全 文 ：武汉植物学研究 2000, 18 (5) : 356～ 358
J ourna l of W uhan B otan ica l Resea rch
柿树减数分裂和小孢子形成过程的观察Ξ
庄东红
(汕头大学理学院生物学系 广东汕头 515063)
石田雅士
(日本京都府立大学农学部 日本京都)
提 要 研究了柿树品种“禅寺丸”(2n= 6x = 90) 的减数分裂和小孢子形成过程。同源染色
体配对和分离基本正常, 中期É 构型为 45Ê , 但出现拟多价体 (次级配对)。观察发现了不减
数分裂现象。不减数发生在第 1 次分裂, 第 2 次分裂时可见 2 个 n= 90 的子核。未减数子核在
四分体期形成二分体, 小孢子期形成大型花粉粒。观察结果提示了柿树多倍体由未减数配子
受精产生的可能性。
关键词 柿树, 减数分裂, 未减数小孢子
中图分类号: Q 943 文献标识码: A 文章编号: 10002470X (2000) 0520356203
INVEST IGAT ION ON M E IOSIS AND
M ICROSPOREGENESIS IN D IOSP YROS KA K I L.
Zhuang Donghong
(D ep artm en t of B iology , S han tou U n iversity
Shan tou, Ch ina 515063)
M asash i Ish ida
(F acu lty of A g ricu ltu re, Ky oto P ref ectu ra l
U n iversity Kyo to, Japan)
Abstract M eio sis and m icro spo regenesis w ere studied in D iospy ros kak i L. cv.“Zenjim aru”
(2n= 6x = 90). Pairing and segregation w ere essen tia lly no rm al and there w ere 45 b ivalen ts in
PM C s at m atephase I. Bu t som e p seudo2m ultivalen ts (b ivalen ts secondarily associa ted) w ere
observed. M o reover, am eio sis w as st ill observed. T he unreduced nucleus becam e a dyad in the
stage of po llen tetrad and a large po llen grain in the stage of m icro spo re. T hese phenom ena
show the po ssib ility of p roducing po lyp lo id of D iospy ros kak i L. by the unreduced gam etes.
Key words D iospy ros kak i L. , M eio sis, U nreduced m icro spo re
柿树 (D iospy ros kak i L. )是原产于我国的重要果树资源。其染色体数目多且小型, 不
易观察研究。近年来随着制片技术的改进, 有了一些研究报道〔1, 2〕, 但迄今未见减数分裂期
染色体行为的报道。一般认为, 柿属植物染色体基数 x = 15, 柿树是该属的六倍体种 (2n=
6x = 90)。笔者报道了柿树中存在种内多倍体 (2n= 135) , 推测为未减数配子 (n= 90)受精
形成〔1, 2〕, 这一推论需进一步研究证明。本研究采用酶解去壁制片法观察柿树花粉母细胞
(PM C s) 减数分裂期染色体行为和未减数小孢子的形成过程, 对柿树种内三倍体的起源Ξ 收稿日: 1999210208, 修回日: 1999212206。第一作者: 女, 1955 年生, 博士, 副教授, 从事植物遗传学教学和研究。
问题进行了初步的探讨。
1 材料和方法
材料取自日本京都府立大学农学部附属农场柿树品种资源苗圃。选用着生雄花较多、
常作果园授粉树的品种“禅寺丸”。于盛花前 32 d 开始, 每天采集雄花, 取花药固定于
甲醇∶冰醋酸 (3∶1)的固定液中, 5℃保存待检。
制片采用 2 种方法: (1)涂片法。用蒸馏水洗去固定液后, 将花药内含物挤压于载玻片
上成一薄层, 用 1% 醋酸地衣红染色 20 m in 左右, 镜检, 拍照。 (2)酶解法。将已固定的花
药水洗后, 移入酶液 (4% 纤维素酶和 1% 果胶酶混合液) , 37℃浸泡 180～ 210 m in, 洗去酶
液, 在蒸馏水中浸泡 10 m in 以上。将已浸软花药置于洁净载玻片上, 以新鲜固定液 (同上)
轻轻敲打, 使细胞随固定液扩散而散开; 铗除未分散材料, 火焰干燥并放置过夜自然干燥
后, 以 3% Giem sa 液染色, 镜检, 拍照。
2 结果与讨论
2. 1 制片法的比较
涂片法快捷方便, 可用于 PM C s 发育阶段和分裂同步性的观察, 但不易得到染色体
清晰图象 (图版É: 1, 2)。酶解法能使细胞分散, 并除去细胞质背景使染色体更为清晰可辨
(图版É: 3～ 5, 图版Ê: 1～ 4, 图版Ë: 1～ 4) , 便于观察中期É 同源染色体配对情况和数目。
虽所用酶液不能消化 PM C s 外被的透明胼胝质壁, 但处理后胼胝质壁容易裂开, 逸出
PM C, 使细胞及染色体得以铺展开来。故观察柿树 PM C s 减数分裂时染色体行为可采用
酶解法制片。
2. 2 减数分裂与小孢子形成
开花期 32 d 前, PM C s 开始进入减数分裂期, 至分裂完成需 10 d 左右。前期É 持续时
