全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (2) : 301 - 304
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2006 - 06 - 07; 修回日期 : 2007 - 02 - 13
基金项目 : 国家自然科学基金项目 (30170651; 30270926)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: nnzsl@njau1edu1cn)
‘新高 ’梨花粉败育与内源多胺含量变化的关系
李六林 1, 2 , 张绍铃 13 , 郭艳玲 1
(1 南京农业大学园艺学院 , 南京 210095; 2 山西农业大学园艺学院 , 山西太谷 030801)
摘 　要 : 以花粉败育的 ‘新高 ’梨和花粉可育的 ‘丰水 ’梨为试材 , 对不同发育阶段的花蕾或花药内
不同形态的腐胺 ( Put)、亚精胺 ( Spd) 和精胺 ( Spm) 含量进行了分析 , 以探讨多胺种类和形态与新高花
粉败育的关系。结果表明 : 新高花蕾发育过程中游离态的 Put和 Spd含量变化幅度不大 , 丰水则在单核花
粉到二核花粉时期出现高峰 , 在单核花粉期到单核花粉晚期含量是新高的 3～5倍。新高中游离态的 Spm
也显著低于丰水 ; 丰水中高氯酸可溶共价结合态 Put、Spd和 Spm含量逐渐增加 , 新高在花粉败育前期或败
育期出现不同于丰水的高峰 ; 除丰水成熟的花药外 , 两个品种中高氯酸不溶结合态多胺含量的变化基本一
致 ; 两个品种的不同形态 Put、Spd和 Spm总量在败育前期差异不显著 , 此后新高显著低于丰水 ; 丰水中的
多胺均以游离态为主 , 新高以高氯酸可溶结合态为主。
关键词 : 梨 ; 花粉 ; 败育 ; 多胺
中图分类号 : S 66112　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0220301204
Rela tion sh ip Between Pollen Abortion and Change of Endogenous Polyam ines
Con ten ts in‘N iitaka’Pear Cultivars
L IL iu2lin1, 2 , ZHANG Shao2ling13 , and GUO Yan2ling1
( 1 College of Horticu lture, N anjing A gricu ltura l U niversity, N an jing 210095, Ch ina; 2 College of Horticu lture, Shanxi
A gricultural U niversity, Taigu, Shanxi 030801, Ch ina)
Abstract: In order to exp lore the relationship between polyam ines and pollen abortion of pear, the con2
tents of different form s of putrescine ( Put) , sperm idine ( Spd) and sperm ine ( Spm) were exam ined at differ2
ent stages of pollen development in floral buds or anther of male sterile pear cultivar N iitaka ( Pyrus pyrifolia
Nakai) and fertile pear cultivar Housui. The results indicated that the variation range of contents of both free
Put and Spd in N iitaka was small during bud development, whereas the variation of free Put and Spd content of
Housui showed a peak during uninucleate pollen stage to later uninucleate pollen stage. A t the stage of pollen
abortion ( from uninucleate pollen stage to later uninucleate pollen stage) , the free Put and Spd contents were
3 - 5 times of N iitaka. Free Spm content in N iitaka was significantly lower than that of Housui. The contents
of perchloric acid covalently soluble conjugated Put, Spd and Spm of Housuiwere gradually increased, but the
contents of those in N iitaka showed a peak that did not appear in Housui during pollen abortion or ahead. Ex2
cep t developmentally mature anther, variations of perchloric acid covalently insoluble conjugated in two culti2
vars were sim ilar. Total contents of different form s of Put, Spd and Spm did not have significant differences
before pollen abortion, but were significant lower in N iitaka than that of Housui after pollen abortion. The free
Put, Spd and Spm were the p redom inant form s in total contents in Housui, however, the p redom inant form s in
N iitaka were perchloric acid covalently soluble conjugated Put, Spd and Spm.
