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CYTOGENETIC STUDIES ON REGENERATED PLANTS DERIVED FROM PROTOPLASTS OF ACTINIDIA DELICIOSA Ⅱ.VARIATION OF SEX CHARACTER,MICROSPOROGENESIS AND IT‘S DEVELOPMENTAL FATE

美味猕猴桃原生质体再生植株细胞遗传学研究 Ⅱ.性别性状变异和小孢子发生及其发育命运



全 文 :武汉植物学研究    ,  ! ∀# ∃ %   & ∋ (
)∗ + ,− . / ∗0 1 +2. − 3 ∗ 4. − 56 . / 7 89 8 . ,6 2
美味称猴桃原生质体再生植株
细胞遗传学研究 ‘
 : 性别性状变异和小抱子发生及其发育命运
何子灿‘
∀中国科学院武汉植物研究所
蔡起贵∋ 钱迎倩∋ 黄宏文‘
武汉 ; # ( ( ; ∃ ∀中国科学院植物研究所 北京 ( ( (  # ∃
提 要 对美味称猴桃同一雌株叶原生质体再生植株进行了形态学 、细胞学以及育性特性的
比较研究 , 确认该体细胞无性系性别性状发生变异 : 其中 <( =雄性再生植株退化的雌蕊仍保
留不同程度的雌性化特征 , 但雌性全不育 > 小抱子则能发育成有功能的雄配子体 , 但有一定的
功能缺陷 。 再生雌株中 ? , 组群性状特征与母株相似 > ? % 组群花发育畸形 , 导致雌性不育或育
性极差 。 细胞学研究表明 , 小饱子母细胞减数分裂时染色体异常行为对小抱子发生的影响不
能决定其性别类型 >雌株类型小抱子败育过程有受基因调控的细胞学特征 。 认为雌株和雄株
小抱子的发育受控于不同的基因体系 , 具性别的特异性 。 再生植株性别性状发生变异可能是
性别控制基因或染色体发生结构性变异所致 。 母株染色体上累积的结构性变异与该遗传基
础具易变性密切有关 。
关链词 美味称猴桃 , 原生质体再生植株 , 性别性状变异
美味称猴桃 ∀≅ 64 5− 5Α5 . Α 8/ 56 5∗ 9. ∃植株个体间有遗传上的雌株与雄株之分 , 是形态上
的二性花 >但在发育过程中雌蕊群或雄蕊群发生选择性败育 , 形成功能上的单性花 , 为雌
雄异株型植物 〔‘〕。 其有性繁殖后代有雌株和雄株 , 无性繁殖系性别与母株相同 , 但也不绝
对如此 。 Β8 . /〔, 〕、Χ 8 9 9 5− Δ 〔, , 、 Ε 5, 9 8 2〔‘〕在雄性品种芽变系中发现结实的雄株 , 3 8 //5− 5〔!〕在雌
性品种芽变系中发现能自花授粉结实的雌株 。这些芽变系的出现 ,表 明了在无性系中存在
由功能单性花变为功能二性花的可能 。但对其遗传基础发生相应变化的研究还未见报道 。
   ∋ 年 , 蔡起贵等首次报道了美味称猴桃同一个雌株 ∀≅ : Α 8/ 56/’∗9 . Φ ( : ∋ <∃ 茎段试管
苗叶愈伤组织原生质体再生植株中有少数植株为雄性 〔‘, ’〕 , 为该物种的无性系性别变异增
加一个新的变异类型 。 在同一个雌性遗传基础上产生的性别差异涉及到其体细胞无性系
收稿 日 % ∋   < 一∋ (一∋  , 修回日 >    < 一  ∋ 一 ( ∋ 。 第一作者 % 女 , ! # 岁 , 副研究员 。
‘ 国家自然科学 基金资助项 目 。
武 汉 植 物 学 研 究 第 ! 卷
遗传基础发生的相应变化 , 也涉及到该物种的性别决定和性分化 。鉴于此种现象的特殊性
和可比性 ,笔者在对该体细胞无性系染色体数 目变化与性别和其育性关系进行初步研究
