全 文 ：园 艺 学 报 2010，37（3）：355–362
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期：2009–12–03；修回日期：2010–03–01
基金项目：上海市重点科技攻关项目（073119N01）
﹡ 通信作者 Author for correspondence (E-mail: nnzsll@njau.edu.cn)
高温对桃花粉发育及小孢子产生的影响
叶正文 1,2，杜纪红 2，苏明申 2，李六林 1，张绍铃 1,*
（1 南京农业大学园艺学院，南京 210095；2上海市农业科学院林木果树研究所，上海市设施园艺技术重点实验室，
上海 201106）
摘 要：在人工气候培养箱内对‘锦绣’黄桃（Prunus persica‘Jinxiu’）花器官进行高温处理，利
用光学显微镜探讨了高温对小孢子形成和花粉发育的影响。结果表明：与对照相比，35 ℃高温处理 1 h
对花粉量影响不显著，随着处理时间增加，花粉量、萌发率以及花粉管生长量显著下降，5 h 高温处理的
花粉量仅为对照的 1.9%，且基本不萌发；5 h 高温处理部分花粉母细胞减数分裂后不能形成正常的四分体，
而形成二分体、三分体以及多分体。随着花药胼胝质的解体，花药内出现了多核小孢子。高温处理后小
孢子细胞质收缩解体，随后小孢子壁也解体；高温处理的花药壁细胞染色浅，绒毡层提前解体，说明绒
毡层不能继续为小孢子发育提供营养物质，使小孢子发育受阻，造成小孢子逐渐消失。
关键词：桃；高温；小孢子；花粉发育
中图分类号：S 662.1 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2010）03-0355-08

Effects of High Temperature on the Microsporogenesis and Pollen
Development of Peach
YE Zheng-wen1,2，DU Ji-hong2，SU Ming-shen2，LI Liu-lin1，and ZHANG Shao-ling1,*
（1Collage of Horticulture，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China；2Forestry and Pomology Research
Institute，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai Key Laboratory of Protected Horticultural Technology，
Shanghai 201106，China）
Abstract：Effects of high temperature on microsporogenesis and pollen development of ‘Jinxiu’
yellow peach was studied in artificial climate chamber. The results showed that: There was no significant
difference between pollen quantity in anthers treated under 35 ℃ for an hour and that under control（20
℃）. With increasing duration of high temperature（35 ℃）treatment, quantity, germination rate and length
of pollen tubes significantly decreased. While the duration reached to 5 hours, pollen quantity was as only
1.9 % of the control, also showed nearly no bourgeon. Some pollen mother cells under 5 hours of 35 ℃
can not generate normal tetrad，but form dyad，triad and polyad，further，multinuclear microspores
appeared along with callose degradation. After high temperature treatment，cytoplasm of microspores
contracted and degenerated，also followed with microspores wall degradation. As regards cells of anther
wall they were dyed light，due to the early disintegrated of tapetum cells. It was suggested that
disappearance of microspore be induced by the disability of nutrition supply from tapetum cells.
