全 文 ：李、杏属间杂交时花粉-雌蕊相互作用
的生理生化变化研究
杨红花 ,秦宏伟
(泰山学院 生物科学与技术系 , 山东 泰安　271021)
[ 摘　要] 　以莫尔特尼李和泰安水杏为试材 ,对李 、杏属间杂交过程中的生理生化变化进行了研究 ,结果
表明 ,授粉后属间杂交组合的 SOD 活性均随着授粉时间的延长 ,先上升后下降 , 呈现波动性变化 , 不同组合之间
存在差异 ,而对照的 SOD活性的高峰出现时期均早于处理;属间杂交授粉组合的 POD活性也呈波动性变化 , 但
其酶活性高于对照 ,并且该酶活性高峰期也较对照提前;李×杏杂交组合授粉后可溶性蛋白含量的变化一直处
于缓慢的上升趋势 ,而反交组合在一个较大幅度的下降过程后才开始缓慢上升;属间杂交组合的 MDA 含量均
随着授粉时间的延长 ,呈增加的趋势 , 而对照的MDA含量基本处于一个相对稳定的水平。这些生化指标的变
化可能与杂交不亲和性的存在以及花粉与柱头的识别障碍有关。
[ 关键词] 　李;杏;属间杂交;花粉;雌蕊
[ 中图分类号] 　S662.2　　　[文献标识码] 　A　　　[ 文章编号] 　1672-2590(2007)03-0102-04
　[ 收稿日期] 2007—03—15
　[ 基金项目] 泰山学院科研计划项目(Y04-2-03).
　[ 作者简介] 杨红花(1976-),女 ,山东章丘人 ,泰山学院生物科学与技术系副教授 ,博士.
在植物生殖过程中 ,由于开花 、受精所引起的胚的形成 、发育及成熟或败育等现象 ,必然与许多生理
生化变化密切相关.由于授粉和受精作用的成功或失败决定了幼胚及子房能否正常发育还是凋落 ,研究
开花涉及到的生理基础和受精作用引起的子房内的生理生化变化 ,有助于研究者对发育机理的认识.多
数的研究[ 1 , 2] 认为在植物杂交过程中 ,花粉-柱头相互作用这一识别过程涉及到许多酶系的活动 ,对这
些酶类的研究为探讨不亲和性机理以及寻求克服方法提供了新的思路和途径.超氧化物歧化酶(SOD)
以及过氧化物酶(POD)是植物细胞的保护酶 ,授粉及受精所带来的信号刺激 ,往往会导致柱头及子房内
部这些酶的活性变化.植物远缘杂交不亲和性现象的存在 ,往往导致授粉受精的不成功 ,而这更可能会
导致植物细胞保护酶在发育过程中的变化以及膜脂过氧化的发生 ,因此有必要对此进行研究.本文以李
属中的莫尔特尼李(Prunus domestica Lindl.)与杏属中的泰安水杏(P.armeniaca lindl.)为试材 ,探讨了属
间远缘杂交过程中相关酶活性及丙二醛(MDA)的变化 ,旨在探讨杂交过程中花粉与雌蕊之间的相互作
用及与杂交不亲和性的关系 ,为探讨杂交不亲和性提供理论依据和克服方法.
1　材料与方法
1.1　试验材料
试材包括来自于泰安司家庄果园的莫尔特尼李(P.domestica Lindl.)与泰安水杏(P.armeniaca
lindl.),树龄 3 ～ 7年生 ,树势健壮 ,生长结果正常.蕾期授粉后 ,分期采集正交(莫尔特尼李×泰安水杏)
及反交(泰安水杏×莫尔特尼李)的幼果(包括柱头和子房),称重 ,冷冻于液氮中 , -70℃冰箱中保存备
用.对照为泰安水杏及莫尔特尼李相同处理下的自然授粉幼果.
第 29卷第 3期
2007年 5月
泰 山 学 院 学 报
JOURNAL OF TAISHAN UNIVERSITY
Vol.29　NO.3
May.　2007
1.2　试验方法
1.2.1　杂交授粉后 SOD 、POD活性的测定
参照杨红花等[ 3] 的方法进行杂交组合外观子房膨大调查 ,并与对照进行比较.同时称取授粉后的杂
交果实(包括柱头及子房)0.5g ,加入 5ml磷酸缓冲液 ,冰浴研磨提取 ,然后 4℃下 15000rpm离心10分钟 ,
所提上清液即为酶液.
SOD活性的测定参照赵世杰[ 4] 等的方法 ,稍作修改.根据 SOD抑制氮蓝四唑(NBT)的光化还原的原
理测定其活性 ,酶活性用抑制光化还原氮蓝四唑 50%为一个酶活性单位 ,SOD活性以每克鲜重的酶单
位表示.POD活性的测定采用愈创木酚法[ 4] ,以每克鲜重的酶单位表示酶活性的大小.