基础之上‘的 , 再对其雌 、雄株进行 花形态 、染色体数 目和行为 , 以及雌 、雄性育性的比较研
究 。 鉴于雌株花粉败育而雄株花粉可育 , 故着重对小抱子的发生和发育进行观察 。 根据小
抱子发生和发育的细胞学特征 , 阐明雌株类型小抱子发生选择性败育的细胞学机理 。并探
讨了界定该体细胞无性系为雌雄异株系的细胞学 、形态学和生物学的依据 。
材料和方法
 :  材料
实验采用材料同前阁 , 以开花的原生质体再生植株为研究对象 , 对照 ∀母株∃由中国科
学院植物研究所安和祥教授提供 。
 : ∋ 方法
当再生植株个体发育进入生殖生长状态时 , 对其雌蕊群和雄蕊群进行观察 ,将外观具
雌性或雄性特征的植株区别开来 , 结合育性检测 , 将其划分为雄性组群 ∀记为 Β 组群 , 简称
Β∃ 和雌性组群 ∀记为 ?∃ 。 Β 共有 ( 株 > ? 中能正常结实的 株 , 记为 ? , > 不能结实或结实
不 良的  株为 ? % 组群 , 简称 ? Γ 。 对 Β 、? % 和 ? % 进行如下比较试验 。
∀∃ 花形态 比较 % 对雌蕊群 、雄蕊群的发育进行观察 。
∀∋ ∃ 细胞学观察 % 在再生植株小抱子母细胞 ∀? ΧΗ ∃和小抱子发育各期进行 , 并辅 以茎
尖体细胞染色体数 目及其行为的观察 , 其中减数分裂时染色体结构和构型的比较将另文
发 表 。 染 色体制片方法 同前∀Ιϑ , 压片法制片采用醋酸洋红染 色 , 去壁低渗法制片采用
Κ 58 Λ 9 . 染色 , Μ Ν Ο Χ?Π Β 显微镜下观察 、拍照 。
∀#∃ 育性比较 % 在 自由授粉结实情况观察基础上 , 再进行再生雌雄株间的正反交 、 自
交和与近缘种中华称猴桃杂交 。观察结实能力 , 统计每果内种子数 、种子千粒重和发芽率 。
花粉育性检查用醋酸洋红染色 , 显微镜下观察其可染色性 , 以上实验均以母株为对照 。
∋ 结果
∋ :  花形态比较
对照为雌株 , 常规无性嫁接苗  年后开花结实 。 子房圆柱形 , 顶部有花柱一柱头结构 。
减数分裂 ∀Χ 8 5∗9 59 ∃Χ , 时期 , 花柱下部就相连呈筒状 , 上部分离 , 顶部开始向具 Θ 形沟的
柱头发育 ∀图版 Ρ%  ∃ 。 开花时柱头高出雄蕊群呈放射状横列 , 上部微卷 ∀图版 Ρ% ∋ ∃ ,顶部扩
展成具 Θ 形沟的柱头 , 其表面有  层乳突细胞 , 花药外观正常 。
再生植株定植 ! 年后才陆续开花 , 部分植株至今未有花芽分化 ,具异常长的童期 。 形
态比较结果列于表  。
? 组群雌蕊发达 , 雄蕊群低于柱头 , 具雌株类型外观 。 其中 ? , 雌蕊发育正常 , 性状特
征与母株相同 , 此处不再赘述 。
? % 花发育畸形 , 花冠 由 < &  枚大小和形状均不相 同的花瓣组成 , 部分花瓣出现红
色斑纹 。 蕾期花瓣间不能紧密相靠 , 使未发育成熟的柱头外露 。 开花时花柱大多呈长短不
一的棒状 , 无规则地聚集在子房顶部 , 下部不相连成筒 , 顶部一般不扩展成具 Θ 形沟的柱
第 # 期 何子灿等 %美味称猴桃原生质体再生植株细胞遗传学研究∀ Ρ ∃
表  对照和再生植株不同组群的雌蕊 、雄蕊形态
Σ . Τ/8  ?59 45/ . − Α 9 4. Λ 8 − Λ ∗ ,Υ 2 ∗ /∗ Δ ς ∗ Ω Η Ξ Ψ Α 5ΩΩ8 , 8 − 4 Δ , ∗ + Υ 9 ∗ Ω , 8 Δ 8 − 8 ,. 48 Α Υ/. − 4 9
体 细 胞染色体数Φ ∗ : ∗ Ω
82 , ∗ Λ ∗ Ζ
! ( 】 8 9 Ρ−
! ( 】− . 4/Η
8 8//9
子房 Μ [ . , ς 柱头 Β 4 5Δ Λ. 雄蕊 Β4 . Λ 8 −
组别
Κ , ∗ + ?