Key words：peach；high temperature；microspore；pollen development

356 园 艺 学 报 37 卷
桃树设施栽培在世界各桃主产区发展迅速。在我国的一些地区，近年来异常高温造成桃树设施
栽培失败的现象时有发生，其中最主要的原因是扣棚后温度调控不当而造成严重落花落果（沈元月
等，1998，1999）。尤其是在花芽萌动期，若晴天的中午不及时通风，棚内温度很快就上升到 25 ℃
以上，甚至高达 35 ℃，大大超过了萌芽期适温（10 ~ 18 ℃）。
已有研究表明，作物花芽萌动期和开花期对高温非常敏感。高温一方面造成花芽发育过快，雌
蕊、雄蕊及花瓣出现畸形；另一方面在花粉发育过程中造孢细胞向花粉母细胞过渡和小孢子母细胞
减数分裂形成四分体时，如果遇到异常温度，常影响到小孢子的形成和发育，阻碍花粉成熟与花药
开裂，并阻碍花粉在柱头上发芽、花粉管伸长，其结果引起不受精，导致不育（Matsui et al.，2000，
2001；Matsui & Omasak，2002；Prasad et al.，2005）。目前关于花芽萌动期高温对桃雄蕊发育影响
的系统研究还尚未见报道。作者利用模拟高温环境的人工气候箱对‘锦绣’黄桃花药发育过程进行
了研究，以期探讨高温胁迫对桃花器官发育的影响机理，为解决桃设施栽培花期高温导致落花落果
等问题提供理论依据。
1 材料与方法
供试品种为‘锦绣’黄桃（Prunus persica‘Jinxiu’），栽培于上海市农业科学院果树试验场，
树龄 10 年，常规栽培与管理。
2008 年 2 月底取花芽尚未萌动的粗壮枝条，放入光照培养箱中水培，10 ~ 15 ℃预处理，经镜
检确定花药发育至花粉母细胞时期后，将试材分 4 组，分别置于昼/夜（12 h/12 h）温度为 20 ℃/15 ℃
的光照培养箱中，每天从 11：00 开始分别进行 0、1、3、5 h，35 ℃的高温处理。采集 4 个培养箱
内开花前的大花蕾，将花药剥下收集，部分花药用于花粉量的测定，其余花药用硫酸纸包好放入硅
胶中阴干，待花粉完全散出后 -20 ℃下密闭保存，备用。处理期间每天取高温处理 5 h 和对照的花
芽各 30 个，剥去鳞片，用 FAA 固定备用。
花粉量的测定：取未开裂的花药 100 个，重复 3 次，放入离心管中，35 ℃烘箱中干燥，待花粉
散出后，加入适量 20%的 (NaPO3)6 溶液，在涡漩振荡器上震荡摇匀成悬浮液，然后再取一定悬浮液
进行稀释，摇匀后用移液枪吸取微量溶液滴在载玻片上，在 OLYMPUS IX71 倒置生物显微镜下数出
视野中的花粉粒数，计算出单个花药花粉粒数，即为该品种的花粉量。
花粉活力测定：将阴干的花粉播于固体培养基（0.1%硼酸 + 10%的蔗糖 + 1%琼脂）上，24 ℃
暗培养 3 h，然后统计花粉萌发率和花粉管长度，重复 5 次，花粉管长度大于花粉粒直径视为萌发，
萌发率（%）= 已萌发花粉数/花粉总数 × 100。经 SPSS 软件进行试验数据显著性分析。
游离小孢子产生前采用改良卡宝品红染色，小孢子的观察用醋酸洋红染液（郑国锠，1979）,
显微镜下观察拍照，并在四分体时期随机统计 200 个视野中四分体、三分体和二分体数量及其小孢
子内核的数量；花药组织结构观察采用常规石蜡切片法，切片厚度 8 µm，爱氏苏木精染色，伊红复
染，制成永久切片，在 OLYMPUS IX71 倒置生物显微镜下拍照。
2 结果与分析
2.1 高温对花粉量及其萌发特性的影响
随着高温处理时间的延长，‘锦绣’黄桃花粉量、花粉发芽率及花粉管长度变化较大（表1）。高
温处理 5、3、1 h 的花粉粒数量分别是对照的 1.9%、6.6%、93.0%，除高温处理 1 h 与对照无显著差
3 期 叶正文等：高温对桃花粉发育及小孢子产生的影响 357

异外，另外两个高温处理的花粉量均显著地少于对照。
高温处理 3 h 和 1 h 的花粉发芽率分别是对照的 30.0%和 63.5%，高温处理 5 h 的花粉均不能萌
发，属完全败育。高温处理 1 h 的花粉管生长量与对照无差异，而高温处理 3 h 的花粉管生长明显
减缓。
表 1 高温对桃花粉量及萌发特性的影响
Table 1 Effect of high temperature on pollen quantity and characteristic of germination of peach
高温处理时间/h
High-temperature treatment time
花粉粒数（个/花药）
Pollen number (Pollen per anther)
花粉发芽率/%
Germination rate of pollen
花粉管长度/mm
Length of pollen germination
0 875 a 60.0 a 106.54 a
1 813 a 38.1 b 111.70 a
3 58 b 18.0 c 71.11 b
5 17 b - -
注：不同小写字母表示Duncan’s 新复极差检验5%水平。
Note：Different small letters indicate significant at α = 0.05 by Duncan’s test.
