全 文 ：桔梗花粉管萌发的荧光显微观察
魏建和１，２，马凤杰１，黄璐琦２，杨成民１，孙治图１，董其亭３，蔡爱民３
（１．中国医学科学院 中国协和医科大学 药用植物研究所，北京 １０００９４；
２．中国中医科学院 中药研究所，北京 １００７００；
３．山东鼎立中药材科技有限公司，山东 淄博 ２５５００）
［摘要］ 目的：确定桔梗的自交亲和性及花粉粒在柱头上的萌发部位。方法：采用荧光显微镜技术，观察自花
授粉、自株花授粉、异花授粉下花粉粒的萌发生长，以及柱头内外授粉花粉粒的萌发情况。结果：桔梗自花、自株
花、异株花授粉花粉均能在柱头上大量萌发、花粉管顺利生长并在２４ｈ内伸入子房；柱头外授粉花粉粒不萌发，但
在开裂后的柱头内授粉能大量萌发。结论：桔梗自交高度亲和，花粉粒萌发部位为开裂后的柱头内。
［关键词］ 桔梗；荧光显微镜技术；花粉管；自交亲和
［中图分类号］Ｓ５６７ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００１５３０２（２００７）１６１６２５０３
［收稿日期］ ２００６０９２１
［基金项目］ 国家十五科技攻关项目（２００４ＢＡ７２１Ａ２４）；国家
中药材扶持项目（２００５）
［通讯作者］ 黄璐琦，Ｔｅｌ：（０１０）６４０１４４１１２９５５，Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｎ
ｇｌｕｑｉ＠２６３．ｎｅｔ
桔梗 Ｐｌａｔｙｃｏｄｏｎｇｒａｎｄｉｆｌｏｒｕｍ（Ｊａｃｑ．）Ａ．ＤＣ．为
桔梗科多年生草本植物。中国、日本、韩国作药用，
韩国也大量食用，在欧美、日韩还作为园艺观赏植物
和切花［１，２］。韩国选育了药用“白花”桔梗品种［３］，
但我国桔梗生产上还没有优良品种。桔梗的花芽分
化［４］、小孢子发生和雄配子体发育［５７］等有研究，李
今等［８］从种群生物学角度研究了桔梗的传粉效率
和结实率，作者已初步观察了桔梗柱头的发育与寿
命［９］，采用种子结实法研究了桔梗的自交亲和
性［１０］。为进一步确认桔梗自交亲和性及萌发部位，
本研究采用荧光显微镜法观察了桔梗自花、异花授
粉下花粉管的萌发生长情况及花粉粒在柱头上的萌
发部位，旨在从微观角度提供桔梗自交亲和的证据。
１ 材料与方法
１．１ 材料 试验材料为中国医学科学院药用植物
研究所实验地种植的一年生桔梗。授粉处理及取样
固定于２００５年９月中旬至下旬进行。
１．２ 人工授粉取样 授粉分人工自花授粉（自花
交），自株花授粉（同株异花交），异花授粉（异株花
交）。试验进行２次。
第１次 ２００５年９月１０～２４日，选取还未散粉
的花蕾先进行去雄套袋（上午９：００～１１：００），取下
的花药置变色硅胶中，于４～６℃下冷藏保存。授粉
分柱头外授粉（于去雄后第２天柱头还未开裂时授
粉）和柱头内授粉（于去雄后第６天柱头开裂时授
粉）。授粉后１，２，４，８，２４ｈ分别采摘４朵花，取雌
蕊放入 ＦＡＡ固定液中固定４ｈ以上（甲醛冰醋酸
７０％乙醇 １∶１∶１８）。
第２次 ２００５年９月２２～２９日，按第１次的方
法进行柱头外授粉（于去雄后第４天柱头还未开裂
时授粉）和柱头内授粉（于去雄后第６天柱头开裂
时授粉）。各处理固定６朵花的雌蕊。
１．３ 花粉管萌发观察方法 采用荧光显微镜法观
察花粉管的萌发。参照Ｈｉｒａｔｓｕｋａ等［１１，１２］方法，并作
部分修改。具体流程方法如下：取新鲜雌蕊在 ＦＡＡ
固定液中固定４ｈ以上，用蒸馏水冲洗干净，在４５
℃水浴中用２ｍｏｌ·Ｌ－１ＮａＯＨ软化２ｈ，蒸馏水冲洗
３次，然后用０．１％水溶性苯胺蓝染色４ｈ（２５℃染
色，染色液用２％的 Ｋ３ＰＯ４溶液配制），切取１／２雌
蕊（纵向包括子房）置载玻片上，加１～２滴甘油，加
盖玻片轻轻压平，用ＯｌｙｍｐｕｓＢＸ５１型显微镜在 ＷＵ
（宽带紫外光激发）下观察。每张切片取３个视野
观察统计花粉管萌发率，测量花粉管的长度。
２ 结果与分析
２．１ 自花、异花授粉后花粉管萌发与伸长的差异
自花、自株花、异株花授粉后１ｈ，花粉均在柱头上大
量萌发，后二者的萌发率达到了１００％，自花授粉２
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Ｖｏｌ．３２，Ｉｓｓｕｅ １６
