全 文 ：广 西 植 物 Ｇｕｉｈａｉａ　Ｓｅｐｔ．２０１３，３３ （５）：６１４－６１９　　　　　　 ｈｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｇｘｚｗ．ｇｘｉｂ．ｃｎ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３１４２．２０１３．０５．００６
廖菊够，康洪梅，代瑾然，等．温度对斯托克通氏烟草雄配子体形成和发育的影响 ［Ｊ］．广西植物，２０１３，３３ （５）：６１４－６１９
Ｌｉａｏ　ＪＧ，Ｋａｎｇ　ＨＭ，Ｄａｉ　ＪＲ，ｅｔ　ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　Ｎｉｃｏｔｉａｎａ　ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓｉｓ［Ｊ］．Ｇｕｉｈａｉａ，２０１３，３３ （５）：６１４－６１９
温度对斯托克通氏烟草雄配子体形成和发育的影响
廖菊够１，康洪梅１，代瑾然１，索文龙２，马文广３，陈穗云１＊
（１．云南大学 生命科学学院 植物学系，昆明６５００９１；２．玉溪中烟种子公司，云南 玉溪
６５３１００；３．云南省烟草农业科学研究院，云南 玉溪６５３１００）
摘　要：为探究低温对斯托克通氏烟草 （Ｎｉｃｏｔｉａｎａ　ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ）花粉母细胞 （ＰＭＣ）减数分裂及其雄配子体发
育过程的影响，采用卡宝品红染色法，研究不同温度条件下该材料雄配子体形成和发育的过程。结果表明：
种植于昼温 （３１±０．５）℃、夜温 （１１±０．５）℃人工气候箱中的Ｎｉｃｏｔｉａｎａ　ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ花粉母细胞减数分裂过
程异常现象较少，出现微核的比率较低，用新鲜成熟的花粉做萌发实验花粉萌发率较高，为 （７１±３）％；而
种植于昼温 （２５±０．５）℃、夜温 （３±０．５）℃条件下的Ｎｉｃｏｔｉａｎａ　ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ开花后花药大多干瘪，用新鲜成
熟花粉做萌发实验花粉萌发率低，为 （１３．６７±３）％，花粉母细胞减数分裂过程出现染色体桥、染色体不同
步、染色体断片、落后染色体等现象，存在微核的细胞比率较高。因此，Ｎｉｃｏｔｉａｎａ　ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ花粉母细胞减数
分裂与小孢子发育过程易受温度影响，从而影响花粉的可育性。
关键词：斯托克通氏烟草；温度；雄配子体形成；异常现象
中图分类号：Ｑ９４５．４　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１０００－３１４２（２０１３）０５－０６１４－０６
Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　Ｎｉｃｏｔｉａｎａ　ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ
ｄｕｒｉｎｇｍｉｃｒｏｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓｉｓ
ＬＩＡＯ　Ｊｕ－Ｇｏｕ１，ＫＡＮＧ　Ｈｏｎｇ－Ｍｅｉ　１，ＤＡＩ　Ｊｉｎ－Ｒａｎ１，ＳＵＯ　Ｗｅｎ－Ｌｏｎｇ２，
ＭＡ　Ｗｅｎ－Ｇｕａｎｇ３，ＣＨＥＮ　Ｓｕｉ－Ｙｕｎ１＊
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｙｕｎｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００９１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｙｕｘｉ　Ｚｈｏｎｇｙａｎ　Ｔｏｂａｃｃｏ
Ｓｅｅｄ　Ｃｏ．，ＬＴＤ，Ｙｕｘｉ　６５３１００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｔｏｂａｃｃｏ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｙｕｘｉ　６５３１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｘｐｌｏｒｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｉｏｓｉｓ　ｏｆ　ｐｏｌｅｎ　ｍｏｔｈｅｒ　ｃｅｌｓ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓｉｓ
ｉｎ　Ｎｉｃｏｔｉａｎａ　ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｐｌａｎｔｅｄ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｂｙ　ｃａｒｂｏｌ　ｆｕｃｈｓｉｎ　ｓｔａｉｎｉｎｇ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｗａｓ　ｌｅｓｓ　ａｂｎｏｒｍａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌ　ｒａｔｉｏ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍｅｉｏｓｉｓ　ｏｆ　ｐｏｌｅｎ　ｍｏｔｈｅｒ　ｃｅｌｓ　ａｎｄ
ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓｉｓ　ｗｈｅｎ　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ　ｗａｓ　ｐｌａｎｔｅｄ　ａｔ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ａｎｔｈｅｒ　ｏｆ　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ　ｐｌａｎｔｅｄ　ａｔ　ｌｏｗｅｒ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｉｔｈｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　ｌｏｗ，１０％－１５％，ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　６５％－７５％ｇｅｒｍｉ－
ｎａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｐｌａｎｔｅｄ　ｉｎ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅ　ｗｅｒｅ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｂｒｉｄｇｅｓ，ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ
ｏｕｔ　ｏｆ　ｓｙｎｃ，ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ，ｌａｇｇａｒｄ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ａｎｄ　ｈｉｇｈｅｒ　ｍｉｃｒｏｎｕｃｌｅｕｓ　ｒａｔｉｏ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍｅｉｏｓｉｓ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ
ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ　ｍｅｉｏｓｉｓ　ｏｆ　ｐｏｌｅｎ　ｍｏｔｈｅｒ　ｃｅｌｓ　ｉｓ　ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎａｂｌｅ　ｔｏ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｉｎｅｖｉｔａｂｌｙ　ａｆ－
ｆｅｃｔｅｄ　ｔｈｅ　ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｏｌｅｎ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｎｉｃｏｔｉａｎａ　ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓｉｓ；ａｂｎｏｒｍａｌｉｔｙ
收稿日期：２０１２－１２－１８　　修回日期：２０１３－０３－０６
基金项目：国家自然科学基金 （３１１０１４１６）；云南省烟草公司项目 （２０１１ＹＮ０９）
作者简介：廖菊够 （１９８８－），女，云南保山市龙陵人，硕士研究生在读，主要从事植物育种及生理学研究， （Ｅ－ｍａｉｌ）ｌｉａｏｊｕｇｏｕｌｏｖｅ＠
１２６．ｃｏｍ。
＊通讯作者：陈穗云，博士，教授，主要从事植物生殖发育和生理研究，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｃｈｅｎｓｕｉｙｕｎ９７＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ。
　 　 Ｎｉｃｏｔｉａｎａ　ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ 起 源 于 墨 西 哥
Ｒｅｖｉｌａｇｉｇｅｄｏ群岛，隶属于碧冬烟亚属 （Ｐｅｔｕ－
ｎｉｏｉｄｅｓ）残波烟草组 （Ｒｅｐａｎｄａｅ），体细胞染色体
数目２ｎ＝４８，Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ抗黑胫病、根黑腐病、
白粉病、赤星病、蛙眼病及 ＴＭＶ （许美玲等，
２００９），是栽培烟草品种改良的天然基因库。花粉
母细胞减数分裂与小孢子发育是花粉形成的重要阶
段，该过程发生异常将直接影响花粉活力。减数分
裂与小孢子发育过程中的异常现象包括滞后染色
体，染色体断片、染色体不同步、染色体提早分
