全 文 ：武汉植物学研究 2002, 20( 6) : 409～412
Journal of Wuhan Botanical Research
溪蜜柚和度尾蜜柚自交和互交胚珠发育状况的比较

王 平1 吕柳新1

薛勇彪2 李周歧1 陈桂信1 黄代青3
( 1.福建农林大学园艺学院, 福州　350002; 2.中国科学院遗传与发育生物学研究所植物遗传与发育实验室,
北京　100080; 3.福建师范大学生物工程学院, 福州　350007)
摘　要: 用石蜡切片技术对 溪蜜柚(Citrus grandis cv . Guanx imiyou )和度尾蜜柚(C . g rand is cv . Duw eimiyou)自
交和互交胚珠发育进行了比较观察。 溪蜜柚的自交授粉后胚珠发育有 2 种不同情形( I 型和 II 型) ,Ⅰ型在授粉后
5 d 的珠心组织细胞有变形现象, 接着胚囊萎缩,但外珠被能生长发育到 50 d 左右;Ⅱ型受精后胚乳发育异常,种子
不能发育。度尾蜜柚自交胚囊中胚乳没有出现, 在授粉后 35 d 左右珠心组织和囊腔同时萎缩。互交胚珠发育正常,
成熟果实有籽。表明两品种是自交不亲和的, 导致了果实无籽。但两者的识别反应和阻抑部位不同, 溪蜜柚 I型
可能出现在受精前, Ⅱ型出现在受精后,而度尾蜜柚自交花粉管可能没有进入胚囊, 是一种受精前的障碍。瘪籽的
大小与不亲和障碍发生的时期有关。实验为进一步研究两品种的自交不亲和性遗传机理提供了实验证据, 将有助
于解决由于果实无籽导致的汁胞粒化、裂果、裂瓣等品质问题。
关键词: 溪蜜柚; 度尾蜜柚; 自交; 互交; 胚胎发育
中图分类号: S 666. 3; Q944. 4　　　　　文献标识码: A　　　　　文章编号: 1000-470X ( 2002) 06-0409-04
Ovule Development in Citrus grandis cv. Guanximiyou and Duweimiyou
under Selfing and Crossing Conditions
WANG Ping
1 , LU
··
Liu-Xin
1 , XU E Yong-Biao
2, LI Zhou-Qi
1 , CHEN Gui-Xin
1 , HU ANG Dai-Qing
3
( 1. Dep artment of H ort icul tur e, Fuj ian Ag ri culture and Forestry Univ er si ty, Fuzh ou　350002, Ch ina;
2. I nstitute of Genetics and Dev elop mental Biology, T he Chinese A cademy of S ci ences, Beijing　100080, Ch ina;
3.B ioengineering Col leg e, Fuj ian Teacher s Univ er si ty, Fuzhou　350007, Ch ina)
Abstract: The development of o vule w as studied af ter self-and cross- pol linat ion of Citrus gran-
dis cv . Guanximiyou ( GXM ) and Duw eimiyou ( DWM ) by paraff in section. GXM after sel fing
show ed two ovular developmental pat terns ( T ype I and T ypeⅡ) . In Type I, nucellar cells w ere
deformed 5 day s af ter po llinat ion ( ADP) , follow ed by the at rophy of embryo sac, but outer in-
tegument continued to develop for 50 ADP; in TypeⅡ, endosperm developed abno rmally and even-
tually aborted. DWM after selfing show ed endospermless. Nucellar cells and embryo sac simulta-
neously at rophied 35 ADP. T he development of ovule in crosses betw een GXM and DWM was
no rmal and result in no rmal seed formation. T hese results demonst rate that GXM and DWM are
self-incompatible, w hich is the main reason for seedless fr uit . T he recognit ion response and inhibi-
tion pro cess occur in dif ferent development stag e, befo re fert ilization in Type I and after fert iliza-
tion in Type Ⅱ, respectiv ely . In contrast , self-cross po llen tubes in DWM are unable to reach em-
bryo sac w ith self-incompat ible react ion occurred only before fert ilization. It appears that aborted
seed sizes are r elated to the t ime of self-incompat ible reaction. In addit ion, our results w ill facili-
tate invest igat ion on the genet ic basis of self-incompatibility in Cit rus and provide solutions to




通讯作者。
收稿日期: 2002-07-13,修回日期: 2002-11-27。
基金项目:福建省教育厅科技计划项目( K02063)资助。
　作者简介:王平( 1968- ) ,男,讲师,果树学专业,从事园艺植物遗传与育种以及生物技术教学和科研工作。
juice sac g ranulat ion, dehiscent fruit and cracked valve o ften associated w ith seedless cul tivars.