性别
Β 己∴
植株数
Φ ∗ : ∗ Ω
?/. − 4 9 正常Φ ∗ , Λ . /
崎形
≅ Τ − ∗ , Ζ
Λ . /
退化
]8 Δ 8 − 8 Ζ
4 9 48
正常
Φ ∗ ,们以. /
崎形
≅ Τ − ∗ , Ζ
−扭 /
退化
]8 Δ 8 − 8 Ζ
, 9 48
正常
Φ ∗ , − 、. /
异常
≅ Τ−∗ Ζ
Λ ./
?/ 雌
? Γ 雌 
Β 雄 (
ΗΞ 雌 
! < &  ;
 < & # # <
< Ι &  ;
 ;
, 这些植株中仅部分柱头能正常发育 > 。 子房具雌性化特征的植株 > , 。 柱头具雌性化特征的植物 。
苦 ( 己ς . Υ . , 4 ∗ Ω 9 45Δ Λ . Α 8 [ 8 /∗ Υ 8Α − ∗ , Λ . //ς 5− 428 9 8 ?/. − 49 > 苦 ∗ [ . , 58 9 ⊥ 542 428 8 2. , . 8 4 8 , 59 458 9 ∗ Ω Ω8Λ >− 5_ 和45∗ −
5− 428 9 8 Υ /. − 4 9 > 资 替份
Μ 8 [ 8 Μ ?8⎯ − ∗ , Λ . ς 皿− 4 − 8 9 8 ? . − 49 > 苦谷 4夕[ . , 一8 9 ⊥ 4 4− 8 8 − . Ζ
Β 45Δ Λ. ⊥ 542 428 8 2. , . 8 4 8 , 59 4 58 9 ∗ Ω Ω8 Λ 5− 5_. 45∗ − 5− 428 9 8 Υ /. − 49 :
头 ∀图版 Ρ% # ∃ ,表面乳突细胞极少 , 基本雌性不育 。但有 ! 株雌蕊畸形程度随枝间位置和年
份不同而异 , 受生态环境的影响偶尔结  & ∋ 个具粗硬毛的畸形小果 。 其内十数粒种子无
发芽能力 , 表现 出极低的育性 。 表明 ?% 植株结实不良主要原因是雌蕊发育畸形 。
Β 植株花器具雄性类型特征 % 雄蕊群发达并高出柱头 , 雌蕊群随花器发育呈渐进性退
化 。 Β 植株间柱头退化程度存在差异 , 如在减数分裂 Χ / 期 Β 一∋ 与母株 比较 , 柱头形态差
别不大 ∀图版 Ρ% ; ,  ∃ , 但开花时 , Β 一∋ 柱头退化呈细丝状 ∀图版 Ρ% ! ∃ > Β 一∋ 在 Χ , 期柱头就
退化呈细丝状 , 开花时 , 在退化呈小锥体状的子房顶部 , 仅有花柱着生部位的痕迹 , 与自然
雄株退化的雌蕊 ∀图版 Ρ% <∃ 形态相似 。 Β 一!; 开花时柱头仅 留退化的痕迹 , 但子房稍大 ∀图
版 Ρ% ∃ 。 总之 , <( = Β 植株 已退化的雌性器官仍保留不同程度的雌性化特征 ∀表  ∃ 。 但这
些特征并未能改变它们的性别属性 , 其雌性全不育 。 形态学的比较表明 , 再生植株形态上
有性别差异 。
∋ : ∋ 细胞学比较
∋ : ∋ :  母株小饱子的发生和败育
母株茎尖体细胞染色体数 ∋ , % 一 <∴ 一  ; ∀图版 Ρ% Ι ∃ , 有丝分裂早中期 , 可见几条染色
体较其余凝缩程度不 同∀图版 Ρ%  ∃ 。 其 ?ΧΗ 在减数分裂时染色体行为混乱 。 凝线期有核
穿壁行为 。终变期染色体构型复杂 , 以二价体为主 , 有 Ε 、 α 、Μ 、 门和棒状各形 > 并有四价体
和六价体呈环状或链状 >还时有异形多价体 、三价体和单价体出现 > 也有少数二价体由于
凝缩不同步仍呈双线期状态 >还有次级配对发生 ∀图版 Ρ%  ( ∃ , 且这种配对类型出现率可达
 ( =左右 。 后 , 和后 % 期的落后染色体 、染色体桥和断片、微核 出现率分别高达 ∋ :  =和
 : ; = , 落后染色体数目由 Μ& ( 不等∀表 ∋ , 图版 Ρ%   ,  ∋ ∃ 。 四分体时期部分四分体由于
细胞质先行解体 , 细胞核物质浓缩而夭折 ∀图版 Ρ%  # ∃ 。 此后小抱子形成 , 但在早期便停止
发育 , 居中的细胞核物质出现边沿化扩散趋势 > 伴随核物质扩散未见染色丝进一步形成 ,
反而着色反应减退 , 表明 ] Φ ≅ 发生降解 , 继而核仁核膜消失 , 随后小抱子中间出现空白
区域 ∀图版 Ρ% ; &  < ∃ >再后此区逐步扩大形成空的小抱子 , 呈有序败育 , 在时空上具相对
的稳定性和一致性 , 显示出拟受基因调控的细胞学特征 , 值得进一步研究 。
武 汉 植 物 学 研 究 第 ! 卷
表 ∋ 对照和不同组群再生植株细胞学鉴定结果∀部分资料∃
Σ . Τ /8 ∋ Σ 2 8 , 8 9 + /49 ∗ Ω 8 ς 4∗ /∗ Δ 58 . / 8 ∴ . Λ 5− . 45∗ − ∗ ΩΗ Ξ 水 , 8 Δ 8 − 8 , . 48Α Υ/. − 49 ∗ Ω
