全 文 ：第21卷 第4期
Vol.21 No.4
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2013年 7月
July 2013
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2013.04.030
卫星搭载不同紫花苜蓿品种花粉形态的扫描电镜观察
朱 琨
(齐齐哈尔大学生命科学与农林学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006)
摘要:应用扫描电镜对卫星搭载的2个紫花苜蓿(MedicagosativaL.)品种的花粉显微结构进行了观察研究。结果
表明:花粉为长球形和近球形2种,赤道面观为椭圆形,极面观为三裂圆形,具3(拟)孔沟,沟为条形,狭缝状,沟长
至两极,孔处有外突或无;花粉外壁纹饰为穴状、粗糙状、网状3种;花粉的外壁纹饰不同品种间以及同一品种的不
同处理间均有差异。这2个紫花苜蓿品种的花粉形状、大小和外壁纹饰与地面对照对应品种的花粉存在显著差异
(P<0.05),表明空间飞行因子可导致花粉发育异常及可遗传突变等诱变效应。卫星搭载的2个品种存在花粉败
育,不同品种间败育花粉数量存在差异。败育花粉粒形状干瘪,外形异常。
关键词:卫星搭载;紫花苜蓿;花粉形态;扫描电镜
中图分类号:Q944.58 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2013)04-0828-03
ObservingthePolenMicrostructureofDifferentAlfalfaVarieties
CarriedonSateliteUsingScanningElectronMicroscope
ZHUKun
(ColegeofLifeScienceandAgricultureandForestry,QiqiharUniversity,Qiqihar,HeilongjiangProvince161006,China)
Abstract:Thepolenmicrostructuresoftwoalfalfavarietiescarriedonsatelitewereobservedusingscan-
ningelectronmicroscope.Resultsshowthatthepolengrainsoftestedvarietiesarespheroidalorsubpro-
lateinshape,elipticinequatorialview,3-lobedcircularinpolarview,andtricolporate.Thesulcusis
strip-type,slipinshape,andextendstothetwopoles.Theborehasevaginationornot.Theultstractures
areofthreedifferentkindsofshapes-alveolate,scabrousandreticular.Differentspecieshavedifferentpol-
lenultstractures.Theultstratureofthesamevarietydiffersbetweendifferenttreatments.Theshape,size
andultstratureofthepolencarriedonthesatelateareofobviousdifferencecomparedwiththoseonthe
ground,indicatingthatspaceflightfactorcausespolendevelopmentalanomaliesandinheritablemutation.
Twotestedalfalfavarietieshavedifferentamountsofabortedpolenaftercarriedonthesatelite.Aborted
polenhasshriveledandabnormalshapes.
Keywords:Satelite;Alfalfa;Polenmorphology;Scanningelectronmicroscope
近地空间环境具有微重力、高真空、强烈的空间
辐射及弱地球磁场特点,这些特点对进入其中的生
物材料具有复合诱变作用[1]。紫花苜蓿(Medicago
sativaL.)是重要的豆科牧草之一,因其高蛋白、强
固氮能力等特点,被冠以“牧草之王”的美誉[2]。研
究表明,空间飞行因子可引起生物体遗传变异[3]。
本研究对卫星搭载的2个紫花苜蓿品种的花粉显微
结构进行观察分析,为探讨空间诱变机理和空间诱
变技术在牧草育种中的应用提供基础数据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为龙牧801和肇东2个苜蓿品种。其
中龙牧801是黑龙江省畜牧研究所育成的紫花苜蓿
品种;肇东苜蓿为黑龙江省紫花苜蓿地方品种。
1.2 试验方法
1.2.1 材料处理 将精选种子分为2份:1份作地
收稿日期:2013-02-04;修回日期:2013-04-02
基金项目:齐齐哈尔大学青年教师科研启动支持计划项目(2012k-M23)资助
作者简介:朱琨(1986-),女,黑龙江鹤岗人,硕士研究生,助教,主要从事园林植物资源和逆境生理研究,E-mail:zhukunyuan@163.com
第4期 朱 琨等:卫星搭载不同紫花苜蓿品种花粉形态的扫描电镜观察
地面对照(CK),另1份缝入布袋,用于卫星搭载。
种子利用返回式科学与技术试验卫星,于2008-10-
15-2008-11-02历经17d空间诱变处理。
1.2.2 材料种植 2009年将卫星搭载种子与地面
对照种子播种育苗并移栽齐齐哈尔大学植物园草坪
试验圃地,株行距为50cm×50cm,并按单株进行
田间标记。
1.2.3 扫描电镜观察 花粉电镜照片在齐齐哈尔
大学电镜中心拍摄,选取生长第3年开花期的2个
苜蓿品种,每个品种(包括对照)取自同一植株8~
12个成熟雄蕊的花序为样品,将花序收集干燥在滤
纸袋内,清除大的杂质,加入2.5%的pH6.8的戊
二醛固定液并置于4℃冰箱中固定1.5h。用0.1
mol·L-1的pH6.8磷酸缓冲液冲洗3次,分别用
浓度为50%,70%,80%,90%及无水乙醇梯度脱
水。用ES-2030(HITACHI)型冷冻干燥仪对样品
进行干燥。干燥后均匀撒于贴有双面胶的小金属台
上,用解剖针挑破花序露出花粉粒,用E-1010(Gi-
ko)型离子溅射镀膜仪在样品表面镀上一层1500
nm 厚 金 属 膜 (金 或 铂 膜)。用 HITACHI(S-
3400N)扫描电子显微镜观察、记录并拍照。每品种
植物观测10粒花粉,每个花粉粒看3个视野。
1.3 数据分析
采用Excel2003整理数据,采用SPSS13.0统
计分析软件进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 花粉形态特征的比较
花粉为长球形和近球形2种。赤道面观为椭圆
形,极面观为三裂圆形,具3(拟)孔沟,沟为条形,狭
缝状,沟长至两极,孔处有外突或无。极轴长28~
46μm,赤道轴长16~32μm。
表1 苜蓿品种花粉大小与形状
Table1 PolenshapeandsizeofMedicagosativaL.