离、染色体桥，微核 （ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌ）等，其中滞
后染色体，染色体断片、染色体提早分离等可能在
减数分裂后期形成微核，具微核的小孢子不育。在
自然条件下，外界环境条件如温度、土壤、降水、
光照等的变化可能会在小孢子形成和发育的任何阶
段影响花粉育性，关于低温引起小孢子母细胞减数
分裂异常的现象已有报道：如低温造成西瓜花药发
育过程细胞形态学水平上的变化 （刘林，２００７），
低温引起杧果减数分裂过程微核仁和双线期单价体
与多价体数目增加等 （黄镜浩等，２００８）。经烟草
多年大田育种实践发现，西双版纳烟草种子繁育基
地冬季种植Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ花药多干瘪，花粉萌发
率低，严重影响了该种种子生产和育种工作，而夏
季种植该材料基本能正常生长繁育。夏季种
植Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ期间西双版纳月平均最高温度３１．
６８℃，月平均最低温度１１．５℃；冬季种植该材
料期间月平均最高温度２５℃，月平均最低温度３．
５℃，不同季节种植Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ期间保证其水
肥需求，相关育种人员推断温度可能是导致 Ｎ．
ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ花药育性降低的主要原因。
本研究通过人工气候箱模拟大田栽培的温度条
件种植 Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ，观察该材料花粉母细胞减
数分裂与小孢子发育过程，探究温度对Ｎ．ｓｔｏｃｋ－
ｔｏｎｉｉ花粉母细胞减数分裂与小孢子发育过程的影
响，以及造成西双版纳烟草种子繁育基地冬季种植
Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ花粉活力低的原因。
１　材料和方法
１．１材料
研究材料为烟草 Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ。根据大田栽
培期间气象局记录的温度条件确定人工气候箱不同
实验组的栽培温度，实验组 Ａ和Ｂ在 （２５±２）℃
的温室中统一育苗并移栽，选取花芽即将分化生长
状况相似的植株并分为Ａ、Ｂ两组，置于温度不同
的两个人工气候箱中栽培，实验组 Ａ昼温为 （３１
±０．５）℃，夜温为 （１１±０．５）℃；实验组Ｂ昼
温为 （２５±０．５）℃，夜温为 （３±０．５）℃，实验
组Ａ和Ｂ光周期Ｌ∶Ｄ＝１４∶１２，相对湿度为５０％～
７０％，光照强度为２　５００ｌｘ。两个实验组花期采集直
径１ｃｍ以内的花蕾，置于卡诺氏固定液 （无水乙醇
∶冰乙酸体积比为３∶１）中４℃保存备用。
１．２方法
小孢子母细胞减数分裂异常现象的观察：将固
定的材料转入４５％的冰乙酸中软化２０ｍｉｎ，挑选
不同大小的花蕾并分类，按花蕾大小排列，选取不
同大小的花蕾取出花药，分别置于洁净的载玻片中
央，滴加一滴卡宝品红，用镊子挤出花粉粒，盖上
盖玻片，Ｏｌｙｍｐｕｓ　ＢＸ　５１显微镜下观察花粉母细
胞减数分裂与小孢子发育过程，统计微核、染色体
桥、染色体不同步、落后染色体等的出现频率，并
把两个实验组的材料做对比。
花粉萌发率观察：萌发用的培养基由１０％蔗
糖和０．０１％的硼酸组成，该培养基经试验为多个
烟草种花粉萌发的最适培养基。取刚开裂的花药置
于凹载玻片中，滴加培养基挤出花粉，在细胞培养
皿中加入２ｍＬ培养液，滴加几滴花粉液，置于２５
℃培养３ｈ后拍照统计花粉萌发率，每组萌发实验
３个重复，每个重复取３个视野统计花粉萌发率。
２　结果与分析
２．１　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 减数分裂与小孢子发育过程观察
在 前 期 （ｐｒｏｐｈａｓｅ） Ⅰ， 从 细 线 期
（ｌｅｐｔｏｔｅｎｅ）到终变期 （ｄｉａｋｉｎｅｓｉｓ），核仁体积逐
渐变小，染色能力越来越弱。细线期细胞核和核仁
都较大，染色体呈长的细丝状 （图版Ⅰ：ａ）；偶线
期 （ｚｙｇｏｔｅｎｅ）细胞内的同源染色体两两成对靠拢
形成二价体 （图版Ⅰ：ｂ）。粗线期 （ｐａｃｈｙｔｅｎｅ）
同源染色体完成配对，染色体收缩 （图版Ⅰ：ｃ）；
双线期 （ｄｉｐｌｏｔｅｎｅ）染色体进一步收缩变粗，可见
交叉结 （ｃｈｉａｓｍａｔａ），能够识别棒状和环状二价体
（图版Ⅰ：ｄ）；终变期 （ｄｉａｋｉｎｅｓｉｓ）二价体更加超
螺旋化，染色体较小；到了晚终变期时 （ｌａｔｅ－ｄｉａ－
ｋｉｎｅｓｉｓ），核仁体积仅和二价体的大小差不多 （陈
穗云，２００３）（图版Ⅰ：ｅ）。
前期Ⅰ结束后，核仁开始解体，核膜逐渐消
失，前中期 （ｐｒｅ－ｍｅｔａｐｈａｓｅ）Ⅰ，二价体随机分
５１６５期　　　　　　　　廖菊够等：温度对斯托克通氏烟草雄配子体形成和发育的影响
布于花粉母细胞中，中期Ⅰ二价体被纺锤丝定位于
赤道板上 （图版Ⅰ：ｆ）；后期Ⅰ （ａｎａｐｈａｓｅⅠ）二
价体中的同源染色体通过纺锤丝的牵引相互分离，
分别移向两极 （图版Ⅰ：ｇ）；当相互分离的同源