2.2 高温对桃小孢子产生和发育的影响
2.2.1 花粉母细胞及四分体形成
20 ℃温度条件下小孢子母细胞减数分裂形成的 4 个子核呈四面体排列，随后细胞质同时分裂形
成四分体（图版Ⅰ,1、2）；小孢子释放后，近圆形，饱满，均匀，并发育成 4 个单核小孢子（图版
Ⅱ，1、2）。
35 ℃高温处理后，形成大量的多核花粉母细胞 （图版Ⅰ，3），部分花粉母细胞内的 4 个子核
呈两极分布，每一极含双核（图版Ⅰ，4） ，随后的胞质分裂只形成 1 个分裂沟，发育成二分体（图
版Ⅰ，5 ~ 7） ，二分体释放出 2 个双核小孢子。三极体胞质分裂后产生 1 个含两个核且体积较大
的小孢子以及 2 个瘦长形小孢子（图版Ⅰ，8、9）。高温处理后还形成胞质分裂明显不同步的多分体，
其中包含一个正常的单核小孢子，还含有另一个处在分裂过程中的三核小孢子（图版Ⅰ，11、12）。
此外还形成五分体（图版Ⅰ，10），并释放出 5 个小孢子。在显微镜下统计发现，四分体比例为 22.22%，
三分体比例为 22.21%，二分体比例为 55.56%，其中正常的四分体只占 16.67%。释放出的小孢子有
单核、双核、三核、四核、多核等等（图版Ⅰ，13 ~ 16），其中单核小孢子占总小孢子数的 42.28%，
双核小孢子占总数的 44.72%，三核小孢子占 9.76%，四核以上的小孢子占 3.25%。
2.2.2 小孢子发育
20 ℃正常温度培养条件下，从小孢子母细胞到形成二核花粉，先后经历花粉母细胞、四分体和
单核小孢子早期、中期、晚期以及二核花粉期，每个时期经历大约 1 ~ 2 d。刚从四分体释放出的小
孢子大小均匀一致，染色浅（图版Ⅱ，1），之后小孢子圆形饱满（图版Ⅱ，2），二核花粉期萌发孔
棱沟明显（图版Ⅱ，3），成熟时可以清楚的看到花粉内的两个核和 3 个萌发孔沟（图版Ⅱ，4）。
35 ℃高温处理后的小孢子产生和发育加快，高温处理 1 d 后花药内出现大量四分体，第 2 天即
处于小孢子单核靠边期。高温处理后产生的单核和多核小孢子染色较浅，大小差异明显（图版Ⅱ，5）。
之后小孢子出现不同形态变化（图版Ⅱ，6），部分小孢子内含物逐渐收缩降解（图版Ⅱ，7 ~ 9、11，
12），最后内含物降解消失成为空粒花粉（图版Ⅱ，10、13、14）。



358 园 艺 学 报 37 卷

图版Ⅰ说明：高温处理后的花粉母细胞及四分体表现
1，11 ~ 16 为卡宝品红染色；2 ~ 10 为醋酸洋红染色。
1. 20 ℃温度下小孢子母细胞；2. 20 ℃温度下四分体；3. 高温下小孢子母细胞减数分裂后期多核；4. 高温下小孢子母细胞减数分裂后期核
异常分布；5 ~ 7. 高温下形成双核的二分体；8. 高温下形成三分体；9. 高温下形成二分体和三分体；10. 高温下形成多分体；11、12. 高
温下形成二分体；13. 高温下多分体小孢子释放；14. 高温下形成一个双核和四核小孢子；15. 高温下形成的三核小孢子；16. 高温下形成
五核小孢子。
Explanation of plateⅠ：Appearance of pollen mother cell and tetrad under high temperature
1, 11–16. Carbolfuchsin stain. 2–10. Aceto carmine stain.
1. Microspore mother cell under 20 ℃. 2. Tetrad under 20 ℃. 3. Microspore mother cell of multinuclear under high temperature. 4. Abnormal
distribution of multinuclear in microspore mother cell under high temperature. 5–7, 11, 12. Dyad of double nuclear under high temperature. 8. Triad
under high temperature under high temperature.9. Dyad and triad under high temperature. 10. Polyad under high temperature. 13.Microspore released
from polyad under high temperature. 14. Microspore of double and four nuclear under high temperature. 15. Microspore of three nuclear. 16.
