全 文 ：园 艺 学 报 2008，35(8)：1093—1100
Acta Horticuhurae Sinica
平邑甜茶与扎矮山定子杂交后代的胚胎发育特征研究
王 颖，商月惠，王玉霞，魏 鑫，董文轩
(沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110161)
摘 要 ：利用激光扫描共聚焦显微镜 (LSCM)和石蜡切片技术对平邑甜茶与扎矮山定子杂交获得的6
个皱叶矮生型株系的胚胎发育过程及发育特性进行了观察与研究。结果表明：各皱叶矮生型株系在胚胎发
育过程中表现出的特征大体相同，能进行正常的减数分裂并由功能性大孢子形成的有性胚囊表现出良好的
发育趋势；在开花当天至花后2 d，各株系的胚囊中均出现了精核或花粉内容物，观察到了部分株系的受精
卵；在花后 10 d左右原胚形成。另外，在胚囊发育的特定时期，胚囊内细胞核的分布方式各株系间略有差
异；在部分株系中观察到了少数多胚囊现象。综合而言，皱叶矮生型株系的胚胎发育特征是以有性生殖为
主的生殖方式 ，与亲本扎矮山定子的胚胎发育特征较为一致；与亲本平邑甜茶不同，未出现平邑甜茶胚胎
发育中的复杂现象并表现出较弱的无融合生殖能力。
关键词：苹果属；平邑甜茶；扎矮山定子；皱叶矮生株系；胚胎发育
中图分类号：S 661 文献标识码：A 文章编号：0513—353X (2008)08—1093-08
Characteristics about Embryo Development of the Hybridized Ofspring from
Pingyi Tiancha[Malus hupehensis(Pamp．)Rehd．var．pingyiensis Jiang]
and Zhaai Shandingzi[Malus baccata(L．)Borkh．]
WANG Ying，SHANG Yue—hui，WANG Yu—xia，WEI Xin， and DONG Wen—xuan
(Colege ofHorticulture，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110161，China)
Abstract：By the help of laser scanning confocal microscope(LSCM)and paraffin—section method，six
leaf-wrinkled and dwarf plants from the hybridization of Pingyi Tiancha[Malus hupehensis(Pamp．)Rehd．
var．pingyiensis Jiang]and Zhaai Shandingzi[ baccata(L．)Borkh．]were selected as the experimental
materials to make the overall observation and systematic investigation about their embryogenesis development
and characteristics，and the parents were used as the contrast．The results indicated that the six leaf-wrinkled
and dwarf plants could carry on the normal process of the meiosis and form the functional megaspores from
which the sexual embryo sacs derived．From the full blooming day to 2 days later，the sperm cells or the pol—
len inclusion emerged and the fertilized eggs were partially observed in the embryo sacs of the six leaf-wrinkled
and dwarf plants． The proembryos form ed about 10 days after the full blooming day． There were some
differences about the distributing way of the nucleolus in the specifc time during the development of the sacs，
and few poly—embryo sacs were observed in some of the leaf—wrinkled and dwarf plants．So that the embryogen—
esis characteristics of the leaf·-wrinkled plants were basically consistent with Zhaai Shandingzi whose character—·