Key words : Citrus grandis cv . Guanx imiyou; Citr us grandis cv. Duw eim iyou; Self-cross; M utual-
cr oss; Embryo development
　　芸香科中的 溪蜜柚和度尾蜜柚,其果实无籽,
果肉风味极佳,是具有很高经济价值的果树。但由于
无籽,导致在果实成熟和储藏过程中,存在一些如汁
胞粒化 ( juice sac g ranulat ion )、裂果 ( dehiscent
fr uit )、裂瓣( cracked valv e)等问题, 严重影响品质
及其商品价值。一些研究表明,无籽原因可能与它们
具有自交不亲和 ( self-incompat ibility, SI) [ 1, 2] 特性
有关, 若无异花授粉, 果实中仅有败育种子 (种
皮) [ 3, 4]。笔者试图通过对两品种自交和互交后胚囊
发育状况的比较观察, 以查明无籽原因,并为解决品
质问题寻找有效途径。
1　材料与方法
1. 1　供试品种
溪蜜柚,种植于福建农林大学植物园;度尾蜜
柚,种植于仙游县度尾镇果场。
1. 2　授粉试验
人工控制授粉。设计 4个组合, 自交组合 2组:
A- 溪蜜柚自交; B- 度尾蜜柚自交。互交组合 2
组: C- 溪蜜柚×度尾蜜柚; D- 度尾蜜柚× 溪
蜜柚。每个组合授粉 100朵。
1. 3　采样时期
从授粉后 5 d开始, 各组合每隔 15 d随机取幼
果 10个,取出胚珠进行固定。一直到授粉后 65 d左
右为止,此时已见互交组合幼胚发育、自交组合胚囊
败育。共观察 5个时期。
1. 4　石蜡切片
将胚珠在改良的卡诺氏固定液(冰乙酸∶70%
乙醇= 1∶3)中固定,接着用爱氏苏木精和 0. 1%的
碱性品红染色、硫酸亚铁胺分色,后进行脱水、石蜡
包埋固定、切片、脱蜡和用加拿大树胶封片, 在显微
镜下观察胚胎发育状态。
2　结果比较
溪蜜柚和度尾蜜柚胚珠倒生卵形,为厚珠心,
珠孔端一般有 8至 20层珠心组织细胞。大多数为单
珠心,偶有出现双珠心或三珠心。两个品种在自花授
粉时, 果实无籽, 但在完全异花授粉情况下, 果实中
种子都多达 100～200粒, 且无瘪籽出现, 表明其胚
珠发育是正常的[ 3 6]。现将观察结果报道如下。
2. 1　授粉后 5 d 胚珠的发育状况
溪蜜柚自交 5 d 后, 胚珠的发育有 2种不同
的状态: 一种是珠心细胞开始出现萎缩, 胚囊周围
个别珠心细胞拉长, 呈棒状。胚囊腔呈不规则长椭圆
形,胚囊内珠孔端有卵细胞和助细胞,但没有胚乳出
现(以下简称为Ⅰ型,图版Ⅰ: 1) ;另一种则珠心组织
细胞发育正常, 胚囊腔呈规则的椭圆形,在珠孔端卵
细胞和助细胞呈倒卵形或柱形,其顶端有少量游离
胚乳出现(以下简称为Ⅱ型,图版Ⅰ: 2)。度尾蜜柚自
交 5 d后,珠心组织细胞生长尚正常, 胚囊腔小, 短
圆形, 在珠孔端可以看到很小的 2 个细胞(图版Ⅰ:
3)。在 2个互交组合中,授粉后5 d的胚珠珠心组织
细胞层次分明,细胞排列紧凑,胚囊腔椭圆形, 在珠
孔端有合子和宿存助细胞, 其顶端已开始有游离胚
乳核出现(图版Ⅰ: 4)。
2. 2　授粉后 20 d胚珠的发育状况
授粉后 20 d, 溪蜜柚自交Ⅰ型从合点端到珠
孔端的珠心组织细胞进一步萎缩解体, 细胞壁连成
带状。胚囊空腔虽有一定的扩大,但与互交胚囊相
比, 空腔发育狭长,且边缘模糊,珠孔端的卵细胞与
助细胞已萎缩成一团(图版Ⅰ: 5) ; Ⅱ型胚囊有所发
育, 胚囊腔稍变大,椭圆形, 珠孔端见有倒卵形或柱
形的 2 个细胞瓦解或稍缩小, 游离胚乳增多(图版
Ⅰ: 6)。度尾蜜柚自交组合中,此时胚囊没有很好地
发育或发育缓慢,囊腔狭长(图版Ⅰ: 7) ,有些珠孔端
仍可以看到完整的卵细胞和助细胞。而互交组合, 其
胚囊周围珠心组织细胞发育正常,个别珠心细胞开
始瓦解, 其胚囊与 溪蜜柚和度尾蜜柚自交组合相
比,胚囊腔发育大,且边缘清晰,胚乳迅速增多,呈游
离核状态。在珠孔端有缩小的似柱形或合子细胞, 可
能是处于休眠的合子(图版Ⅰ: 8)。
2. 3　授粉后 35 d胚珠的发育状况
授粉后 35 d, 溪蜜柚自交Ⅰ型珠心组织细胞
进一步萎缩, 内珠被停止发育, 而外珠被仍继续生