Microspore of five nuclear.
3 期 叶正文等：高温对桃花粉发育及小孢子产生的影响 359


图版Ⅱ说明：高温处理后的小孢子变化
1 ~ 4. 20 ℃温度下小孢子发育；5 ~ 14. 35℃高温下小孢子变化。
1. 从四分体释放的小孢子；2. 单核中期小孢子；3. 二核花粉；4. 成熟花粉；5. 单核早期和中期小孢子；6.小孢子收缩、解体；7 ~ 9. 小
孢子细胞质收缩；10 ~ 12. 小孢子壁收缩、扭曲；13、14. 小孢子粘连、降解。
Explanation of plateⅡ：Microspore change under high temperature
1–4. Microspore development under 20 ℃. 5–14. Microspore change under high temperature (35 ℃).
1. Microspore released from tetrad. 2. Mononuclear microspore of metaphase. 3. Binucleate pollen. 4. Mature pollen. 5. Mononuclear microspore of
early and middle phase. 6. Contracted and degenerated microspore. 7–9. Shrinkage of microspore cytoplasm. 10–12. Shrinkage and distortion of
microspore wall. 13，14. Adhesion and degeneration of microspore.
360 园 艺 学 报 37 卷
2.3 高温对桃花药组织结构的影响
在 20 ℃温度下，小孢子母细胞时期的花药壁由绒毡层、2 ~ 3 层中间层以及药室内壁和表皮层
组成，而且此期花药壁细胞内含物丰富，染色较深（图版Ⅲ，1 ）。在四分体时期，除绒毡层细胞在
细胞形态上有较大变化外，其他细胞与小孢子母细胞时期的变化不明显（图版Ⅲ, 2）。随着小孢子
的产生和发育，绒毡层、中间层和花药内壁染色较深，形态变化不明显（图版Ⅲ，3 ~ 6）。在二细
胞花粉期，绒毡层逐渐解体消失，中间层变薄，花药内壁细胞壁加厚，但内含物基本上消耗殆尽（图
版Ⅲ，7）。
在 35 ℃高温条件下，花粉母细胞减数分裂时期花药壁的各层细胞染色均浅，绒毡层细胞开
始降解（图版Ⅲ, 8）。四分体时期，绒毡层细胞进一步降解，小孢子囊内许多部位绒毡层细胞已降
解消失（图版Ⅲ，9）。随着小孢子的产生，绒毡层染色加深，其他壁细胞染色很浅（图版Ⅲ，10）。
之后随着细胞解体，绒毡层细胞内含物也解体空化，其他壁细胞染色很浅，药室内壁细胞未出现增
厚的迹象（图版Ⅲ，11）。部分可发育到单核小孢子后期的花药，药室内壁出现增厚，但绒毡层细胞
染色浅或过早降解，导致小孢子空化解体（图版Ⅲ，12 ~ 16）。
3 讨论
桃雄蕊是与产量关系最密切的器官之一，它的正常发育是获得预期产量的关键。在花粉发育过
程中，造孢细胞向花粉母细胞过渡和小孢子母细胞减数分裂形成四分体时，对温度等环境条件十分
敏感。在此期间如果遇到异常温度，影响到小孢子的形成和发育，造成雄蕊败育，形成没有花粉或
低质量花粉的花药。Satake 和 Yoshida（1978）将水稻放在 35 ℃以上高温条件下处理 2 h，水稻花
粉育性会显著降低，认为导致花粉育性降低的原因是由于雄蕊受到高温危害，使花药不开裂或开裂
受阻，散发到柱头上的花粉粒数不足，扰乱了正常授粉；同时使代谢过程遭到破坏，降低了花粉活
力与萌发力，阻碍了花粉管伸长（Matsui et al.，2000，2002）。从本试验结果来看，小孢子产生和发
育期间 1 h 的高温对花粉发育及其生活力没有影响，而 3 h 的高温处理影响花粉产生，也降低了花粉
生活力，并且随着高温处理时间的增加，只形成了少量无生活力的花粉。这也说明在桃花芽萌动期，
天气晴朗，温室内持续高温而使花粉发育受阻，进一步影响授粉受精是导致大量落花落果的主要原因。