istics of the sexual reproduction were distinct．Compared with Pingyi Tiancha，they did not have the complex
phenomena during the process of the embryogenesis．Generally speaking，the sexual reproduction was the main
reproductive mode of the leaf-wrinkled and dwarf plants which had the weak ability of apomixis．
Key words：Malus；Malus hupehensis(Pamp．)Rehd．var．pingyiensis Jiang；Malus baccata (L．)
Borkh．；the leaf-wrinkled and dwarf plant；embryogenesis
收稿日期：2008—01—11；修回日期：2008—07—01
基金项目：国家自然科学基金项目 (30370985)
通讯作者 Author for corespondence(E-mail：wxdorIg63@126．con)
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1094 园 艺 学 报
世界上已公认的苹果属植物多达 36种。中国是苹果属植物重要起源地之一。平邑甜茶 [Malus
hupehensis(Pamp．)Rehd．vat．pingyiensis Jiang]为湖北海棠的一个变种，原产于我国山东省平邑县，
具有非常强的无融合生殖能力，其无融合生殖率在 95％以上，树性乔化，耐阴、抗涝能力强，嫁接
苹果的亲和力强，是目前苹果生产中已被广泛应用的乔化砧木 (李育农，2001)。扎矮山定子 [
bacata(L．)Borkh．‘Zhaai Shandingzi’]发现于内蒙古自治区呼伦贝尔盟扎兰屯，是普通山定子的
矮生型突变，与普通山定子或苹果品种的杂交后代中高株与矮株比例为 1：1，并可以保持高抗寒性
(孟庆炎 等，1997)。董文轩等 (1995，1996)以平邑甜茶为母本与扎矮山定子杂交，共获得 100多
株有性杂交后代，以期得到既具有矮化抗寒特性，又具有无融合生殖特性的苹果砧木资源。本研究从
这些杂交后代中选取6株表现为皱叶矮生特性的株系为试材，对其胚胎发育过程及发育特性进行观察
和研究，为丰富苹果属无融合生殖资源并揭示平邑甜茶无融合生殖性状的遗传机理提供参考依据。
1 材料与方法
1．1 材料及其取样方法
平邑甜茶 X扎矮山定子杂交后代皱叶矮生型株系成龄树 8 、10 、14 、15 、28 、42 均为四倍体
植株，2006年盛花期在5月 14—17日。平邑甜茶成龄树 (三倍体)与扎矮山定子 (二倍体)成龄树
各 1株，盛花期分别为5月 14、15日和5月9、10日。
所有试材均生长在沈阳农业大学果树育种基地，长势中庸。从2006年4月中旬各样本花序开始
生长至花后 15 d，每2 d取样 1次。花后试材均为自然授粉条件下的花朵和幼果。
1．2 胚胎学观察
取样后以FAA固定液固定试材的子房部位24～48 h，转人 70％乙醇中4℃保存备用。在解剖镜
下剥离出胚珠，在50％、30％、10％乙醇、蒸馏水中梯度复水 (蒸馏水中重复 3次)，每级20 min。
4％蔗糖曙红溶液染色12～48 h，倒去染色液，水洗3次后在10％、30％、50％、70％、90％、100％
乙醇中梯度脱水 (100％乙醇，重复 3次)，每级 20 min。50％水杨酸甲酯 (水杨酸甲酯与 100％乙醇
等体积混合)透明2 h后转人 100％水杨酸甲酯中透明 l2～48 h。水杨酸甲酯封片，Zeiss510型激光
扫描共聚焦显微镜观察，获取图像。LSCM Image Examiner软件处理图像。
幼胚发育的观察采取常规石蜡切片法。铁矾一苏木精染色，制永久玻片，在 Olympus BH．2型显
微镜明视野下观察，摄影。
2 结果与分析
2．1 皱叶矮生型株系大孢子母细胞的发生
皱叶矮生型株系与两个对照亲本均可产生正常的大孢子母细胞：随着花序的生长，胚珠原基开始形
成 (图版 I，1)，花前 10 d左右可观察到形成了倒生型胚珠 (图版I，2)。花前7 d左右，在珠心顶端表
皮下出现孢原细胞，孢原细胞分裂形成初生造孢细胞和周缘细胞 (图版 I，3)，初生造孢细胞可直接发
育成大孢子母细胞，周缘细胞则分裂形成多层珠心细胞并包围大孢子母细胞而形成厚珠心胚珠。大孢子
母细胞形成后，其体积进一步增大，细胞核和核仁清楚，可明显区别于其它细胞 (图版 I，4～6)。
2．2 皱叶矮生型株系有性胚囊的发生及发育
观察中发现各皱叶矮生型株系及对照扎矮山定子在胚胎发育过程中表现出的特征基本相同：大孢
子母细胞形成后，于花前 5 d左右进行减数分裂，形成4个单倍染色体的大孢子，即四分体 (图版 I，
7)，呈直线排列，细胞体积和核仁较大。四分体形成后，靠近合点端的大孢子可以正常发育，为功
能性大孢子，细胞较大，细胞质浓，核仁明显，其余3个大孢子退化。在单核胚囊和二核胚囊时期，