Α5ΩΩ8 , 8 − 4 Δ , ∗ + ?9 ∀? . , 4 5. / Α . 4. ∃
花粉可染性
? ∗ //8 − 9 4. 5− . Τ/54ς 减数分裂后期

≅ −. ?2. 9 8  ∗ Ω ?Χ Η 减数分裂
后期 %
≅ − .?2. 9 8 ∋ ∗ Ω ?Χ Η
四分体时期
Σ 8 4 , .Α ?2. 9 8
材料
Χ . 4 8 Ζ 花粉数
Φ ∗ : ∗ Ω
Υ∗ //8 −
可染色数
Φ ∗ : ∗ Ω
9 4. 5− . Τ/8
Υ ∗ //8 −
?Χ Η 数
= Φ ∗ : ∗ Ω
?Χ Η 9
具异常染色体 ?Χ Η 数Φ ∗ : ∗ Ω
?Χ Η 9 : ⊥ 542
.Τ − ∗ ,Λ . /
8 2, ∗ Λ ∗ 9 ∗ Λ 8
?Χ Η 数
= Φ ∗ : ∗ Ω
?Χ Η 9
具异常染色体 ?Χ Η 数
Φ ∗ : ∗ Ω
?Χ Η 9 : ⊥ 542
. Τ − ∗ , − / . /
82 ,∗ Λ ∗ 9 ∗ Λ 8
类型
Σ ς ?8
  : ;
Ι # : #
# 。 <
 ( ( 。 (
<  。 (
# : #
Ι ( : (
四分体
四分体
四分体
多分体
四分体
四分体
四分体
, 亡!∀,#‘八∃%口∀,曰#冉」匕曰&甘,口 ∋(哎!八%∀口)匕二!, #∗月任∀)月了&∀%工!+‘,⋯,曰!任−%& ∀&∃,!一了叮口心%∀尸合月)∋
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左.‘/#廿百)∋‘!0!1,#度且,曰拍匕月任眨口几!−叮‘‘,口口 2,土‘∋!∀−
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−3
4 5 一# 6
4一 7 #
4 8 一 # 
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;   
;   
;   
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: 7 : : ∗  < < , :
:  ∗ # <  < < , :
# 6 : # 7 < 6 : , 7
, 异常染色体包括有落后染色体 、染色体桥和断片 , 以及微核等等 。
书 = ∋ & ( > ? ≅ 5 Α Β> ( ? ( Χ ( ? Δ , Χ 0 Δ Β ≅ Χ 5≅ Ε Ε Φ& Ε Δ Β > ( ? ( Χ ( ? Δ , Δ Β > ( ?( Χ ( ? Δ ∋ >Φ/ Ε Δ , Δ Β >( ? ( Χ ( ? Δ Γ> ≅ Ε ?Δ & Η ≅ & /? ΦΔ > ( & 0 Δ 5Δ 0 Χ 尸Η 口# ,
: , : , 8 4 , 和 4 8 组群小抱子的发生 和败育
Ι # ϑ 4 , 组群体细胞染色体数在 # ; .一 # 7 ∗ 之间 , 多为 # 7 ∗ Ι图版 5 + # 7 Κ # 6 ϑ 。 其 Λ Δ Φ( Χ ΦΧ
和有丝分裂过程 、染色体行 为 、小抱子发生及其败育方式都与母株相同 , 仅 Λ 5 时期的构
型较母株简单 , 几乎全为二价体 Ι图版 Μ + :  ϑ Ν后 , 有整条染色体末端呈丝状 Ι图版 Μ + : # ϑ Ν
后 # 和后 : 染色体异常行为发生率稍低于母株 Ι表 : , 图版 5+ : : ϑ 。 4 , 的非整倍体类型 4Λ−
在 Λ ΔΦ (Χ ΦΧ 时较整倍体复杂 。 染色体数与母株相近的 , 如 4 , 一 .7 体细胞染色体数为 # 7 , 其
4Λ − 染色体数多为整倍体 , & 一 < 7 。 这可能与有丝分裂时 , 由于有落后染色体等原因造成
不对称分裂 , 只有完整染色体组的茎尖生长点才发育成花芽有关 Ν也可能与凝线期核穿壁
行为有关 , 还待深入研究 。 染色体数与母株相差大的非整倍体类型 , 如 4 5 一 # . , 茎尖体细胞
染色体数为 # ;. 及 #“ , 是一株混倍体植株 。 其体细胞有丝分裂后期有多个落后染色体
Ι 图版 Μ + : ∗ ϑ , 4Λ− 在凝线期出现广泛 的核穿壁 Ι图版 Μ + :; ϑ , 4Λ− 内染色体数明显 不等
Ι 图版 Μ + :. ϑ , 有多个染色体聚集成团现象 Ι 图版 Μ + :7 ϑ , 还有无核 4Λ− , 此类 4Λ − 很快夭
亡 。 以上情况严重影响了 4Λ− 的发育 , 在 Λ Μ 以前 , 就观察到近一半的 4Λ− 夭折 。 后期#
和后期 : 出现落后染色体 、桥 、断片 、微核等异常现蒙加剧 , 四分体时的夭折现象相应增