Key words: Pear; Pollen; Abortion; Polyam ines
园 　　艺 　　学 　　报 34卷
目前多胺对植物雄性不育的调节作用受到了高度关注。多胺在植物体内有以多聚阳离子状态和与
高分子物质如蛋白、核酸及细胞膜等以氢键或离子键结合的游离态 , 以及与酚类等物质结合的结合
态 , 而有关多胺的形态与植物雄性不育关系的研究报道不多 , 且结果还存在很大差异 (Martin2Tan2
guy, 1997)。本试验对花粉败育的 ‘新高 ’梨 ( Pyrus Pyrifolia Nakai) 和可育的 ‘丰水 ’梨花粉发育
过程中不同种类和形态内源多胺进行分析 , 以探讨不同形态的多胺在 ‘新高 ’花粉败育过程中的作
用和意义 , 为今后应用外源多胺调节花粉的育性提供理论依据。
1　材料与方法
以南京新世纪园艺研究所梨品种园内 6年生 ‘新高 ’和 ‘丰水 ’梨为试验材料。结合花药涂片
法和 45%的醋酸洋红染色镜检 , 分别在花粉母细胞时期、四分体时期、单核花粉期、单核花粉晚期、
二核花粉期和成熟花粉期收集单个的花蕾或花药 , 于液氮中冷冻 , 放入 - 20℃的冰箱中保存备用。
游离态腐胺、亚精胺和精胺含量测定参照刘俊等 (2002) 的方法。高氯酸可溶性结合态多胺和
高氯酸不溶性结合态多胺测定参照 Kotzahasis等 (1993) 的方法。试验结果利用 SAS统计分析软件进
行 t检验分析。
2　结果与分析
211　梨花粉发育过程中腐胺 ( Put) 含量的变化
丰水花蕾中游离态 Put含量随着花的发育逐渐增加 , 从单核花粉期开始迅速增加 , 于单核花粉晚
期和二核花粉期达到高峰。新高游离态 Put含量的变化与丰水相类似 , 但在单核花粉晚期和二核花粉
期 , 仅是丰水的 3110%和 2210% (图 1)。丰水高氯酸可溶性结合态 Put含量随着花的发育而逐渐增
加 , 在成熟期含量最高。新高高氯酸可溶性结合态 Put在花粉母细胞时期与丰水差异不大 , 而后迅速
增高 , 于单核花粉晚期达到最高 , 单核花粉期和晚期的含量是丰水的 4135和 3136倍。
图 1　花粉发育过程中不同形态 Put含量及总量的变化
1. 花粉母细胞时期 ; 2. 四分体时期 ; 3. 单核花粉期 ; 4. 单核花粉晚期 ; 5. 二核花粉期 ; 6. 成熟花粉期。
F ig. 1　Var ia tion of the con ten ts of d ifferen t form s and tota l Put dur ing pollen developm en t
1. Pollen mother cell; 2. Tetrad; 3. Mononucleate; 4. Late mono2nucleate; 5. D inucleate; 6. Mature pollen.
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　2期 李六林等 : ‘新高 ’梨花粉败育与内源多胺含量变化的关系 　
丰水高氯酸不溶性结合态 Put含量在花粉发育的前期变化不明显 , 单核花粉期以后逐渐增加。新高高
氯酸不溶性结合态 Put含量虽然在单核花粉期以后有所升高 , 但都较丰水低。
除四分体时期和单核花粉期外 , 新高 Put总量显著地低于丰水。丰水在花粉发育过程中 Put以游
离态为主 , 在单核花粉期、单核花粉晚期和二核花粉期 , 其含量分别占总量的 6418%、7911%和
7315%。新高则以高氯酸可溶结合态为主 , 在上述 3个时期 , 高氯酸可溶结合态的含量占到总量的
8012%、6215%和 6214%。
212　梨花粉发育过程中亚精胺 ( Spd) 含量的变化
丰水中游离 Spd的含量于单核花粉期达到最高 , 随着花粉发育而下降 (图 2)。新高 Spd含量变
化不明显 , 在单核花粉期和单核花粉晚期仅为丰水的 3117%和 1710%。丰水高氯酸可溶结合态 Spd
含量在花粉发育过程中维持在一定水平上变化不明显。新高高氯酸可溶结合态 Spd含量变化同高氯酸
可溶结合态 Put含量变化一样。两个品种中高氯酸不溶结合态 Spd的变化与高氯酸不溶结合态 Put的
变化基本一致 , 除丰水在发育成熟的花药中有大量积累外 , 两品种在其它发育时期的含量均较低。
丰水和新高的花蕾中 Spd总量于单核花粉期出现一个高峰。两个品种除四分体时期无显著差异
外 , 其余发育时期新高均显著地低于丰水。丰水游离态 Spd在总 Spd含量中所占比重以单核花粉期到
单核花粉晚期最高 , 分别达到 6616%和 6715% , 而同期高氯酸可溶结合态仅占 2919%和 2518%。新
高游离态和高氯酸可溶结合态所占的比例与丰水相反 , 高氯酸可溶结合态在单核花粉期占 7017% ,
而游离态仅为 2315%。
图 2　花粉发育过程中不同形态 Put含量及总量的变化
1. 花粉母细胞时期 ; 2. 四分体时期 ; 3. 单核花粉期 ; 4. 单核花粉晚期 ; 5. 二核花粉期 ; 6. 成熟花粉期。
F ig. 2　Var ia tion of the con ten ts of d ifferen t form s and tota l Put dur ing pollen developm en t