Ａｕｇｕｓｔ，２００７
ｈ后花粉也１００％萌发，授粉后８ｈ，３种授粉方式下
的花粉管均基本伸长到花柱基部，授粉后２４ｈ花粉
管均伸长到子房（表１、图１）。这表明，无论自花、
自株花、异株花授粉，桔梗花粉均能顺利萌发进入子
房，表现出很好的亲和性。
虽然桔梗自花、异花授粉均表现出很好的亲和
性，但从花粉粒萌发的速度、花粉管伸长的速度看，
异株花授粉＞自株花授粉 ＞自花授粉，即异花授粉
好于自花授粉。
表１ 不同授粉方式下花粉管萌发及伸长情况
授粉
方式
授粉后取样
时间／ｈ
花粉管
萌发率／％
花粉管长度占
花柱长度比例／％
花粉管萌发
到的位置
自花 １ ９０ ０５５ 柱头
２ １００ ２７ 柱头
４ ６６ 柱头
８ ４０ 柱头
２４ １０６３ 子房
自株花 １ １００ １４ 柱头
２ ３５ 柱头
４ １１０ 柱头
８ ８４８ 花柱基部
２４ １１３０ 子房
异株花 １ １００ １２ 柱头
２ ５３ 柱头
４ １３８ 柱头
８ ８９９ 花柱基部／
部分进入子房
２４ １２４１ 子房
２．２ 授粉部位对花粉管萌发与伸长的影响 去雄
后第２天或第４天柱头未开裂时授粉，在柱头外壁
授粉，无论是自花、自株花还是异株花花粉，花粉粒
均不萌发，但开裂后柱头内授粉均能很好萌发（图
１），因此桔梗授粉部位为开裂后的柱头内。
３ 小结与讨论
３．１ 桔梗的自交亲和性 笔者采用种子结实法研究
了桔梗的自交亲和性［１０］，自花套袋天然自交６００朵
花的结果率只有４８％，且亲和指数只有２２，但是采
用天然自株不同花的花粉在花期人工自株交，２６７１
朵花的结果率高达 ６２７％，指出了原桔梗自交不
孕［１３］的结论是错误的。并依据桔梗花粉活力和柱头
寿命指出：桔梗天然自交的结实率很低源于雌雄蕊的
异熟。但没有研究利用保存的高活力花粉自花授粉
的亲和性。本研究利用荧光显微镜技术，同步观察了
桔梗自花、自株花、异株花花粉授粉后在柱头的萌发
生长情况，很好地证实了桔梗自花交高度亲和。
至于花粉粒萌发的速度、花粉管伸长的速度，表
现为异株花授粉＞自株花授粉 ＞自花授粉，可能与
桔梗天然授粉下以异花为主的生殖进化有关。
３．２ 花粉萌发及花粉管生长的荧光观察的优点
采用荧光显微镜技术，在 ＷＵ激发下花粉管发出黄
绿色荧光，花粉管通过柱头乳突细胞主要是沿着细
胞间隙生长，花粉管从柱头的侧面进入花柱，在雌蕊
向心一侧组织中穿行进入花柱区后，沿维管素附近
细胞间隙生长到达子房，到达子房壁的近基部处后，
部分花粉管在胚珠下方绕行［１４］。花粉管在花柱区
内穿行时产生大量的胼胝塞，产生强烈荧光，因此采
用荧光显微镜法能快速测定植物授粉的亲和性。
图１ 桔梗自花、自株花、异株花授粉后花粉粒的萌发情况
注：１～３授粉后１ｈ，自花（１）、自株花（２）、异株花（３）花粉粒在柱头上开始萌发；４～６授粉后２ｈ，自花（４）、自株花（５）、异株花（６）
花粉管萌发伸长，但还停留在柱头；７～９授粉后８ｈ，自花（７）、自株花（８）、异株花（９）花粉管萌发伸长到花柱基部；１０～１２授粉后２４ｈ，
自花（１０）、自株花（１１）、异株花（１２）花粉管萌发伸长子房内；１３～１５柱头外自花（１３）、自株花（１４）、异株花（１５）授粉，花粉不萌发
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ｂｙｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ
ＷＥＩＪｉａｎｈｅ１，２，ＭＡＦｅｎｇｊｉｅ，ＨＵＡＮＧＬｕｑｉ２，ＹＡＮＧＣｈｅｎｇｍｉｎ１，ＳＵＮＺｈｉｔｕ１，ＤＯＮＧＱｉｔｉｎｇ３，ＣＡＩＡｉｍｉｎ１
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｄｉｃｉｎａｌＰｌａｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＣｈｉｎｅｓｅＰｅｋｉｎｇＵｎｉｏｎＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｅｇｅ，
Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；