加 Ν 小抱子在形成早期 同母株一样停止发育 , 以与母株一样的败育方式形成空的败育花
粉 。
Ι :ϑ 4 + 组群植株体细胞染色体数在 # 7∗ Ο :& 镇1 . 内 , 多为 1 条左右的非整倍体
Ι图版 5 + : 6 , 1  ϑ 。 雄性细胞形成早期—造抱细胞时期就出现核穿壁和核物质排出现象Ι图版 5 + 1# , 1: ϑ 。 在形成 4Λ− 时 , 细胞核又极易脱落于细胞外形成无核细胞而夭折 Ι图版
亚1 ϑ 。 因此花药内 4Λ − 量少 , 且畸形 Ν 4Λ − 内多大小不一的微核 , 数目不等 。 凝线期又
发生广泛的核穿壁 , 在整个 Λ Δ Φ(Χ ΦΧ 时期 , 每个 4Λ − 都有染色体行为异常现象 , 还有严重
的纺锤体结构紊乱 , 造成后期 , 和后期 : 有多个分裂中心 Ι图版 亚1∗ , 1; ϑ , 形成的多分体也
大小不一 、形态各异 Ι 图版 及1. ϑ , 再形成大小不一空的败育花粉 Ι图版 皿1 7 ϑ 。 推测它们的
大抱子母细胞的发生 、发育也可能存在严重异常 , 可能是其大抱子不育或育性极差的又一
第 # 期 何子灿等 % 美味称猴桃原生质体再生植株细胞遗传学研究∀ Ρ ∃
重要原因 。
∋ : ∋ : # ! 组群植株小饱子的发生 和发育
Β 植株体细胞染色体数在  <Ι 成 ∋− 镇  ; 之间 , 多为  ; ∀图版 瑕#Ι , ; ( ∃ 。 自然雄株
∋− 一 <∴ 一  ;∀ 图版 瓦#  ∃ 。 Β 植株小抱子的发生过程与母株相似 , 仅 Χ , 染色体构型简单 ,
偶有多价体出现 , 染色体次级联会形式与母株不同∀图版 甄;  ∃ 。落后染色体 、桥和断片、微
核等也常出现 ∀图版 吸;# & ;! ∃ 。 其非整倍体植株的 ?Χ Η 在 Χ / 期环状 、链状多价体以及
多条染色体粘连现象增加 ∀图版 甄;∋ ∃ , 四分体时期发生的夭折现象也较其整倍体类型的
高 , 表明异常染色体使小抱子的形成受到损害 。 值得指出的是 , Β 植株 ∀排除非整倍体植株
引起的干扰 ∃在后期  和后期 % 染色体的异常行为发生率明显低于再生雌株 , 更低于母株
∀表 ∋ ∃ , 显示了染色体结构重排的可能性 。 刚形成的小抱子单核居中 , 细胞层次清晰 , 染色
质着色力强 。 其后中央大液泡形成使单核靠边 , 小抱子开始第  次有丝分裂 ∀图版 及; ,
; Ι ∃ , 形成营养细胞和紧靠花粉壁的月牙形生殖细胞 , 二者之间有细胞壁形成 ∀图版 乓;  ∃ 。
然后生殖细胞脱离花粉壁向花粉中间移动 , 中间细胞壁消失 ∀图版 瓦! ( ∃ 。 开花第 / Α 的花
粉生殖核能被醋酸洋红深染 , 并由圆形逐渐变成长梭形 ∀图版 瓦!  ∃ >营养核因水合程度
高 , 折射率与胞质相近 , 故难以观察 。若采用酶法去花粉壁 , 可见长梭形的生殖核与浅染的
营养核贴近 。 开花第 Γ Α 大部分花粉仍为二细胞 >但有少部分开始第 ∋ 次有丝分裂 , 生殖
核分裂形成 ∋ 个精核 ∀图版 瓦!∋ ∃ , 成三胞花粉 。 有功能的、发育正常的雄配子体形成意味
着 Β 植株为雄株类型 。 表明了 Β 植株小抱子与母株和再生雌株的小抱子有完全不同的发
育或败育过程 , 具有两种截然不同的发育命运 。
∋ : # 育性比较
? 组群植株和母株花粉开花
时全为空的败育花粉 , 无 着色反
应 。 所有育性实验也表明雄性全
不 育 。 Β 植株 花粉可染色性达
 ( =左右 ∀表 ∋ ∃ , 但不同年份 、不
同枝 间位置差异很大 >其退化雌
蕊全不育 。 在雌 、雄育性特性上 ,
再生植株具有发生选择性败育的
特征 。
用 ? Ρ一  < 、 ? , 一   α Β 一 ∋ 、 Β Ζ
; 、 Β 一∋ ; 、 Β 一∋  、 中华称猴桃 ,结果
表明 ∀表 #∃ ! 植株的花粉确实有
使雌株受孕 、结实的雄性功能 , 但
形成的种子发芽率一般仅在 写
左右 。? Ρ一 < ∴ 9一 ∋ 种子发芽率虽
有 ! : ! =左 右 , 但仍 明显低于对
照和 ? /一  < 、?厂 植株自由授粉
种子的发芽率 ∀其分别为  : = 、# :
表 # ? /一 <、? /一 又 Β 一 ∋、 Β 一 ; 、Β 一 ∋; 、Β 一∋ 和中华
称猴桃的种子发芽率 、千粒重和平均每果种子数
Σ . Τ /8 # Κ 8 , Λ 5− . 4 5∗ − , ⊥ 8 5Δ 2 4 ∗ Ω  ( ( ( 9 8 8Α 9 . − Α
. [ 8 , . Δ 8 − + Λ Τ8 , ∗ Ω 9 8 8Α 9 Υ 8 , Ω,+ 54 5− ? /一  < ,