四分体中3个大孢子的退化痕迹明显 (图版I，9～12)。
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8期 王 颖等 ： 平 邑甜 茶与扎矮 山定子 杂交后 代的胚 胎发育特征研 究 1095
图版 I 说 明 ： 皱叶矮生型株 系及 其对照 的胚 胎发育初期特 征
1 ． 胚珠 原基 ( x 4 00 )； 2 ． 内珠 被生 长速度 大于 外珠被 ． 胚珠两端 的珠 心 细胞 分裂速度不 等 ， 生 长 到 一 定程 度就形 成弯生 生 长状 态 ，
最 后 整个胚珠的本体倒转 ， 形 成倒生型 胚珠 。 珠心 组 织 被珠 被包 围 ， 由内珠被形成珠孔 ( × 200 )； 3 ． 皱 叶矮 生 型 株 系 28。 的初 生 造
孢 细胞 和 周缘细胞 ( X 1 600 ， 5 月 5 日)； 4 ． 皱 叶矮 生 型 株系 lO 。 的大孢 子母 细胞 ( × 4 00 ， 5 月 7 日)； 5 ． 平 邑 甜茶 的大孢子 母 细胞
( × 800 ， 5 月 7 日 )； 6 ． 扎矮 山定子 的大孢子母 细胞 ( × 1 600 ， 5 月 5 日 )； 7 ． 皱 叶矮 生 型株系 8。大孢子母 细胞的四 分体 ( × 400 ， 5
月 9 日)； 8． 平 邑甜茶 四分体全部 退 化 ， 在靠 近 合点端 出现 一 个 特 化 的珠 心 细胞 ， 箭 头所 示 为 四 分 体的退 化痕迹 ( × 800 ， 5 月 8
日 )； 9 ～ 12 ． 分别为扎矮 山 定 子 ( X 1 600 ， 5 月 5 日)、 皱叶矮 生 株 系 14 。 ( X 800 ， 5 月 7 日 )、 4 2。 ( X 800 ， 5 月 7 日 )、 10。 ( X
800 ， 5 月 7 日 ) 的大孢 子 (功能性 大孢 子 )。 上 下箭 头分别表示 功 能性 大孢 子 和退 化 的 3 个 大孢 子 的退 化痕迹 。 S N C ： 特化 的珠 心 细
胞 ； S C ： 初 生造孢 细 胞 ； P C ： 周缘细胞 。 所 有 图片 中的胚珠均 为珠孔 向下 ， 下 同 。
E xplan ation ofplate l ： T he characteristics in the in itialstage ofem bryo developm entabou tthe leaf- w rinkled and dw arf plants and their
controls
1 ． T he ovule anlage ( X 4 00 )： 2 ． T he inside in tegu m en tgrow s faster than the outside in tegu m en t， and the cells in the tw o sides ofthe n ucellu s
have the diferen tcelldivision speed ． S O the ovule becom es cam pylotropous ， and in the end， the ovule becom es anatropou s ， the nucellus is enve —
lop~ tby the in tegu m en ts ， and the m ieropyle is form ed by the in ner in tegu m ent ( X 200 )； 3 ． T he sporogenou s celland the parietalcellofthe 4 2
。
leaf- w rinkled and dw arf plan t ( X 1 600 ， M ay5
“ )；4 ． T he m egaspore m other cellofthe 8
“ leaf- w rinkled anddw arf plant( X 4 00 ， M ay7 “ )；5 ．
T he m egaspore m other cellofP ingyiT iancha ( X 800 ． M ay7
“ )；6 ． T he m egaspore m other cellofZ haaiS handingzi( X 1 600 ， M ay5
“ )；7 ． T he
tetrad ofthe m egaspore m other cellofthe 8
。 leaf— w rinkledand dw arfplant ( X 4 00 ， M ay9 ” )；8． T he tetradofP ingyiT ianeha degenerate entirely
and a specialnueellar cellem erges in the chalazal end． the a~ ow heads denote the degenerate trace ofthe tetrad ( X 800 ， M ay 8
⋯ )；9 — 12 ． T he
functional m egaspores ofZ haaiS handingzi ( × 1 600 ， M ay 5