间较长, 约 7～ 8 d, 此时制片还可见有丝分裂图象 (图版É: 3, 上方) , 可能为花药壁细胞分
裂。前期É 以后各阶段进行较快, 同一花药中分裂进程基本同步 (图版É: 1, 2) , 而不同花
朵、不同花药中 PM C s 发育进程有差异。这些特点与一般植物的 PM C s 减数分裂相似。开
花 20 d 前开始形成四分体 (图版Ë: 5) , 此后两天进入小孢子期 (图版Ë: 6) ; 开花 10 d 前,
发育慢的花药也全部进入小孢子期。
2. 3 减数分裂期染色体行为
图版É: 3, 4 分别为偶线期、粗线期图象, 因染色体数目较多, 此时期不易计数。粗线期
(图版É: 4) 时核仁明显、较大, 可见 1 对随体染色体附于其上; 染色体长, 着丝粒和随体近
区的染色粒较大。笔者曾研究观察到“禅寺丸”体细胞染色体中含 3 对随体染色体 (未报
道) , 但本实验尚不能查明是否 3 对均与核仁有关。接近终变期 (图版É: 5) , 核仁变小, 染色
浓, 仍有 1 对染色体附着其上。中期É 染色体构型基本为 45Ê , 还观察到了 2～ 3 个二价
体重叠或紧挨在一起的现象 (图版Ê: 1) , 一个细胞中这样的聚合多时有 14 处, 少时 5 处。
二价体之间的这种聚合现象被称为“次级配对”(secondary pairing) , 形成的聚合体称“拟
多价体”(p seudo2m u lt iva len ts) , 是多倍体植物减数第 1 次分裂中期时出现的现象, 聚合
体的数目可作为染色体组分析时的参考〔3〕。在V accin ium 的多倍体种中也有过“拟多价
753 第 5 期 庄东红等: 柿树减数分裂和小孢子形成过程的观察
体”的报道〔4〕。柿树的起源物种尚未知。45Ê 的构型, 表明柿树是一个异源六倍体, 或者象
有些植物那样是由于染色体组的歧化进化使染色体行为转为异源形式〔5〕;“拟多价体”的
存在则暗示在 3 组染色体之间存在着同源节段。本实验观察中, 拟四价体 (2 个二价体聚
合)比拟六价体 (3 个二价体聚合)出现率高, 前者多时达 14 个, 接近基本数 x = 15; 调查了
14 个中期É 细胞, 拟四价体平均数为 915±0182, 拟六价体平均数为 115±0134。由此认
为 3 组染色体中有 2 组同源性较强。上述推论还需通过核型分析等研究进一步证明。
后期É、后期Ê 染色体能均等地移向两极 (图版Ê: 2, 3; 图版Ë: 1) , 极少数细胞中有落
后染色体。细胞质的分裂方式为同时型〔6〕, 即 PM C s 第 1 次分裂时无胞质分裂, 不形成胞
壁, 第 2 次分裂末期才进行胞质分裂, 并产生细胞壁, 分割成 4 个子细胞 (图版Ë: 3, 5)。
从观察结果可见, 作为六倍体种, 柿树品种“禅寺丸”减数分裂基本上正常进行, 这与
该品种花粉大多数发育正常、育性较高的性状也相吻合。
2. 4 未减数小孢子的形成
研究发现了未减数小孢子的形成。部分 PM C s 可能因同源染色体第 1 次分裂时不分
离, 停留在同一核内; 进入第 2 次分裂期后, 中期Ê 只形成 1 个细胞板 (图版É: 2, 箭头所
示) , 后期Ê 时只有 1 个纺锤体 (图版Ê: 4) , 各以 90 条染色体移向两极 (图版Ë: 2) , 而此时
正常分裂的 PM C s 中有 2 个纺锤体 (图版Ê: 3) , 各以 45 条染色体移向两极 (图版Ë: 1)。末
期Ê 这些 PM C s 中含 2 个未减数的 2n 子核 (图版Ë: 4) , 可与正常分裂为 4 个子核的 PM C
(图版Ë: 3) 相区别。调查结果显示, 在四分体期出现约 7% 的二分体 (图版Ë: 5, 箭头所
示) , 小孢子期约有 4% 的大型花粉粒 (图版Ë: 6, 箭头所示) , 推测是由未减数子核发育形
成。
笔者观察研究了柿树 29 个品种的染色体, 首次报道其中的 3 个品种为 2n= 135, 它
们不能形成发育正常的种子, 表现出三倍体的特征, 据此提出可将其视为D . kak i 的种内
三倍体 (2n= 90 为种内二倍体) , 指出它们是自然条件下由未减数配子受精形成的〔1, 2〕。本
研究的结果支持了笔者的上述观点。
已知D iospy ros 的染色体基数为 x = 15, 已调查过的种中, 有二倍体 (2n= 2x = 30) 种,
也有四倍体 (2n = 4x = 60) 和六倍体 (2n = 6x = 90) 种〔1, 2〕, 未减数配子的存在也提示了
D iospy ros 中多倍体种产生的可能途径。
致谢 日本高知大学农学部副教授北岛宣博士对本研究给予了支持和帮助, 特表谢忱。
参 考 文 献
1 庄东红, 北岛宣, 石田雅士等. 栽培 の染色体数について. (日)园艺学会杂志, 1990, 59 (2) : 289～ 297
2 庄东红, 北岛宣, 石田雅士. 无核品种の种子形成及び染色体数. (日)园艺学会杂志, 1992, 60 (4) : 747～ 754
3 田中信德. 遗传学词典. 东京: 共立出版株式会社, 1977. 359
4 Cockerham L E, Galletta G J. A survey of po llen characterist ics in certain V accin ium species. J A m er S oc H ort S ci,
1976, 101 (6) : 671～ 675
5 洪德元. 植物细胞分类学. 北京: 科学出版社, 1990.
6 胡适宜. 被子植物胚胎学. 北京: 高等教育出版社, 1985. 33
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