全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2005, 32 (2) : 295～297
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2004 - 05 - 12; 修回日期 : 2004 - 08 - 07
苹果自花授粉的花粉管结构变化及 S2RNa se定位
李天忠 1 　奥野智旦 2
(1 中国农业大学园艺植物研究所 , 北京 100094; 2 弘前大学农学生命科学部 , 日本弘前 03628561)
摘 　要 : 苹果 ‘红星 ’品种授粉处理 24 h后 , 自花授粉比异花授粉的花粉管生长缓慢。授粉处理 48 h
后 , 可观察到自花授粉花柱通道组织的花粉管内有二裂粒子增加、管壁破裂和管内物质溢出、外层管壁增
厚等现象。苹果气球状花期未授粉的花柱及自花和异花授粉 24 h后且无花粉管存在的花柱切片显示 , S2
RNase位于花柱通道组织的细胞内。自花和异花授粉 48 h后有花粉管通过的花柱切片显示 , S2RNase位于
花柱通道组织的细胞间隙和花粉管内。
关键词 : 苹果 ; 自花授粉 ; 花粉管 ; 结构变化 ; S2RNase; 定位
中图分类号 : S 66111　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2005) 0220295203
O bserva tion on Structura l Changes of Self2pollina ted Pollen Tube and L oca li2
za tion of S2RNa se in Apple
L i Tianzhong1 and Toshikatsu Okuno2
(1 Institu te for Horticu ltura l P lan ts, China A gricu ltura l U niversity, B eijing 100094, Ch ina; 2 Faculty of A gricu lture and L ife
Science, H irosaki U niversity, H irosak i 03628561, Japan)
Abstract: Structural changes in the pollen tubes of the‘Starking Delicious’app le in vivo was investi2
gated by transm ission electron m icroscope. It was found that a slow growth of the pollen tube after 24 h for the
self2pollination. Compared with the cross2pollination, there were numerous bipartite particles in the pollen
tube cell and some changes in 48 h for the self2pollination, either appeared such as rup ture of the pollen tube,
release of the cellular materials, thickening of the outer walls of some pollen tube cells. A t the time without
pollination, or 24 h after self2 and cross2pollination, in the samp les that pollen tubes did not exist, the S2
RNase was localized in the stylar transm itting tissue cells. However, in 48 h after pollination with self2 or
cross2pollen, in the samp les that pollen tubes existed, the S2RNase was observated in the intercellular space or
into pollen tubes.
Key words: App le; Self2pollination; Pollen tube; Structural change; S2RNase; Localization
1　目的、材料与方法
在配子体自交不亲和性系统中 , 不亲和花粉粒在柱头上萌发后穿透柱头表面进入花柱 , 在生长到
花柱中部之前受到抑制。荧光显微镜观察发现 , 苹果不亲和花粉管在花柱中的生长速度缓慢 , 有时甚
至完全停止 , 在管的末端有大量的胼胝质沉积〔1〕; 同时 , 能观察到一些类似火柴头一样膨大的花粉
管顶端〔2〕。但是 , 关于苹果花粉管细胞结构变化的观察报道甚少。本研究利用田间授粉处理后的花
柱制作切片 , 对自交不亲和花粉管的细胞结构进行透射电镜观察。另外 , 利用免疫胶体金技术对 S2
RNase ( S -核酸酶 ) 的存在部位进行了定位观察。
授粉试验在日本弘前大学农学生命科学部附属藤崎农场进行 , 供试苹果品种为 ‘红星 ’ (基因型
为 S cSe) , 授粉前中心花除雄、套袋 , 气球状花期进行自花和异花 (花粉来自 ‘金冠 ’, 基因型
S aSb) 授粉。授粉处理 24、48 h后 , 采花朵带回实验室 , 取出花柱 , 从上部 1 /3处横切花柱 , 每处
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园 　　艺 　　学 　　报 32卷
理取 5根花柱用于电镜观察。
普通电镜材料用 215%戊二醛和 011%锇酸双重固定 , Spurr树脂包埋 , 用超薄切片机 NOVA
(LKB B roma, Sweden) 切片 (50 nm左右 ) , 醋酸双氧铀和柠檬酸铅双重染色 , 日立 JEM 22000EX电
子显微镜观察。
免疫电镜材料用 4 %多聚甲醛 + 2 %戊二醛固定 , LR2W hite树脂包埋 , 超薄切片用 2 %牛血清白
蛋白封闭 30 m in后 , 用本课题组制备的 ‘红星 ’苹果花柱 Se2RNase兔多克隆抗体〔3〕处理 30 m in, 磷
酸盐缓冲液 (pH 712) 冲洗、吸干 , 15 nm金标山羊抗兔二抗 (B io2Rad Laboratories, USA ) 处理 30
m in, 重蒸水冲洗、干燥 , 醋酸双氧铀和柠檬酸铅双重染色后 , 电镜观察。对照用正常兔血清处理 ,
其它同上。
2　结果与分析
电子显微镜观察 , 自花授粉处理 24 h后 ‘红星 ’苹果花柱上部 1 /3处横断切片的通道组织细胞
之间未发现有花粉管存在 , 而相同部位异花授粉处理花柱通道组织细胞之间存在一些单层管壁且形状