沈元月等（1998）指出，高温（35 ℃/15 ℃处理）造成的雄性败育是由于减数分裂异常，不能
形成正常二分体，造成雄性完全败育。张新忠和刘国俭（1998）通过对休眠的桃花枝在减数分裂前
期Ⅰ进行 32 ℃12 h 热激处理,小孢子母细胞减数分裂四分体时期二分体发生频率为 5.82 % ~ 16.06 %，
2n 花粉比例为 13.33 % ~ 20.37 %。为了阐明高温对花粉发育的影响，本试验从花粉母细胞时期开始
每天进行 5 h 35 ℃高温处理，结果表明四分体时期出现了除正常四分体以外的多分体，如二分体、
三分体和五分体，其中二分体比例为 55.56%，正常四分体比例仅为 16.67%，说明高温处理影响了
四分体及其四分体内小孢子的形成，这也是导致其后期小孢子发育差，解体的原因之一。赵德法等
（2004）研究认为二分体和三分体可能因高温下染色体配对、着丝粒分离、纺锤体形成、胞质分裂
等各环节的异常减数分裂行为产生，而联会消失、纺锤体定位异常和胞质的提前分裂是其发生的主
要原因。也有研究发现花粉母细胞减数分裂过程中行为异常的染色体尤其是落后染色体，由于不能
被正常地拉向两极，在分裂末期很容易形成小核，这样的小核使花粉母细胞出现多核，四分体时期
形成许多不正常的多分体，从而造成大量花粉的畸形和败育（王芳 等，2004）。作者也试图对其减
数分裂行为进行观察，以阐明不正常四分体产生的原因。但没有观察到高温下花粉母细胞减数分裂
的过程，这可能与高温下减数分裂时间大大缩短，没能及时取到减数分裂时期的样品有关。
3 期 叶正文等：高温对桃花粉发育及小孢子产生的影响 361

图版Ⅲ说明：高温处理后的花药横切面
1 ~ 7. 20 ℃温度下花药组织结构； 8 ~ 16. 35 ℃高温下花药组织结构。
1. 花粉母细胞减数分裂时期；2. 四分体时期；3. 单核小孢子早期；4. 单核小孢子中期；5. 单核小孢子后期；6. 二核花粉期；7. 成熟花
粉期；8. 花粉母细胞减数分裂时期；9 四分体时期绒毡层染色浅、解体；10. 单核小孢子早期花药壁染色浅；11. 绒毡层膨大解体；12. 单
核小孢子后期绒毡层染色浅；13. 绒毡层解体；14 ~ 16. 花药壁浅染，小孢子解体。
Explanation of plate Ⅲ：The across section of anther under high temperature
1–7. The across section of anther under 20 ℃. 8–16. The across section of anther under high temperature (35 ℃).
1. Meiosis of pollen mother cells. 2. Tetrad phase. 3. Early phase of mononuclear microspore. 4. Metaphase of mononuclear microspore. 5. Anaphase
of mononuclear microspore. 6. Binucleate pollen phase. 7. Mature pollen phase. 8. Meiosis of pollen mother cells. 9. Tapetum cells at tetrad phase
were dyed light and disintegrated. 10. Cells of anther wall at early phase of mononuclear microspore were dyed light. 11. Tapetum cells were swelled
and disintegrated. 12. Tapetum cells at anaphase of mononuclear microspore were dyed light. 13. Tapetum cells were disintegrated. 14–16. Cells of
anther wall were dyed light, and microspores were degenerated.