“ )， Ihe 14 。 ( X 800 ， M ay 7 “ ) 。 4 2。 ( X 800 ， M ay 7“ ) ， 10” ( X 800 ， M ay
7 “ 1 ． 111e arrow headabove denotes the fu nctionalm egaspore and the arrow headbelow denotes the degenerative trace ofthe other three m egaspores．
S N C ： S peciM nueellar cell； S C ： S porogenous cell； P C ： P arietal cell． A llfigu res are a~ angedthatthe m icropylar endpointis to the dow n side ， the
folow ing plates ale the sanle ．
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1096 园 艺 学 报
在成熟胚 囊形成过程 中 ， 皱 叶矮生 型 各株 系间在细胞核 的分 布方式上 略有差 异 。 在 四核 胚 囊期 ，
珠孔端和合点端的两 个核在大多数情况 下都呈水平排列 (图版 II ， 1 、 2 )， 但也 观 察到 了合点端 (图
版 Ⅱ ， 3 ) 或珠孑L端 (图版 Ⅱ ， 4 ) 的两 个核呈 竖 直排列 ， 但 未 观 察到胚囊 两 极 的两 个核 同时呈 竖 直
排列 的现象 。 在八 核胚 囊发育的过 程 中 ， 两 个极核 的位置 呈 现 多样化 的特征 ， 两 个极核相互 靠近 ， 可
位于胚囊的 中央 (图版 Ⅱ ， 5 )， 可位 于 卵器 附近 (图版 1I ， 6 )， 也 可 位 于 反 足 细 胞 附近 (图版 Ⅱ ，
7a 、 7b)。 根据 已有 的报道 ， 两 个极核位于胚囊 中央或卵器 附近 是最 为常见 的 ， 位于 反 足 细胞 附近 的
两 个相互 靠近 的极核有可能是处 于胚囊两 极 的两个极核相互 靠近 时移动速度不等造成 的 ； 也 有可 能继
续 向下 移动到达胚囊的中央或卵器 附近 ； 还 有可 能属 于 极核位 置 异 常 ； 具 体是 哪 种还 需 要 进 一 步探
讨 。
图版 Ⅱ说 明 ： 皱叶矮 生型 株 系的 四 核和 八 核胚 囊特征
1 — 4 ． 分别为皱 叶矮生 型 株 系 8” ( × 800 ， 5 月 13 日 )、 14 。 ( × 800 ， 5 月 13 日 )、 15 。 ( × 800 ， 5 月 9 日 )、 10。 ( × 800 ， 5 月 13 日 )
的 四核胚囊 ； 5 ． 皱 叶矮生 型 株系 15 ” 的八 核胚 囊 ， 两 个极核靠近 ， 位 于 胚 囊腔 中央 ； 6 ． 皱 叶 矮生 型 株系 28’ 的 八 核胚囊 ， 两 个 极 核 位
于 卵器 附近 ， 卵器液泡 化 程 度 加 深 ( × 800 ， 5 月 17 日 )； 7a 、 7b 连 片 ． 皱 叶 矮 生 型 株 系 28” 的 八 核 胚 囊 ， 两 个 极 核 靠 近 反 足 细 胞
( × 800 ， 5 月 13 日 )。 E C ： 卵 细胞 ； S Y ： 助细胞 ； A C ： 反 足细胞 ； P N ： 极核 。
E xplan afion ofplate lI ： T he characteristics ofthe four? n u cleate and eight- nucleate em bryo $8C aboutthe leaf- w rinkled and dw arfplants
1 ～ 4 ． T he fou r． nu cleate em bryo sac of8
。 ( × 800 ， M ay 13 m )， 14
。 ( × 800 ， M ay 13
山 )， 15 。 ( × 800 ， M ay9
m )， 10。 ( × 800 ， M ay 13 山 )
leaf- w rinkled and dw arfplan trespectively： 5 ． T he eight． nucleate em b~ o sac ofthe 15
。 leaf- w rinkled and dw arf plant， and the tw o polar n ucleus
are close and in the m iddle ofthe em b~ o sac ( × 800 ， M ay 17
⋯ )；6 ． T he eight— n ucleate em b~o sac ofthe 28
” leaf- w rinkledanddw arf plant， the
tw o polar n u cleus are close and near the egg apparatu s ， the degree ofthe vacuole ofthe egg apparatus deepen ( × 800 ， M ay 17
“ )； 7 a an d7b are