染色体被平均分配到两极时，进入末期 （ｔｅｌｏｐｈａｓｅ
Ⅰ）（图版Ⅰ：ｈ），此时，染色体开始解螺旋，但
没有形成细胞板 （ｃｅｌ　ｐｌａｔｅ），说明烟草减数分裂
为同时型胞质分裂 （ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　ｔｙｐｅ），在末期
还可观察到形成中的微核 （图版Ⅰ：ｉ）。
当每一极核仁融合至剩下１个核仁时，每个二
分体染色体 （ｄｙａｄ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ）的２个姊妹染色
单体由于互相排斥而分开，只剩下着丝粒相连，形
成了 “Ｘ”型染色体，这就是前期Ⅱ （图版Ⅰ：ｊ，
ｋ，ｌ）；在两极的核仁解体和核膜消失之后，进入
前中期Ⅱ （图版Ⅰ：ｍ），此时，每极随机分散着
２４个二分体染色体，中期Ⅱ每一极二分体染色体
由纺锤丝牵引在赤道板上互定向；后期Ⅱ二分体染
色体的姊妹染色单体发生分离，成为单分体染色体
（ｍｏｎａｄ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ），随后被平均分配到四极；
单分体染色体到达四极后即开始解螺旋，形成新的
核仁和核膜，进入末期Ⅱ （图版Ⅰ：ｎ）。
在第二次减数分裂完成以后，进入四分体
（ｔｅｔｒａｄ）时期，开始了雄配子体的发育过程。Ｎ．
ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ四分体小孢子排列方式有左右对称型
（ｂｉｌａｔｅｒａｌ　ｓｙｍｍｅｔｒｙ　ｔｙｐｅ）（图版Ⅰ：ｏ）、十字交
叉型 （ｄｅｃｕｓｓａｔｅ　ｔｙｐｅ） （图版Ⅱ：ｐ）和四面体型
（ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ） （图版Ⅰ：ｑ）。在单核居中期，观
察到细胞核外存在颗粒状物质，可能为微核 （ｍｉ－
ｃｒｏｎｕｃｌｅｕｓ）（图版Ⅰ：ｒ）。随着液泡的形成和体积
的增大，细胞核被挤到细胞壁附近，为单核靠边期
（ｕｎｉｎｕｃｌｅａｔｅ　ｓｔａｇｅ） （图版Ⅰ：ｓ）。随后单核发生
一次有丝分裂，形成一个生殖核 （ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ　ｃｅｌ）
和一个营养核 （ｖｅｇｅｔａｔｉｖｅ　ｃｅｌ），即为两核靠边期
（ｔｗｏ　ｎｕｃｌｅａｒ　ｓｔａｇｅ） （图版Ⅰ：ｔ）。此后，小孢子
一直以二核状态存在，直到发育为成熟花粉粒 （图
版Ⅰ：ｕ）。
２．２　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 减数分裂与小孢子发育过程异
常行为分析
通过观察两个实验组的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ小孢子
母细胞减数分裂与小孢子发育过程，发现实验组Ｂ
的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ小孢子母细胞减数分裂末期存在
微核的比例高于实验组 Ａ的材料，且观察到存在
多个微核的现象。在细胞间期，微核呈圆形或椭圆
形，游离于主核之外，大小应是主核的１／３以下
（陈凯峰等，２０１１）。另外，在两个温度条件下种植
的该材料中还观察到染色体桥，染色体不同步、中期
染色体落后、染色体断片和染色体提早分离等现象。
２．２．１染色体桥　染色体桥是由于染色体倒位形
成的细胞学构相，造成后期染色体缺失，由此形成
的配子往往不育。实验组Ｂ的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ减数
分裂后期Ⅰ多数细胞中同源染色体均等分离，表现
正常，在观察到的４５个后期Ⅰ细胞中有５个细胞出现
染色体桥 （ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｂｒｉｄｇｅ），主要是单体桥 （图
版Ⅰ：ｇ）。根据细胞遗传学原理，这类桥是倒位圈内
只有一次交换或者是由倒位圈内发生三线双交换所
致，产生双着丝粒和无着丝粒的染色单体，在后期Ⅰ
形成单染色单体桥和断片，所形成的配子只有５０％可
育；实验组Ａ的该材料没有观察到染色体桥。
２．２．２染色体断片、滞后染色体　染色体断片
（ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ）是指染色体断裂后产生
的无着丝粒区段，染色体断片可能由倒位引起，也
可能由非倒位片段形成，非倒位片段可能是由于部
分染色体缺失引起的，具断片的小孢子母细胞造成
配子部分不育，在以后的分裂中以微核存在 （Ｌｉ，
１９８１）。两个实验组的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ减数第一次分
裂中期都可观察到染色体断片 （图版Ⅰ：ｖ），其中
实验组Ｂ　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ观察到的４５个减数第一次
分裂中期细胞中有３个细胞具有染色体断片，占
６．６７％，实验组 Ａ该材料观察到的４５个减数第
一次分裂中期细胞中有４个细胞具有染色体断片，