代码
Code
极轴长
Polaraxislength(P)/μm
赤道轴长
Equatoraxislength(E)/μm
极轴长/赤道轴长
P/E
花粉粒形状
Polengrainshape
龙牧801 38.14±0.29bA 14.05±0.37cB 2.715±0.035aA 长球形
龙牧801(CK) 40.87±0.43aA 32.17±0.21aA 1.270±0.018cB 近球形
肇东 28.76±0.32cB 16.83±0.15bB 1.709±0.026bB 长球形
肇东(CK) 38.29±0.40bA 32.76±0.19aA 1.169±0.022cB 近球形
注:同一列中不同小写字母间差异显著(P<0.05),不同大写字母间差异极显著(P<0.01)
Note:Differentsmallettersmeansignificantdifferenceatthe0.05level,differentcapitallettersmeansignificantdifferenceatthe0.01
level
通过扫描电镜可观测到(图1),花粉外壁纹饰
为穴状、粗糙状、网状3种。龙牧801(图1-1~1-3)
和肇东(CK)(图1-10~1-12)花粉外壁纹饰为小穴
状,龙牧801(CK)(图1-4~1-6)花粉外壁纹饰为网
状,肇东(图1-7~1-9)花粉外壁纹饰为粗糙状。穴
状纹饰外壁表面有多个小穴形成;网状纹饰外壁为
不规则的网纹;粗糙状纹饰外壁表面有微微突起,花
粉多凹陷。
2.2 败育花粉
扫描电镜观察表明,卫星搭载的2个紫花苜蓿
品种存在花粉败育,不同品种间败育花粉数量存在
差异。在观测的20份卫星搭载材料中,发现有14
份的败育花粉数较多,其中一份败育花粉占89%以
上。败育花粉粒的形态大多数表现为干瘪,变形大,
异常(图1-1~1-3和1-7~1-9);败育具体成因和其
发育机理尚不清楚,有待进一步探索。
3 讨论与小结
植物的花粉粒性状十分稳定,它既能反映科、属
的共同形态特征,也能反映种或品种的特异性[4-5]。
植物花粉作为植物体携带遗传信息的雄性生殖细
胞,其形态具有较强的遗传保守性[6],通过花粉形
状、轮廓、纹饰、萌发孔数目等,这些形态和结构特征
是鉴别植物种的重要依据之一[7-9]。2个苜蓿品种
花粉粒外部基本形态为长球形和近球形,赤道面观
为椭圆形,极面观为三裂圆形,具3(拟)孔沟,沟为
条形。具有苜蓿属花粉的种属特征。研究发现,经
卫星搭载后的2个苜蓿品种与相应对照品种的花粉
纹饰存在显著差异。
Wodehouse在讨论花粉功能及进化关系时指
出,花粉越长,其体积与表面积之比就越小,长球形
花粉是较进化类型[12]。龙牧801(CK)和肇东(CK)
花粉形状均为近球形,而卫星搭载的2个紫花苜蓿
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草 地 学 报 第21卷
图1 苜蓿品种花粉扫描电镜图
Fig.1 SEMphotosofMedicagosativaL.polen
注:1,4,7,10花粉粒外观图像均在扫描电镜2.00K的情况下观察得到;2,5,8,11花粉粒外观图像均在扫描电镜
4.00K的情况下观察得到;图3,6,9,12花粉粒外观图像均在扫描电镜6.00K的情况下观察得到
Note:Polengrainimagesof1,4,7,10platesobservedinthe2.00Kscanningelectronmicroscope;polengrainimagesof
2,5,8,11platesobservedinthe4.00Kscanningelectronmicroscope;polengrainimages
of3,6,9,12platesobservedinthe6.00Kscanningelectronmicroscope
品种龙牧801和肇东花粉形状均为长球形,存在花
粉败育。败育具体成因和其发育机理尚不清楚,卫
星搭载的2个紫花苜蓿品种很有可能具有进化趋
势,有待进一步探索研究。
参考文献
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(责任编辑 李美娟)
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