sequential． the eight． nucleate em b~ o sac ofthe 28
。 leaf- w rinkled and dw arfplant， the tw o polar nucleus locate near the antipodalcells ( × 800 ，
M ay 13
⋯ )． E C ： E gg cell； S Y ： S ynergid； A C ： A n tipodalcell； P N ： P olar nucleus．
从盛花期到盛花后 2 d， 在皱 叶矮生 型 株 系和扎 矮 山 定 子 胚 囊 中均 观 察 到 了精核或 花 粉 内容 物 。
部分植株 的胚囊 中同时观察到两 个精核 (图版 m ， 1 、 2a 、 2b、 3 a 、 3b、 4 )， 也 有部分植 株 的胚 囊 中
只观 察到 一 个精核 。 有的精核 位于 卵细胞 附近 (图版 Ⅲ ， 5 a 、 5 b)， 也 有 的位 于 极核 附近 (图版 Ⅲ ，
6 、 7 )， 还 有 的位于 卯细胞 和 极 核之 间 (图版 Ⅲ ， 8a 、 8b)。 在部分供试 植 株 中只 观 察到 一 个精核 的
原 因可 能是 由于 另 一 个精核被遮 挡 而 没 有 扫描 到 ； 也 有 可 能是 另 外 一 个精核 已 经 与卵细胞 或极 核 融
合 ， 具体原 因还 需要 进 一 步研 究 。 在盛花后 10 d左右 ， 观 察到 了原胚 形成 (图版 IV ， 9 ～ 12)。
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8期 王 颖 等 ： 平 邑甜茶与扎矮 山定子杂交后代的胚胎发育特征研究 1097
图版 Ⅲ 说 明 ： 皱叶矮 生型株 系胚 囊的受精特征
1 ． 皱 叶矮生型 株 系 8。的两 个精核分别位于 极核和 卵器 附近 ( × 800 ， 5 月 17 13 )； 2a 、 2b连 片 ， 皱 叶矮生 型 株 系 28。 的两 个精核分别
位于 极核和 卵器 附近 ( × 800 ， 5 月 17 日 )； 3a 、 3b 连片 ， 皱叶矮生型 株系 4 2。 的两 个精核位于 卵器附近 ( X 800 ， 5 月 19 日)； 4 ． 皱
叶矮生 型株系 4 2。 的两 个精核位于 卵细胞 和融合的极核之 间 ( X 800 ， 5 月 19 13 )； 5a 、 5 b连 片 ， 皱 叶矮生型 株系 10。 的卵器 附近 出现
一 个精核 ， 另 一 个精核未观 察到 ( x 800 ， 5 月 17 Et)； 6 ． 皱 叶矮 生 型 株 系 8。 中融 合的极 核和 一 个精细胞 ( x 800 ． 5 月 17 日 )； 7 ．
皱 叶矮生 型株 系 15 。的两 个极 核融合 ， 一 个精核位于 极核附近 ， 另 一 个精核 未 观 察到 ， 反 足 细胞退 化 ( × 800 ， 5 月 17 日 )； 8a 、 8b
连 片 ， 皱叶 矮生 型 株 系 14 ” 的极 核开 始融 合 ， 一 个精核 出现 ， 另 一 个精核未观察到 ( X 800 ， 5 月 17 日 )。 A C ： 反 足 细胞 ； sc： 精核 ；
S Y ： 助细胞 ； P N ： 极 核 ； E C ： 卵细胞 ； E A ： 卵器 。
E xplan ation ofplate H I ： T he fertilizing characteristics ofthe em bryo sac aboutth e leaf- w rinkled and dw arf plants
1 ． Th e tw o sperm cells ofthe 8
。 leaf- w rinkledanddw arfplan tare near the polar nucleus and the eggapparatus separ ately ( × 800 ， M ay 17
“ )． 2a
and 2b ale sequ en tial， the tw o sperm cells ofthe 28
。 leaf- w rinkled and dw arf plan tare near the polar n ucleus and the eg apparatus separately ( ×
800 ， M ay 17
⋯ )． 3 a and3 b are sequen tial， the tw o sperm cells ofthe 4 2
。 leaf - w rinkled and dw arf plantare near the egg appar atu s ( X 800 ． M ay
19 “ )． 4 ． T he tw o sperm s ofthe 4 2。 leaf - w rinkledanddw arf plantlocate betw een the fused polar nucleus andthe egg cell( × 800 ， M ay 19 “ )． 5 a