362 园 艺 学 报 37 卷
35 ℃高温下小孢子发育表现为小孢子内含物逐步降解，小孢子壁也皱缩解体，这与减数分裂后
所形成异常四分体及其多核小孢子有关。另外，绒毡层的主要功能是产生和运输小孢子正常发育所
必须的酶、生长素和营养物质。绒毡层细胞可直接向发育的小孢子输送养分, 被称为小孢子发育的
营养“供给者”。绒毡层物质释放和小孢子相关发育具有良好的同步性, 一旦这种组织间相互协调被
打乱, 其结果导致花粉粒败育（胡适宜，1984）。本试验中发现高温使花药绒毡层细胞出现大量解体
消失，无法再为小孢子的发育提供营养物质，使小孢子的发育受阻，内含物降解，造成花粉粒败育。
Kumar 和 Singh（1988）研究认为高温导致了 Tecoma stans 花粉不育是由于高温抑制了维管束的分
化, 从而破坏了花药中营养物质运输使绒毡层发育不正常。至于本试验 35 ℃高温下绒毡层异常的
原因，还有待进一步研究。
因此，在桃的设施栽培过程中要特别注意棚内午间温度，高温天气要及时通风降温，防止长时
间高温对花粉发育造成的伤害，从而提高花粉发育质量，提高坐果率。

References
Hu Shi-yi. 1984. Embryology of angiosperms. Beijing: High Education Press：23–27. (in Chinese)
胡适宜. 1984. 被子植物胚胎学. 北京：高等教育出版社：23–27.
Kumar R, G. Singh.1988. Investigations into the cause of sterility Tecoma stans L. Bull Soc Bot, 135: 131–136.
Matsui T, Omasa K, Horie T. 2001. Comparison between anthers of two rice (Oryza sativa L.) cultivars with tolerance to high temperatures at
flowering or susceptibility. Plant Prod Sci, (4)：36–40.
Matsui T, OmasaK, Horie T. 2000. High temperature at flowering inhibits swelling of pollen grains, a driving force for thecae dehiscence in rice
(Oryza sativa L.) . Plant Prod Sci, (3): 430–434.
Matsui T, Omasa K. 2002. Rice (Oryza sativa L.) cultivars tolerant to high temperature at flowering anther characteristics. Annals of Botany,
89：683–687.
Prasad P V V, Boote K J, Allen Jr, Sheehy J E, Thomas J M G. 2005. Species, ecotype and cultivar differences in spikelet fertility and harvest index of
rice in response to high temperature stress. Field Crops Research, 95：398–411.
Satake T, Yoshida S. 1978. High temperature induced sterility in indica rices at flowering. Japanese Journal of Crop Science, 1978, 47：6–17.
Shen Yuan-yue, Guo Jia-xuan, Zhu Jun，Jia ke-gong. 1998. Effect of temperature on flowing of Zaolu flat peach. Journal of Laiyang Agriculture
College, 15(4)：265–267. (in Chinese)
沈元月, 郭家选, 祝 军, 贾克功. 1998. 温度对早露蟠桃开花影响的研究. 莱阳农学院学报, 15(4)：265–267.
Shen Yuan-yue, Guo Jia-xuan, Liu Cheng-lian. 1999. Effect of temperature on the development of peach flower organs. Acta Horticulture Sinica, 26
(1)：1–6. (in Chinese)
沈元月, 郭家选, 刘成连. 1999. 温度对桃花器官发育的影响. 园艺学报, 26 (1)：1–6.
Wang Fang, Wei Bao-guo, Li Gui-quan, Li Yan-hua. 2004. A cytological observation of the pollen mother cells of the photoperiod-sensitive male
sterile soybean plant of 88-428BY-827. Scientia Agricultura Sinica, 37, (8)：1110–1113. (in Chinese)
王 芳, 卫保国, 李贵全, 李艳花. 2004. 大豆光敏雄性不育株 88-428BY-827 小孢子母细胞的细胞学观察. 中国农业科学, 37 (8)：1110–1113.
Zhang Xin-zhong, Liu Guo-jian. 1998. Induction of 2n pollen in prunus by heat shock. Acta Horticulture Sinica, 25 (3)：292–293. (in Chinese)
张新忠, 刘国俭. 1998. 热激处理对桃、李离体花枝 2n 花粉产生的影响. 园艺学报, 25 (3)：292–293.
Zhao De-fa, Wang An-le, Chen Chao-hui. 2004. Study on outbreak regularity of continuous high temperature and its influence to agricultural
production. Journal of Shanxi Agricultural Sciences, 31(1): 76–78. (in Chinese)
赵德法, 王安乐, 陈朝辉. 2004. 持续高温的发生规律对农业生产的影响. 山西农业科学，31(1)：76–78.
Zheng Guo-chang . 1979. Microstructure technology of biology. Beijing: People Education Press: 23. (in Chinese)
郑国锠. 1979. 生物显微技术. 北京：人民教育出版社: 23.