1. Pollen mother cell; 2. Tetrad; 3. Mononucleate; 4. Late mono2nucleate; 5. D inucleate; 6. Mature pollen.
213　梨花粉发育过程中精胺 ( Spm ) 含量的变化
两个品种的花蕾中游离态的 Spm与 Put和 Spd相比 , 含量较低。新高游离态 Spm的含量于单核
花粉期出现小高峰 , 但各个时期均显著地低于同期丰水的含量。丰水高氯酸可溶结合态 Spm含量的
变化与 Spd的变化规律基本一致 , 但其含量较 Spd低较多。新高高氯酸可溶结合态 Spm含量的高峰
出现在四分体时期 , 以后逐渐下降。两品种高氯酸不溶结合态的 Spm含量均非常低 , 除丰水在成熟
的花药中有所积累外 , 其它变化趋势较一致。从 Spm总量讲 , 丰水在发育成熟的花药中积累了一定
量的 Spm, 其它的差异不大。
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图 3　花粉发育过程中不同形态精胺含量及总量的变化
1. 花粉母细胞时期 ; 2. 四分体时期 ; 3. 单核花粉期 ; 4. 单核花粉晚期 ; 5. 二核花粉期 ; 6. 成熟花粉期。
F ig. 3　Var ia tion of the con ten ts of d ifferen t form s and tota l Spm dur ing pollen developm en t
1. Pollen mother cell; 2. Tetrad; 3. Mononucleate; 4. Late mono2nucleate; 5. D inucleate; 6. Mature pollen.
　　多胺被认为是一种生长调节物质 , 影响植物的许多生长和发育过程 (Bagni, 1989)。在几种作物
的研究中证实多胺的代谢与雄性不育相关 (A ribaud & Martin2Tanguy, 1994) , 但研究的结果不完全相
同。本试验发现两个品种不同形态多胺的含量存在一定的差异 , 尤其是不同形态多胺的相对比例和出
现高峰的时间差异更为明显。丰水中多胺以游离态为主 , 在与新高花粉败育相对应的时期 (即单核
花粉发育和单核花粉发育晚期 , 未发表数据 ) 游离态 Put和 Spd占 6518% ～7911%。而此期新高游离
态 Put和 Spd仅占 25%左右 , 高氯酸可溶性结合态的占 8012%和 7017%。目前有关高氯酸可溶性结
合态多胺对花粉发育效应的机制尚不清楚。有研究表明结合态多胺可以调节细胞内游离态多胺的水平
( Flores & Filner, 1985) , 也可作为一种运输的形式 ( Havelange et al. , 1996 ) 和氨氧化酶的底物
(A ribaud & Martin2Tanguy, 1994)。新高中高含量的高氯酸可溶性结合态多胺可能加快了多胺的向外
运输和降解 , 而且在降解过程中产生的氨基醛、H2 O2、自由基等物质积累至一定量时即会损伤质膜 ,
更重要的是破坏不同形态多胺平衡 , 尤其是游离态多胺的减少 , 影响花粉的正常发育。
References
A ribaud M, Martin2Tanguy J. 1994. Polyam ine metabolism in normal and sterile Chrysanthem um m orifolium. Phytochem. , 37: 927 - 932.
Bagni N. 1989. Polyam ines and p lant growth and development. In: Bachrach U, Heimer YM. The physiology of polyam ines. Boca Raton, Flori2
da: CRC Press Incorporation: 107 - 120.
Flores H E, Filner P. 1985. Polyam ine catabolism in higher p lants: characterization of pyrroline dehyrogenase. Plant Growth Regul. , 3: 277 - 291.
Havelange A, Lejeune P, Bernier A, Kaur2Sawhney R, Galston A W. 1996. Putrescine export from leaves in relation to floral transition in S inapis
a lba. Plant Physiol. , 96: 59 - 65.
Kotzahasis K, Christakis2Hamp sasM D, Ronbelakis2Angelakis K A. 1993. A narrow2bore HPLC method for the identification and quantization of
free conjugated and bound polyam ines. Analytical B iochem. , 214: 484 - 489.
L iu Jun, J i Xiao2jia, L iu You2liang. 2002. HPLC method for the identification and quantization of polyam ines. Plant Physiology Communications,
38 (6) : 596 - 598. ( in Chinese)
刘　俊 , 吉晓佳 , 刘友良. 2002. 检测植物组织中多胺含量的高效液相色谱法. 植物生理学通讯 , 38 (6) : 596 - 598.
Martin2Tanguy J. 1997. Conjugated polyam ines and rep roductive development: biochem ical, molecular and physiological app roaches. Physiol.
Plant, 100: 675 - 688.
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