an d5 bare sequential， one sper m em erges near the egg appar atus ， the other sperm could n otbe observed ( × 800 。 M ay 17
山 )． 6 ． T he tw o polar
nucleu s ofthe 8。 leaf- w rinkled and dw arfplant w hich have fused and a sperm near it ( X 800 ． M ay 17
“ )． 7 ． T he tw o polar nucleus ofthe 15
0
leaf — w rinkledanddw arfplan tale fused， on e sperm cellem erges near the polar nucleus ， bu tthe other sperm could notbe observ ed， andthe antipo ．
dalcells have degenerated ( × 800 ． M ay 17
⋯ )． 8a and8bare sequential． the tw o polar nucleus ofthe 14
“ leaf - w rinkledanddw arf plan tare fused．
one sperm cel em erges ， the other sperm could notbe observ ed ( × 800 ， M ay 17“ )． A C ： A ntipodalcell； S C ： S perm cell； S Y ： S yn ersid； P N ：
P olar nucleus ； E C ： E g cell； E A ： E gg apparatus．
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1098 园 艺 学 报 35 卷
对照平 邑甜茶 的胚胎发育在 四 分体时期后 ， 情况 相对 复杂 ， 主要 表现 为 四 分体全 部退 化 ， 特化 的
珠心 细胞 出现 (图版 I ， 8)， 胚 乳 和原胚 的发育正 常 ， 多胚 囊现 象 明显 ， 处于 自然授粉状 态下 的平 邑
甜茶未观 察到明显 的受精现 象 。 因此 ， 皱 叶矮生 型株 系的胚 胎发育特征与平 邑甜茶对照相 比 ， 表现 的
相对简单明了 ， 有性生殖 特征明显 ， 未 出现 平 邑甜茶胚 胎发育过程 中有性生殖败育等复杂 的现象 。
2． 3 皱叶矮 生型株 系的多胚 囊现 象
在皱 叶矮生 型株 系中观 察到 了 一 些株 系具 有多胚囊现 象 (图版 Ⅳ )， 但 出现 的 比率较低 (表 1 )，
并且 和平 邑甜茶对照 一 样可 以形成两种类型 的多胚囊 ： 一 种是各个胚囊之 间的界 限不 明显 ， 不 能辨别
胚囊 的具 体数量 而形成复合胚囊 (图版Ⅳ ， 2 、 3 、 6 等 )； 另 一 种 是各个胚囊之 间的界 限明显 ， 可 以
辨别胚囊数量 而形成双 胚囊 、 三 胚 囊等 ， 如图版 IV ， 1 、 5 、 7 均 为双 胚囊 。
图版 Ⅳ 说 明 ： 皱叶矮 生型株 系及 其对 照 平 邑甜 茶的多胚 囊现 象和 原 胚 形 成
1 ． 平 邑甜茶的 双胚囊 ( × 800 )； 2 、 3 ． 平 邑甜茶的复合胚囊 ( × 800 )； 4 ． 平 邑甜 茶 的多胚囊 ( × 800 )； 5 ． 皱 叶矮生 型 株 系 4 2
。 的双
胚囊 ( × 800 )； 6 ． 皱 叶矮生 型株 系 8” 的复合胚 囊 ( × 800 )； 7 ． 皱 叶矮 生 型 株 系 10
” 的 双 胚 囊 ( × 800 )； 8． 扎矮 山 定 子 的单胚 囊
( x 800 )； 9 ～ 12 ． 分别 为皱 叶矮生 型株系 15 。 ( x 800 ， 5 月 25 日)、 4 2
。 ( × 800 ， 5 月 30 日)； 平邑甜茶 ( x 800 ， 5 月 20 日)、 扎矮
山定 子 ( × 800 ， 5 月 23 日 ) 的原胚 。
E xplanation ofplate Ⅳ ! T he phenom in a ofpoly- em bryo sac and the form ation ofth e proem bryo in the leaf
- w rin kled and dw arfplants
and P ingyiT iancha
1 ． T he double ． em bryo sac ofP ingyiT ian clm ( × 800 )： 2 ， 3 ． T he com plex em bry o sac ofP ingyiT iancha ( × 800 )； 4 ． T he poly- em bry o sac of
P ingyiT ian cha ( × 800 )； 5 ．
‘the double ． em bryo sac of the 4 2
” leaf- w rinkledand dw arfplan t( × 800 )；6 ． T he com plex em bryo sac ofthe 8