? /一   α Β 一  ∋ , Β 一  ; , Β 一 ∋ ; , Β 一 ∋  . − Α ≅ : 62 5− 8 − 、59
杂交组合
Ε ς Τ , 5Α 8 ∗ Λ Τ 5− . 4 5∗ −
发芽率
Κ 8 , Λ 5− . 4 5∗ −
∗ Ω 9 8 8 Α 9
∀写∃
千粒重
1 8 5Δ 2 4 ∗ Ω
 (( ( 9 8 8 Α 9
∀Δ ∃
平均每果
种子数 :
≅ [ 8 , . Δ 8
− + Λ Τ 8 , ∗ Ω
9 8 8 Α 9 ?8 ,
Ω, + 54
对 照 自由授粉Η Ξ ∗ Υ 8 − Υ ∗ //5− . 4 5∗ −
? , 一 < 自由授粉
? /一  < ∗ Υ8 − Υ ∗ //5− . 45∗ −
? /一  < α Β 一 ∋
? 一  < α Β 一  ;
? 一  < α Β 一∋ ;
? /一  自由授粉
? /一   ∗ ?8 − Υ ∗ //5− . 45∗ −
? , 一  ∴ 中华琳猴桃
? /一   α ≅ : 6 2 5, /君一% ! !
? /一   α Β 一  ∋
? /一   α Β 一 ∋ ;
? / 一   α Β 一 ∋ 
∋ :  ∋ ! ; ( ∋ : !
# :
Μ :
 : ; ∋
 : # ∋ <
;  : !
 :  
<   : (
! ; ∋ : (
!   : (
口)几亡Δ目
 ! < < ; ( ! : <
( :  ( ; ( Ι : !
 :
Μ :
! :
 : ; ∋ 
 : ∋ #(
 <  : ;
; # # : (
; ∋  : !
, ( 个果实平均数 ∀β 一 Α . 4. , 8 Υ , 8 9 8 − 4 42 8 . [ 8 ,. Δ 8 ∗ Ω 4 8 − Ω, + 54 9 ∃ 。
# = 、 ( = ∃ 。 推测 Β 植株雄配子体本身存在一定的功
武 汉 植 物 学 研 究 第 ! 卷
能缺陷 。 与中华称猴桃植株杂交成功 , 则表明了两个物种的近缘关系 。
# 讨论
# : , 关于原生质体再生植株性别性状发生变异问题
上述研究结果表明该体细胞无性系不仅是原始型生命的延续 , 而且在性别性状方面
发生 了明显的变异 。 约 ∋Ι =的已开花再生植株显示其发生性逆转 , 成为雄株类型 ∀Β ∃ >性
别特征与母株相似的 ? , 仅占开花植株  = >占开花植株 !# =的 ? % , 性别类型虽未变 , 但
由于染色体数 目与母株差异过大 , 严重损害了雌性器官的发育 , 使其雌性不育 , 或育性极
低 。 ? % 内有  株 ∀? Γ一 <∃ 虽染色体数为  < , 仅比母株多 ∋ 个染色体 , 但花器发育畸型 , 雌
性也全不育 , 推测其染色体组可能极不平衡 , 仅用染色体数分析倍性具有极大的局限性 。
通过对 Β 、? / 和 ? % # 个组群的研究 ,证实该体细胞无性系为一新型雌雄异株系 。
对来源于同一个雌性遗传基础的体细胞无性系出现这种性别差异的原因作何解释
呢 χ 前人已发现 , 在美味称猴桃雄性和雌性无性系中有由芽变而发生雌雄同株现象 , 证实
该物种有在同一个遗传基础上因突变而发生性别性状变异的可能性 〔, 一 ‘〕。 笔者认为这也
是该体细胞无性系能发生性别性状变异的原因之一 。 Σ 8 94 ∗/ 5− 川认为美味称猴桃植株性别
是由 α Ο 性染色体或一对或几对性别控制基因决定的 , 并对其有性繁殖 δ , 代雄株中 ,  =
& ; : ∋ = 的植株有不同程度的雌性化特征 , 解释为与性有关基 因“发生轻微改变所致 ” , 但
细胞学的证据未有报道 。
美味称猴桃植株染色体既小又多 , 现有资料表明 ,该物种 ∋− 一 < ∴ 一  ; , 是异源六倍
体栽培种 , 原始祖先已无从查寻 。 ?Χ Η 在 Χ 8 5∗9 59 时 , 染色体配对方式和行为与二倍体物
种相似 , Χ % 构型以二价体为主 , 只有  一 ∋ 个环状或链状 四价体偶尔可观察到 , 没有染色
体异常行为〔幻 。 笔者通过对母株细胞学的观察 ,认为该株有遗传 上的特异性 。 其有丝分裂
和减数分裂均有少数染色体出现凝集不同步现象 , 终变期复杂的构型以及后期 , 、后期 % 高
频率的出现染色体异常现象 , 表明该植株染色体上累积了许多畸变结构 , 这一切与染色体
易发生结构性变异密切有关 。 母株遗传基础的不稳定性是其体细胞无性系发生变异的又
一原因 。
在原生质体诱导过程中 , 原生质体来源于叶愈伤组织 , 而后者又来源于叶薄壁细胞 ,
这 比来源于分生组织的细胞更具易变性 。 在培养再生植株过程中 , 其 ] Φ ≅ 上可能因发生
断裂 、丢失 、增殖 、拼接 、修复等作用 , 导致染色体结构的重排和交换 , 产生结构性变异 。 在