２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅＭａｔｅｒｉａＭｅｄｉｃａ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７００，Ｃｈｉｎａ；
３．ＳｈａｎｄｏｎｇＤｉｎｇｌｉＭｅｄｉｃｉｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅｓ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｒｐ．，Ｚｉｂｏ２５５０００，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：ＴｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｅｌｆｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆＰｌａｔｙｃｏｄｏｎｇｒａｎｄｉｆｌｏｒｕｍａｎｄｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅｇｅｒｍｉｎａ
ｔｉｏｎｏｎｓｔｉｇｍａ．Ｍｅｔｈｏｄ：Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｆｐｏｌｉｎａｔｉｏｎ，ｓｅｌｆｐｌａｎｔｐｏｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄｃｒｏｓｓｐｏｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｐｏｌｉｎａｔｉｏｎ
ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｉｎａｎｄｏｕｔｓｉｄｅｏｆｓｔｉｇｍａｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄｗｉｔｈｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ．Ｒｅｓｕｌｔ：Ｍｏｓｔｐｏｌｅｎｓｏｆｓｅｌｆｐｏｌｉｎａｔｉｏｎ，
ｓｅｌｆｐｌａｎｔｐｏｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄｃｒｏｓｓｐｏｌｉｎａｔｉｏｎｃａｎｇｅｒｍｉｎａｔｅｏｎｔｈｅｓｔｉｇｍａ，ａｎｄａｆｔｅｒ２４ｈｏｕｒｓ，ｐｏｌｅｎｔｕｂｅｅｎｔｅｒｅｄｉｎｔｏｔｈｅｏｖａｒｙｓｕｃｃｅｓｓ
ｆｕｌｙ．Ｐｏｌｉｎａｔｅｄｏｎｔｈｅｏｕｔｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｔｉｇｍａ，ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅｓｃｏｕｌｄｎｏｔｇｅｒｍｉｎａｔｅ，ｂｕｔｏｎｔｈｅｉｎｎｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｓｔｉｇｍａｗｈｅｎｉｔｄｅ
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Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｌｏｃｉｉｓｏｎｔｈｅｉｎｎｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｄｅｈｉｓｃｅｄｓｔｉｇｍａ．
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ Ｐｌａｔｙｃｏｄｏｎｇｒａｎｄｉｆｌｏｒｕｍ；ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ；ｐｏｌｅｎｔｕｂｅ；ｓｅｌｆｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ
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