘无核世纪梨’胚胎败育是发生在受精过程中：卵细胞和极
核都不与精子结合，发生退化，导致‘无核世纪梨’双受精的失败，从而造成种子不发育。观察发
现，种子从授粉后 7 d 起就有少量长势较弱的雌蕊出现种皮褐化现象，此后在较短时间内种子停止
发育并逐渐全部褐化，最后干瘪退化，说明种子发生败育的时间是较短的。由此可见，‘无核世纪梨’
与其他果树的败育机理的区别，主要体现在发生败育的时期不同，‘无核世纪梨’胚败育发生在受精
过程中，由于不能完成双受精，很快就发生退化，授粉后 14 d 一般就退化完全，而其他果树的胚败
育时期主要集中在花粉、胚囊和胚等发育过程中。如姚家琳等（2000）认为李胚胎败育是由于雌配
子体发育中胚囊发育受阻，珠心珠被提早解体退化而导致的；杧果的败育是发生在胚囊时期，在 8
核期会发生助细胞及反足细胞等胚囊细胞的退化导致胚败育，形成无籽果实（董军 等，2003）；金
竹萍（2003）认为枣的败育发生在球形胚、心形胚时期；吕柳新和林顺权（1995）在焦柑胚胎发育
的研究中发现，柑桔品种中珠心胚的存在，会严重影响正常胚胎发育，最终导致胚败育。无核葡萄
的败育发生在胚的发育过程中，其授粉受精正常，胚能够正常发育，种子发育到 35 d 左右才开始发
生败育，此时胚已发育至球形胚和早心形胚，而一般都是胚乳先败育，营养供应不足，从而导致胚
败育（王飞，2000；蒋爱丽 等，2008）。由此可见‘无核世纪梨’其种子败育机理与一般的果树种
子败育机理存在不同，具有其研究价值。
观察发现‘无核世纪梨’卵细胞与精子不能形成受精卵，无法形成胚；同时极核也不能与精子
结合形成胚乳，无法提供营养，也影响了胚的形成，最终导致败育。以‘无核世纪梨’为父本，给
多个梨品种授粉，均能得到果实，且种子发育正常，说明其雄配子体发育正常；而其他梨品种做父
本给‘无核世纪梨’授粉时，却只能得到无籽果实，说明‘无核世纪梨’的雌配子体发育出现了变
异。而关于雌雄配子融合的分子机理目前研究较少且没有定论，一般认为高等植物的卵细胞处于相
对静止状态中，受精后卵细胞被激活，启动合子发育和胚胎发生（彭雄波和孙蒙祥，2007）。在此过
程中，雌雄配子之间通过膜的融合而合为一体，而决定雌雄配子的融合是细胞的识别作用，关于细
胞识别存在随机假说和特异受体两种假说，Mori 等（2006）通过基因差异表示，在百合中鉴定到一
个可能与精卵相互作用的膜蛋白分子 GCS1，该基因的功能缺失不影响精子正常进入胚囊，但是影
响精子与卵细胞的融合，因此在此基础上考虑‘无核世纪梨’雌雄配子的不融合是否与 GSC1 基因
发生变异有关，需进行进一步的研究。

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