单个细胞内发生的变异通过原生质体的培养得 以保存 , 并在 由此形成的再生植株上得到
表达 。 它们的 ?ΧΗ 在 Χ % 期构型的改变和染色体异常行为发生率的比较 , 显示该体细胞
无性系某些染色体确实发生了结构性的变异 。 与性和性分化有关的染色体或基因∀组 ∃发
生的结构性变异造成了该体细胞无性系性别性状的变异 ,这是原 因之三 。 Β 组群植株表现
出较高频率 ∀<( = ∃的雌性化特征 , 以及雄配子体功能有一定的缺陷 , 表明性别性状除受主
控基因作用外 , 还受多个微效基因的调节 > 同时还由于其雄性遗传基础的形成来源于同一
个雌性遗传基础发生的变异 , 有一定的“返祖 ”和“先天不足” , 有待进一步研究加以确定 。
# : ∋ 关于小抱子的发生及其两种不同的发育命运与性别类型关系问题
实验表明 Β 、 ? , 、? % 和母株的 ?Χ Η 形成小抱子过程相同 。 此外 , 它们在凝线期的核穿
第 # 期 何子灿等 % 美味称猴桃原生质体再生植株细胞遗传学研究∀ Ρ ∃
壁行为 、后期 , 和后期 ∋ 高频率出现异常染色体 , 多条染色体易凝集成团或发生次级配对 ,
以及部分四分抱子 由于细胞质先行解体而夭折等等方面都相似 。小抱子发生过程 ,不存在
与性别类型有关的特异性 。它们的非整倍体类型染色体异常行为加剧 , 小抱子发生过程中
夭折现象增加 >年份和枝间位置不同对小泡子发生有一定影响 。 说明染色体的异常行为 、
染色体数目和倍性 , 以及外界环境条件对小饱子的形成有着不同程度的影响 >但不是雌株
小抱子发生选择性败育的原因 , 与该物种性别类型形成没有相关性 。
被子植物的小抱子发育是受许多基 因调控的〔‘的 。 通过对雌 、雄株小泡子具有两种不
同的发育途径 , 并由此产生两种截然不同的发育命运比较 , 发现美味称猴桃雌株和雄株的
小抱子发育 , 受控于不 同的基因体系 , 有性别的特异性 。 雄株小抱子能进行有序的正常发
育 , 形成有功能的雄配子体 。 雌株则在小抱子形成早期就停止发育 , 继而有序的败育过程
也有受基因调控的细胞学特征 。 此外 , 雌株雄蕊群形态上明显不如雄株的发达 , 表明小抱
子所处内环境也存在一定的差异 。 说明雌株小抱子在小抱子发育早期发生选择性败育是
在细胞 内、外因子共同作用下 , 发生的一种有步骤的生理性自行消亡过程 , 这是关系美味
称猴桃植株性别形成的一个关键问题 , 具有极高的学术研究价值 。
参 考 文 献
邵宏波 : 高等植物性别分化研究的某些进展 : 武汉植物学研究 ,   ; , ∋∀ Ρ ∃ % Ι! 一;
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蔡起贵 , 钱迎倩 , 柯善强等 : 美味称猴桃原生质体再生植株无性系变异的研究 : 植物学报 ,   ∋ , # ; ∀  ∃ % Ι ∋ 一 Ι ∋Ι
Η . 5⎯ Κ , ⎯ 5. − Ο ⎯ , Ξ 8 Β ⎯ 。4 . _ : ?/. − 4 Υ , ∗ 4∗ Υ/. 9 49 . − Α Δ 8 − 8 4 58 8 − Δ 5− 8 8 , 5− Δ : ΡΘ : 7 8 Δ 8 − 8 , . 4 5∗ − ∗ Ω Υ /. − 49 Ω, ∗ Λ Υ , ∗ 4 ∗ Ζ
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何子灿 , 蔡起贵 , 柯善强等: 美味琳猴桃原生质体再生植株细胞遗传学 研究 :  : 体细胞染色体数 目的变化 : 武汉植
物学研究 ,   ! , # ∀∋ ∃ %  一  ( 
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∋ ( < 武 汉 植 物 学 研 究 第 巧 卷
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图 版 说 明
图 版
 , ∋ : 母株花柱 一柱头形状 %  : 减数分裂时期 , ∋ : 开花时期 > # : ? Γ 一 ( 的崎形花柱 > ;一 : 雄株退化柱头 % ; : ! 一∋ 减数分裂
时期 , ! : ! 一∋ 开花时期 : < :  个美味称猴桃雄株 , : ! 一!; 的稍膨大子房 > Ι : 母株 ∋, % 一 <∴ 一  ; >  : 母株有丝分裂早中期
染色体凝缩不同步 > (一  # : 母株 ?Χ Η 的减数分裂 %  ( : 终变期 ∋ , % η /” ∀环状 ∃ ι _ ⊥ ∀环状 ∃ ι  一 ι Ι (  ι   , Τ 为 .