。 leaf-
w rinkled and dw arf plant ( × 800 )； 7 ． T he double em bryo sac ofthe 10
” leaf- w rinkled and dw arf plant ( × 800 )； 8． T he single — em bry o sac of
Z haaiS handingzi( × 800 )： 9 — 12 ． P lates ale the proem bryo ofthe 15
“ ( X 800 ， M ay25
⋯ )；4 2。 ( × 800 ， M ay30“ ) leaf- w rinkled and dw arf
plant． P ingyiT iancha ( × 800 ． M ay20
“ ) and Z haaiS handingzirespectively ( × 800 ， M ay23
“ )．
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8期 王 颖等：平邑甜茶与扎矮山定子杂交后代的胚胎发育特征研究
由表 1可以看出，对照平邑甜茶的多胚囊比率较高，可达到 19．4％；皱叶矮生型株系虽具有多
胚囊现象，但比率很低，仅有 1％左右；其中14 、15 、28 株系在观察过程中未发现多胚囊现象，在
对皱叶矮生杂种后代种子多胚的调查中，也未发现多胚现象 (陈志娟，2007)；对照扎矮山定子没有
多胚囊现象。
表1 供试植株多胚囊比率调查
Table 1 The investigation about the percentage of the poly-embryo sac
3 讨论
在利用植物无融合生殖特性固定杂种优势的研究中，一个关键问题是从胚胎上弄清所发现材料的
无融合生殖发生特点，为育种实践提供理论依据和实施对策。对皱叶矮生型株系胚囊发育过程的观察
结果显示，皱叶矮生型株系的大孢子母细胞能进行正常的减数分裂，减数分裂后形成的功能性大孢子
可以正常发育形成单核胚囊、二核胚囊、四核胚囊和八核胚囊，未发现四分体全部败育、有性胚囊败
育、珠心细胞特化、无性胚囊发育等无融合生殖现象，但在部分株系中仍观察到了少量的多胚囊现
象，其具体的发生过程还需要进一步研究。由于多胚囊现象是无融合生殖的特征之一 (高健伟 等，
2000)，说明其生殖方式以有性生殖为主，同时具有一定的无融合生殖能力，但程度低。与母本平邑
甜茶相比，其无融合生殖能力发生很大程度的退化，而有性生殖能力得到了恢复。
一 个物种在长期的进化过程中选择形成的生殖方式是相对稳定的 (包括无融合生殖物种)，只有
当正常的发育途径受阻，正如为了 “逃避不育”而选择无融合生殖方式一样，才可能选择其他生殖
方式 (吴先军和周开达，2003)。有性生殖是植物普遍而具有竞争优势的一种生殖方式，在有可能具
有无融合生殖特性的植物体中，如果有性生殖过程能够正常进行，无融合生殖性状就不表现或表现的
几率较低；当植物的染色体倍性或其它方面发生变化不能进行有性生殖过程时，无融合生殖过程就可
能发生，并代替有性生殖产生具有繁殖能力的种子，完成植物体繁育后代的功能，使物种得以延续，
这是植物体适应变化的一种表现。本试验和以往的研究结果 (张蕾，2003；刘阳 等，2006)均可证
明，平邑甜茶绝大多数大孢子母细胞的四分体退化，不能进行正常的有性生殖过程，而以无融合生殖
为主要的生殖方式。平邑甜茶为三倍体，不能进行正常的减数分裂，不能形成正常的配子，因而不能
进行正常的有性生殖过程；而皱叶矮生型株系均为四倍体，其倍性来源为未经减数分裂的三倍体平邑
甜茶3x染色体 +经过减数分裂的二倍体扎矮山定子 x染色体 (周攀，2007)，由于其染色体为偶数，
使得减数分裂得以正常进行，进而使得有性生殖过程正常进行，而无融合生殖能力减弱退化。
Emidio等 (2005)报道了在草地早熟禾中，存在着两个可能与无融合生殖有关的基因，SERK基
因和APOSTART基因，SERK基因是控制有性生殖终止的基因，APOSTART基因是控制无融合生殖启
动的基因。在一定的条件下，SERK基因启动，有性生殖过程终止；为了完成植物的生殖过程，
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l100 园 艺 学 报 35卷
APOSTART基因被迫启动，开始无融合生殖过程。平邑甜茶和皱叶矮生型株系中，也可能同时存在着
控制着有性生殖和无融合生殖的两个基因。是否可以推测在平邑甜茶中，终止有性生殖的基因在胚胎
发育早期开始启动，使得有性生殖过程在大孢子四分体时期停止，此时，控制无融合生殖的基因开始
起作用，无融合生殖过程开始。而在皱叶矮生型株系中，控制有性生殖终止的基因没有启动，造成控
制无融合生殖的基因也未能启动，使得有性生殖过程得以正常进行，表现为有性生殖方式占据了绝对
优势，无融合生殖能力很低。但由于平邑甜茶和皱叶矮生型株系与草地早熟禾等植物属于不同的植物
类别，故具体原因还需要利用分子生物学等手段对平邑甜茶和皱叶矮生型株系的生殖特性进行系统的
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