占８．８９％；滞后染色体 （ｌａｇｇａｒｄ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ）
是指在减数分裂中期落后的染色体，滞后染色体在
后续的分裂过程中形成微核。两个实验组的 Ｎ．
ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ减数第一次分裂中期都可观察到滞后染
色体 （图版Ⅰ：ｘ）。
２．２．３染色体不同步、染色体早分离　实验组Ｂ
的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ减数第二次分裂中期观察到了染
色体不同步的现象，在观察到的４５个减数第二次
分裂中期细胞中有６个细胞出现不同步现象，实验
组Ａ的材料没有观察到该现象。同源染色体提早
分离在小孢子母细胞减数分裂双线期到中期Ⅰ都可
能出现，染色体提早分离后形成２个单价体，在中
期Ⅰ之前同源染色体提早分离多形成不定向的单价
体对，可能随机分离或落后于其它二价体而在末期
Ⅰ、末期Ⅱ形成微核，而中期Ⅰ同源染色体联会不紧
密提早解离多形成定向的单价体对，在后期Ⅰ正常分
离。在两个实验组的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 中，只在实验组Ｂ
小孢子母细胞减数第一次分裂中期观察到染色体提早
６１６ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３３卷
图版Ⅰ　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ减数分裂和小孢子发育各时期图　ａ－Ｉ，ｖ－ｙ．减数第一次分裂　ａ．细线期；ｂ．偶线期；ｃ．粗线期；ｄ．双线期；
ｅ．终变期；ｆ．中期；ｇ．后期，箭头示染色体单桥；ｈ．前末期；ｉ．末期，箭头示一个正在形成中的微核。ｊ－ｕ．减数第二次分裂与小孢子发育　ｊ．细
线期；ｋ．双线期；ｌ．终变期；ｍ．中期；ｎ．末期；ｏ．四分体，左右对称型；ｐ．四分体，十字交叉型；ｑ．四面体型；ｒ．单核居中期，箭头示微核；ｓ．
单核靠边期；ｔ．二核靠边期，箭头示生殖核和营养核；ｕ．成熟花粉粒；ｖ．中期，箭头示染色体断片；ｘ．中期，箭头示落后染色体；ｙ．中期，箭头
示提早分离的染色体。
ＰｌａｔｅⅠ　Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｉｏｓｉｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ　ｉｎ　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ　ａ－Ｉ，ｖ－ｙ．Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｉｏｓｉｓ
　ａ．Ｌｅｐｔｏｔｅｎｅ；ｂ．Ａｍｐｈｉｔｅｎｅ；ｃ．Ｐａｃｈｙｔｅｎｅ；ｄ．Ｄｉｐｌｏｔｅｎｅ；ｅ．Ｌａｔｅ－ｄｉａｋｉｎｅｓｉｓ；ｆ．Ｍｅｔａｐｈａｓｅ；ｇ．Ａｎａｐｈａｓｅ，ａｒｒｏｗ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ
ｂｒｉｄｇｅ；ｈ．Ｔｅｌｏｐｈａｓｅ；ｉ．Ｔｅｌｏｐｈａｓｅ，ａｒｒｏｗ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｅｍｅｒｇｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌ．ｊ－ｕ．Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｍｅｉｏｓｉｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｌｅ　ｇａｍｅｔｏ－
ｐｈｙｔｅ；ｊ．Ｌｅｐｔｏｔｅｎｅ；ｋ．Ａｍｐｈｉｔｅｎｅ；ｌ．Ｄｉａｋｉｎｅｓｉｓ；ｍ．Ｍｅｔａｐｈａｓｅ；ｎ．Ｔｅｌｏｐｈａｓｅ；ｏ．Ｔｅｔｒａｄ，ｂｉｌａｔｅｒａｌ　ｓｙｍｍｅｔｒｙ　ｔｙｐｅ；ｐ．Ｔｅｔｒａｄ，ｄｅｃｕｓｓａｔｅ　ｔｙｐｅ；ｑ．
Ｔｅｔｒａｄ，ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ；ｒ．Ｕｎｉｎｕｃｌｅａｔｅ　ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ　ｉｎ　ｃｅｎｔｅｒ，ａｒｒｏｗ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｋｅｍｅｌ；ｓ．Ｕｎｉｎｕｃｌｅａｔｅ　ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ　ｉｎ　ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ；ｔ．２－ｃｅｌｅｄ　ｓｔａｇｅ，ａｒｒｏｗ
ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ　ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ　ｎｕｃｌｅｕｓ　ａｎｄ　ｖｅｇｅｔａｔｉｖｅ　ｃｅｌ；ｕ．Ｍａｔｕｒｅ　ｐｏｌｅｎ　ｇｒａｉｎｓ；ｖ．Ｍｅｔａｐｈａｓｅ，ａｒｒｏｗ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ；ｘ．Ｍｅｔａｐｈａｓｅ，ａｒｒｏｗ
ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｌａｇｇａｒｄ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ；ｙ．Ｍｅｔａｐｈａｓｅ，ａｒｒｏｗ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　ｓｅｐａｒａｔｅｄ　ｅａｒｌｙ．
７１６５期　　　　　　　　廖菊够等：温度对斯托克通氏烟草雄配子体形成和发育的影响
分离 （图版Ⅰ：ｙ）在实验组Ｂ统计染色体断片的
４５个细胞中有２个细胞出现这种现象。
２．２．４微核　细胞分裂后期，无着丝粒断片或滞
后染色体不能向细胞的两极运动，而是残留在细胞
中央的赤道板附近，当子代细胞形成时，游离于细
胞质中形成微核。减数第一次分裂末期：根据统
计，实验组Ｂ的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 减数第一次分裂末期观
察到的８０个细胞中有２０个细胞出现１个微核 （图版
Ⅱ：ａ），比率为２５％，有５个细胞出现２个微核 （图
版Ⅱ：ｂ），比率为６．２５％，有一个细胞出现５个微核
（图版Ⅱ：ｃ），比率为１．２５％；实验组Ａ的该材料末
期Ⅰ统计的８０个细胞中有７个出现１个微核，比率
达８．７％，没有出现多个微核的细胞。
减数 第 二 次 分 裂 末 期：实 验 组 Ｂ 的 Ｎ．
ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 减数第二次分裂末期观察到的４５个细胞中
有８个出现一个微核 （图版Ⅱ：ｄ），比率为１７．８％，
有２个细胞出现２个微核 （图版Ⅱ：ｅ），比率为４．
４４％，有１个细胞出现３个微核 （图版Ⅱ：ｆ），比率
为２．２２％；实验组Ａ的该材料末期Ⅱ统计的５０个
细胞中没有细胞出现微核。
小孢 子 发 育 过 程： 两 个 实 验 组 的 Ｎ．
ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ小孢子发育过程中都可能存在微核，在
实验组Ｂ中，小孢子发育的单核居中期观察到细
胞中具有颗粒状物质可能为微核，统计的６５个细
胞中有 １０ 个细胞出现这种现象，比例达 １５．
３８％，在实验组Ａ中，统计的６５个细胞中有４个
细胞出现颗粒状物质，比例达６．１５％。
２．３花粉萌发率统计
分别统计两个实验组的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 新鲜成熟花
粉萌发率，结果见表１，从表１中可以看出实验组Ａ
的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 新鲜成熟花粉萌发率要高于实验组Ｂ。
表１　两个实验组Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 新鲜成熟花粉萌发率比较
Ｔａｂｌｅ　１　Ｍａｔｕｒｅ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ
Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
花粉萌发率 （％）
Ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ
重复１ 重复２ 重复３ 平均
实验组Ａ
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ａ
６８　 ７１　 ７４　 ７１±３
实验组Ｂ
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｂ
１２　 １５　 １４　１３．６７±１．５３
３　结论与讨论
生物的减数分裂过程受一系列基因精确控制，
其中任何一个基因发生突变，将使减数分裂过程出
现异常，产生遗传变异。在自然条件下，外界因素
或个体细胞内某些生理、生化过程所产生的物质的
作用都可诱发染色体结构变异、影响减数分裂与小
孢子发育过程的正常进行，降低花粉可育性 （李雪
等，２００３）。通过观察人工气候箱中不同温度条件
下种植的烟草野生种Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ减数分裂与小
孢子发育过程，发现较低温度下种植的该材料减数
分裂与小孢子发育过程出现的异常行为更多，比率
更高，新鲜成熟花粉萌发率更低。两个处理组实验
过程中保证了光照、湿度、土壤、施肥等的一致
性，实验结果初步表明低温影响了 Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ
减数分裂与小孢子发育过程，减数分裂过程出现的
染色体断片，滞后染色体、提早分离染色体等都可
能在后续的减数分裂和小孢子发育过程中形成微
核，低温条件下种植的材料减数第一次、第二次分