长, 导致了内外珠被分离, 胚囊腔变得狭长,胚囊腔
内物质已萎缩一团(图版Ⅰ: 9)。Ⅱ型胚囊周围珠心
组织细胞萎缩现象尚不明显, 但整个胚珠发育缓慢,
也出现内外珠被稍有分离, 胚乳开始出现萎缩的迹
象(图版Ⅰ: 10)。度尾蜜柚自交组合,此时胚珠生长
停顿, 胚囊和珠心组织同时萎缩(图版Ⅰ: 11) , 形成
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大小 0. 2 cm 左右的瘪籽(图版Ⅰ: 19上)。而此时互
交的胚囊里合子和胚乳发育正常, 合子仍处于休眠
的单细胞状态, 胚囊腔进一步增大,周围光滑,胚乳
逐渐占据整个胚囊(图版Ⅰ: 12)。
2. 4　授粉后 50 d胚珠的发育状况
授粉后 50 d, 溪蜜柚自交Ⅰ型珠心组织细胞
到此时已完全萎缩,外珠被发育到此阶段也停止(图
版Ⅰ: 13) ,形成大小 0. 5 cm 左右的瘪籽(图版Ⅰ: 19
下)。Ⅱ型珠心组织细胞没有萎缩,因而胚囊还会发
育,但胚乳开始出现萎缩(图版Ⅰ: 14)。度尾蜜柚自
交组合, 整个珠心组织和胚囊萎缩直至消失(图版
Ⅰ: 15)。在两个互交组合的胚囊里,这一时期胚囊腔
迅速增大,相当于 15 d 前的 2～3倍,胚乳逐渐占据
整个胚囊。个别合子已开始分裂,形成合子胚(图版
Ⅰ: 16)。
2. 5　授粉后 65 d胚珠的发育状况
授粉后 65 d左右, 自交组合只有 溪蜜柚Ⅱ型
胚珠的内外珠被能发育到这个阶段,但未见有合子
胚的生长, 珠心组织细胞和胚乳逐渐萎缩(图版Ⅰ:
17) ,最终成为 0. 7～1 cm 左右的瘪籽(图版Ⅰ: 20)。
而互交组合的胚囊里开始出现球形胚(图版Ⅰ: 18) ,
胚周围的胚乳组织开始解体瓦解, 直至整个胚乳组
织消失,球形胚发育成心形胚、鱼雷形胚, 一直到子
叶胚占据整个胚囊成为正常种子。
3　讨论
在对 溪蜜柚和度尾蜜柚自交和互交亲和性荧
光观察实验中,发现自交花粉粒在柱头上萌发都很
正常,花粉管能沿柱头的细胞间隙进入花柱道、子
房,甚至一直进入到胚囊[ 5]。本实验对自交和互交后
的胚珠发育进行了研究,发现 溪蜜柚自交后, 胚珠
发育比较复杂,出现了上述Ⅰ型和Ⅱ型 2种状态。Ⅰ
型在授粉后 5 d 的珠心组织细胞就开始发育不正
常,接着胚囊萎缩,但外珠被尚能生长发育到 50 d
左右;Ⅱ型珠心组织细胞开始时发育尚正常,从胚囊
的状况来看, 胚囊空腔变大,呈椭圆形,有胚乳出现,
由此推测,这一类型可能存在受精现象。但从受精开
始就孕育着不正常, 在 35 d左右发现胚乳开始出现
萎缩, 其珠心组织和内外珠被虽能继续发育一段时
间,但不久亦停顿,导致种子的早期陆续败育。因此,
在成熟的果实里会观察到大小有 0. 5 cm 或 0. 7～
1 cm不等的瘪籽。度尾蜜柚自交组合,在授粉 20 d
后就见到内外珠被出现轻微分离, 胚囊不能很好地
发育,珠心组织和胚囊腔开始萎缩,个别的仍可看到
完整的 2个细胞(卵细胞和助细胞)。随后胚珠生长
便停顿,胚囊和珠心组织同时萎缩。因此,度尾蜜柚
仅有很小瘪籽( 0. 2 cm 左右)。由此说明, 2个品种的
不亲和识别反应部位和阻抑过程是不同的, 溪蜜
柚既可能在子房、胚珠组织发生阻抑(受精前障碍) ,
亦可能发生在受精后的胚囊中(受精后障碍) ; 而度
尾蜜柚的不亲和阻抑反应与 溪蜜柚 I型一样发生
在受精之前。自交果实中瘪籽的大小与不亲和障碍
发生的时期有关, 这个结果与解剖观察到的瘪籽停
止生长的时期及其所能达到的大小相符。
本试验表明, 两品种的自交不亲和表现不同于
其他一些如蔷薇科、茄科、金鱼草以及柚类品种中的
沙田柚、奥兰多橘柚等配子体自交不亲和类型[ 7 10] ,
这些不亲和类型的阻抑部位是在花柱。而 溪蜜柚
自交不亲和的阻抑反应较为复杂, 有 2种不同情况,
一种是不亲和花粉管能到达胚珠, 但不能受精,阻抑
部位发生在子房或胚珠, 属于受精前障碍;另一种情
况与热带植物可可( T heobr oma cacao )的自交不亲
和性反应相似, 它能发生配子融合,但珠心组织及胚
乳等发育异常, 种子不能发育,属于受精后障碍。据
报道,可可的花粉为配子体不亲和类型,而卵为孢子
体不亲和类型[ 11] , 溪蜜柚自交不亲和阻抑机制是
否与之有相同之处,还需对两者作进一步的比较研
究。