的放大 , 示一晚双线期染色体∀箭头 ∃和一个次级配对∀短箭买∃ ,   ,  ∋ : 后期 , 和后期 % 多个落后染色体 、桥和断片 ,  #:
 个败育的四分体 > ; &  < : 母株小抱子败育过程 % ; , ! : 核物质向边沿扩散 ,  < : 中间出现空 白区域
图 版 Ζ
 : ? / 一< ∋ ,/ η  ( >  Ι : ? / 一  ∋ , % η <二η  ; >   : ? / 一   ∋ , , η <二 一  ; > ∋ ( & ∋ ∋ : ? Ρ 一   ?ΧΗ 的减数分裂 % Γ ∗ : Χ 了 ∋ , η Ι Ζ
第 # 期 何子灿等 % 美味称猴桃原生质体再生植株细胞遗传学研 究 ∀ Ρ ∃ ∋ (
∋ : 后期 > , 示染色体末端呈丝状 ∀箭头 ∃ , ∋ : 末期 , , 示落后染色体 > ∋# : ? /一 < ∋− 一  ∋; : ? , 一< 有丝分裂后期落后染色
体 > ∋! 一 ∋Ι : ? / 一 < ?Χ Η 的减数分裂 % ∋! : ?Χ Η 间染色质穿壁 , ∋< : ?Χ Η 内染色体数 目不等 , ∋ : 中期  部分染色体聚集
在一起 , ∋ Ι : 后期 的染色体异常行为 > ∋  : ? Γ 一  ! ∋ , % η # ! > # ∗ : ? Γ一 <  ∋ , % η # ( ; > #  & # ! : 采用酶解 压片法观察 ?Γ 一 ! 的造
抱细胞和 ?Χ Η % # : 造抱细胞的核穿壁 , #∋ : 造抱细胞的核物质排出
图 版 Ρ
# : 早期 ?Χ Η 细胞核脱落∀箭头 ∃和夭折∀小箭头 ∃ > # ; , # ! : 后期、和末期 % 的多个分裂中心 > #< : ? Γ 一 ! 的多分体 > # : ? Γ Ζ
∋ ! 空花粉 > # Ι : ! 一∋ ; Γ − 一 <∴ 一  ; > #  :  个美味称猴桃雄株 ∋ , % 一 < ∴ 一  ; > ; ( : ! 一∋  ∋。 η <二 η  峨> ;  : ! 一! ; ∋ , η 9 ∴ , 示
 个次级配对 > ;∋ : ! 一; , 中期 % , 示多个染色体粘连在一起∀箭头 ∃和多价体 ∀小箭头 ∃ > ;# 一 ;< : ! 一 ∋ ?Χ Η 的减数分裂 %
; # : 后期  , ; : 后期 , 落后染色体 , ;! : 后期 % 落后染色体 、桥和断片 , ;< : 四分体 > ; 一 !∋ : ! 一∋ 花粉发育的细胞学变化 %
; , ;Ι : 花粉第  次有丝分裂中期 、后期 , ; : 二核早期 , !( : 二核中期 , ! : 二核晚期 , !∋ : 示生殖细胞沿核的短轴分裂∀箭
头 ∃
φ ∴ ?/. − . 45∗ − ∗ Ω ?/. 48 9
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∋ : ∋ : Σ 2 8 9 2. Υ 8 ∗ Ω 9 4ς/8 . − Α 9 4 5Δ Λ . ∗ Ω Υ. , 8 − 4 Υ /. − 4 % _ : ≅ 4 Λ 8 5∗ 9 59 9 4 . Δ 8 , ∋ : ≅ 4 Τ/∗ ∗ Λ 5− Δ 9 4. Δ 8 > # : ≅ Τ 8 , , . − 4 9 4 ς/8 ∗ Ω
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