裂末期和小孢子发育阶段出现微核的比率和数目都高
于种植于较高温度条件下的材料，而微核直接导致花
粉败育，因此推断较低温度下种植的Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 出
现高比例的微核可能是造成花粉活力低的原因之一。
但是，在实践栽培过程中，Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉ 的生殖与发
育过程还受到其它因子与环境因子的互作影响，而这
些环境因子还可能通过其它方面如绒毡层的发育等影
响花粉活力 （邹长松等，２０１０）。
一般来说，在光照和温度等生态因子方面，各
种植物的雄配子体都形成了较宽的耐受极限，而其
中往往有一些对温度特别敏感的类型，当环境温度
高于或低于其最适生长温度时就会影响雄性生殖器
官功能，有关这方面的报道较多 （Ｂａｒｎａｂａｓ　ｅｔ
ａｌ．，２００８；Ｔｈａｋｕｒ　ｅｔ　ａｌ．，２０１０）。两个实验组花
粉萌发活力相差较大的实验结果初步表明低温影响
了 Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ 的雄配子体形成过程，Ｉｓｓａｒａ－
ｋｒａｉｓｉｌａ　＆Ｃｏｎｓｉｄｉｎｅ（１９９４）研究表明夜晚温度低
于１０ ℃时芒果实验组的花粉活力比对照降低
５０％。因此，实验组Ｂ的栽培温度条件可能已经
超出Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ对低温的耐受范围。另外，即
使在大田夏季种植或较高温度培养箱栽培过程中，
Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ花粉萌发率为７０％左右，减数分裂
过程中也出现了部分异常现象，分析这可能与
该材料的起源地有关，Ｒｅｖｉｌａｇｉｇｅｄｏ群岛位于墨
西哥以南，属于热带雨林气候，全年平均气温
２７℃左右，Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ在进化过程中可能更
好地适应了热带气候，在引种栽培于温带亚热
带过程中适应性较差，在花粉母细胞减数分裂
８１６ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３３卷
图版Ⅱ　实验组Ｂ　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ减数第一次分裂和减数第二次分裂末期微核的显微观察　ａ－ｃ．减数第一次分裂末期　ａ．
１个微核；ｂ．２个微核；ｃ．５个微核 箭头示微核。ｄ－ｅ．减数第二次分裂末期　ｄ．１个微核；ｅ．２个微核；ｆ．３个微核；箭头示微核。
ＰｌａｔｅⅡ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ａｎｄ　ｓｅｃｏｎｄ　ｍｅｉｏｓｉｓ　ｏｆ　Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ　ｉｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｂ　ａ－ｃ．Ｔｅｌｏｐｈａｓｅ
ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｍｅｉｏｓｉｓ　ａ．Ｏｎｅ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌ；ｂ．Ｔｗｏ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌｓ；ｃ．Ｆｉｖｅ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌｓ，ａｒｒｏｗ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌ．ｄ－ｅ．Ｔｅｌｏｐｈａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｃ－
ｏｎｄ　ｍｅｉｏｓｉｓ　
ｄ．Ｏｎｅ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌ；ｅ．Ｔｗｏ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌｓ；ｆ．Ｔｈｒｅｅ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌｓ，ａｒｒｏｗ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｋｅｒｎｅｌ．
与小孢子发育过程中容易受到环境因素如低温的影
响。该实验启示我们在生产栽培和育种实践中应该
避免在温度低的季节种植Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ以提高育
种效率，加快该烟草种育种进程。
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９１６５期　　　　　　　　廖菊够等：温度对斯托克通氏烟草雄配子体形成和发育的影响