度尾蜜柚以及 溪蜜柚的Ⅰ型自交不亲和反应
与萱草、百合、番荔枝和茶 子等属的一些种的阻抑
机制相似,抑制部位发生在子房或胚珠组织中。这些
物种的一个共同特征是花柱为中空,据报道, 在花柱
中空的系统中, 不亲和反应仅存在于子房中[ 2, 12]。但
是, 在沙田柚、长花百合等中空花柱系统中,抑制作
用却发生在花柱部位上[ 8, 13]。
本试验进一步证实 溪蜜柚与度尾蜜柚的无籽
是由自交不亲和所致。两品种在无其它品种混栽情
况下,也能够正常结果, 与异花授粉相比,结实率没
有差别,表明它们具有很强的单性结实能力。但由于
果实无籽,使其内源激素供应不足,从而导致了果实
发育后期汁胞粒化、裂果、裂瓣等严重问题。不过, 只
要在有少量种子的情况下, 这些品质问题便会得到
改善[ 3, 4]。因此进一步研究两品种的自交不亲和特性
和遗传机理,从生理生化或生物技术上采取一定措
施, 使其产生少量种子, 以改善品质, 可能是比较有
效的一条途径。
参考文献:
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412 武 汉 植 物 学 研 究　 　　　　　　　　　　　　　　　　第 20 卷　
王　平等: 溪蜜柚和度尾蜜柚自交和互交胚珠发育状况的比较 图版Ⅰ
WANG Ping et al .: Ovule development in Citr us gr andis cv . Guanx imiyou and Duw eim iyou
under self ing and crossing condit ions Plate Ⅰ
1, 5, 9, 13 分别为 溪蜜柚自交Ⅰ型授粉后 5 d(×400)、20 d(×400)、35 d(×200)、50 d(×100)胚珠发育状况。2, 6, 10, 14, 17分别为 溪蜜柚自交Ⅱ型授粉后 5 d(×400)、20 d(×400)、35 d(×200)、50 d(×100)、65 d(×100)胚珠发育状况。3, 7, 11, 15分别为度尾蜜柚自交授粉后 5 d(×400)、20 d(×400)、35 d(×200)、50 d(×100)胚珠发育状况。4, 8, 12, 16, 18 分别为互交授粉后 5 d(×400)、20 d (×400)、35 d(×200)、50 d(×100)、65 d(×100)胚珠发育状况。19( G1) 为 溪蜜柚自交Ⅰ型瘪籽
(×4) , ( D )为度尾蜜柚自交瘪籽。20为 溪蜜柚自交Ⅱ型瘪籽(×4)
1, 5, 9, 13 show developing status of the ovules on t he 5th(×400) , 20th(×400) , 35th(×200) and 50t h(×100) ADP in GXM
type I r espectively. 2, 6, 10, 14, 17 show developing status of the ovules on the 5th(×400) , 20th(×400) , 35th(×200) , 50th
( ×100) and 65th (×100) ADP in GXM typeⅡ respect ively . 3, 7, 11, 15 show developing st atus o f the ovules on the 5th
(×400) , 20th(×400) , 35t h(×200) and 50th(×100) ADP in DWM respectiv ely . 4, 8, 12, 16, 18 show developing status of the
ovules on the 5th(×400) , 20th(×400) , 35th(×200) and 50th (×100) , 65th (×100) ADP in GXM×DWM or DWM×GXM
respectiv ely . 19( G1) shows abo r ted seeds in GXM type I, ( D) show s abo rted seeds in DWM (×4) . 20 ( G2) show s abo rted
seeds in GXM typeⅡ(×4)