不规则的花粉管 , 细胞排列紧密 , 异花授粉处理的花粉管游离在花柱通道组织细胞之间 , 管壁及管内
物质均被染成黑色 , 管内模糊不清 (图版 , 1)。授粉处理 48 h后 , 自花和异花授粉处理的花柱上部
1 /3处横断切片通道组织内均有花粉管通过 , 由内外两层管壁构成的花粉管居多 , 同时观察发现双层
管壁的花粉管外层管壁松散内层管壁致密 , 内层管壁被染成白色 , 外层管壁被染成黑色 (图版 , 2) ,
与其它植物类似〔4～6〕。从授粉处理 24和 48 h的观察结果看 , ①自花授粉处理的花粉管数较少 (表
1) ; ②苹果花粉管顶端部位可能是由单层管壁 , 而成熟部位为双层管壁构成。与其它植物相同 , 外
层管壁可能由果胶质而内层管壁可能由胼胝质构成〔7〕。另外 , 与异花授粉处理不同 , 自花授粉 48 h
后的花粉管内含有丰富的二裂粒子 (图版 , 3)。从图版 , 4可以看到 , 自花授粉处理 48 h后部分花
粉管的管壁破裂 , 二裂粒子及其它管内物质在花粉管周围被发现。同样处理的材料 , 在图版 , 5可以
观察到部分不亲和花粉管的外层管壁增厚现象 ,
管壁增厚花粉管约占总花粉管的 17%。从上述观
察结果可以推断 , 膨大的花粉管可能就是荧光显
微镜所观察到的类似火柴头一样的花粉管顶端部
位〔2〕。另外 , 自花授粉的花粉管内二裂粒子较
多、管壁破裂、外层管壁增厚等现象可能与自交
不亲和性有关。
表 1　自花和异花授粉 ‘红星’苹果花粉管数
Table 1　Com par ison of pollen tube num ber between self2and
cross2pollina tion in ‘Stark ing D elic ious’apple
授粉处理
Pollination
treatments
花粉管数
Pollen tube number
24 h 48 h
管壁增厚的花粉管数 Pollen tube
number of thickening of the walls
24 h 48 h
自花 Self 0 29 0 5
异花 Cross 18 50 0 0
　　利用胶体金免疫电镜技术观察发现 , ‘红星 ’苹果气球状花期未授粉和自花 (或异花 ) 授粉处理
24 h后 , 花柱上部 1 /3处没有花粉管存在 , S2RNase位于花柱通道组织细胞内 (图版 , 6 ) ; 而自花
(或异花 ) 授粉处理 48 h后有花粉管存在 , 在花柱通道组织细胞间隙和花粉管内可观察到 S2RNase
(图版 , 7)。而在茄科烟草等植物和苹果上可观察到〔8～10〕, 这与本试验结论略有不同〔10〕。这可能是
由于烟草等植物的试验材料已经过授粉处理 , 有花粉管存在 , 但作者没有考察花粉管存在与否对 S2
RNase的影响 , 而只观察了 S2RNase在花柱通道组织细胞间隙存在的现象 , 因此 , 与本试验的结论并
不矛盾。另一种可能是植物种类不同 S2RNase最初的存在部位不同 , 这种推测有待于今后考证。
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图版说明 : 1. 异花授粉 24 h后 , 花粉管先端部位由一层管壁构成 , 管内模糊不清 , 标尺 = 5μm; 2. 自花授粉 48 h后 , 成熟的花粉
管部位由两层管壁构成 , 管内有二裂粒子存在 , 标尺 = 500 nm; 3. 异花授粉 48 h后 , 花粉管内二裂粒子模糊不清 , 标尺 = 500 nm;
4. 自花授粉 48 h后 , 花粉管内的二裂粒子等物质释放到管壁外 , 标尺 = 1μm; 5. 自花授粉 48 h后 , 花粉管外壁增厚 ; 6. 气球状花
期未授粉处理 , S2RNase位于花柱通道组织的细胞内 , 标尺 = 1μm; 7. 自花授粉 48 h后 , S2RNase位于花柱通道组织的细胞间隙和
花粉管内 ; 标尺 = 1μm。SC: 花柱细胞 ; PT: 花粉管 ; IL: 内层管壁 ; OL: 外层管壁 ; tOL: 厚的外层管壁 ; BP: 二裂粒子 ; IM: 细
胞间隙。
Explana tion of pla tes: 1. The tip region of the pollen tube was composed of one2layered tube wall and it was indiscernible in it after 24 h from
cross2pollination. Bar = 5μm; 2. The mature region of a pollen tube cell wall consisted of two2layered structure and there were bipartite particles
in it after 48 h from self2pollination. Bar = 500 nm; 3. The bipartite particles were indiscernible in the pollen tubes after 48 h from cross2pollina2
tion. Bar = 500 nm; 4. The cellular materials were released which means that bipartite particles were in the outside of the pollen tube wall after 48
h from self2pollination. Bar = 1μm; 5. The outer layer of the pollen tube thickened after 48 h from self2pollination; 6. S2RNases as gold particles
were observed only in stylar transm itting tissue cellswithout pollination at balloon stage. Bar = 1μm; 7. S2RNaseswere observed only in inter cel2
lular matrix and pollen tubes in stylar transm itting tissue with self2pollination at 48 h after anthesis. Bar = 1μm. SC: Style cell; PT: Pollen tube;
IL: Inner layer; OL: Outer layer; tOL: Thick outer layer; BP: B ipartite particles; IM: Intercellular matrix.
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