1.2.2　杂交授粉后可溶性蛋白及MDA含量的测定
图 1　李 、杏属间杂交过程中 SOD活性的变化
Fig.1　Change of SOD activiy in intergeneric
hybridization between plum and apricot
可溶性蛋白含量的测定参照刘箭等的方法[ 5] ,采
用考马斯亮兰法测定蛋白质含量 ,样品蛋白质含量以
每克鲜重的毫克数表示.MDA含量的测定参照赵世杰
等的方法[ 4] ,MDA的含量以每克鲜重的毫摩尔数表示.
2　结果与分析
2.1　李 、杏属间杂交过程中 SOD活性的变化
以莫尔特尼李与泰安水杏正反交的果实为试材 ,
对授粉后正反交杂交组合及对照的 SOD活性测定结果
表明(图 1),其活性均随着授粉时间的延长 ,先上升后
下降 ,呈现波动性变化 ,不同组合之间变化存在差异.
而对照的 SOD活性在授粉后初期 ,要高于处理 ,并且高
峰出现也早 ,在授粉后第 2天出现 ,而处理则在授粉后
第4天达到酶活性高峰 ,之后两者均急剧下降后而有
所回升 ,此时对照的 SOD活性要低于处理.无论对于
李 、杏属间正交还是反杂交组合其对照的 SOD活性的
高峰出现时期均早于处理的酶活性高峰时期.授粉引
图 2　李 、杏属间杂交过程中 POD活性的变化
Fig.2　Change of POD activiTty in intergeneric
hybridization between plum and apricot
起对照及处理柱头及子房内的 SOD活性的差异 ,可能与
自然授粉下完成授粉受精的机率及速度要远远高于远
缘杂交授粉下有关.
2.2　李 、杏属间杂交过程中 POD活性的变化
由图 2可以看出 ,李杏属间杂交过程中POD活性的
变化也是波动的 ,并呈现出一定的规律性 ,尤以泰安水
杏×莫尔特尼李组合的变化幅度最大 ,分别在 4 、7天存
在酶活性高峰期 ,呈现双峰曲线 ,对照则在 5天后存在
一个酶活性高峰;莫尔特尼李×泰安水杏杂交组合 ,处
理与对照酶活性变化均比较平缓.总的趋势是:无论正
交还是反交 ,远缘杂交果实在授粉后 POD活性高于对
照 ,并且杂交授粉后引起的POD保护酶活性高峰期比对
照提前.授粉后诱导 POD活性的变化及差异可能也与花
粉在异源柱头上的识别反应不同有关.自然授粉下亲和
性要高于属间杂交授粉 ,花粉粒能够顺利进入花柱并完
103第 3期　　　　　　杨红花等:李 、杏属间杂交时花粉-雌蕊相互作用的生理生化变化研究　　　　　　　
成受精 ,因而相应地引起 POD变化不大;相反属间杂交下花粉粒很难在异源柱头上萌发或在柱头中的
伸长受抑制 ,不亲和现象相当明显 ,花柱组织内细胞亦容易较早衰老死亡 ,从而引起 POD活性的变化较
大.
2.3　李 、杏属间杂交过程中可溶性蛋白含量的变化
由图 3可以看出 ,莫尔特尼李×泰安水杏杂交组合及对照授粉后可溶性蛋白含量的变化均呈缓慢
上升趋势 ,而反交组合在授粉后前 4天可溶性蛋白含量要高于对照 ,之后逐渐下降并低于对照 ,其对照
的可溶性蛋白的含量则一直呈上升趋势.由于可溶性蛋白含量的积累及变化影响着子房的进一步发育 ,
杂交授粉初期 ,莫尔特尼李×泰安水杏杂交组合外观子房膨大的速度较泰安水杏×莫尔特尼李反交组
图 3　李 、杏属间杂交过程中 SOD 活性的变化
Fig.3　Change of content of soluble protein in
hybridization between plum and apricot
合快 ,因此从上述结果可以推测其杂交亲和性强度可能高
于泰安水杏×莫尔特尼李组合.而泰安水杏×莫尔特尼李
组合的花粉与柱头互作明显 ,前期可能易较快的诱导一些
新蛋白的产生 ,其可溶性蛋白含量高于对照 ,后期由于杂交
不亲和 ,正常的受精作用受阻或延缓 ,子房膨大受到影响 ,
从而相应的蛋白含量下降而低于对照.
2.4　李 、杏属间杂交中MDA含量的变化
由图 4可以看出远缘杂交组合的MDA 的含量在授粉
后第 2天均开始增加 ,随着授粉时间的延长 ,呈继续增加的
趋势 ,其中莫尔特尼李×泰安水杏杂交组合的MDA 含量随
着授粉时间增加的趋势缓慢 ,其对照的MDA 含量基本处于
一个相对稳定的水平;而泰安水杏 ×莫尔特尼李组合的
MDA含量则持很高的增加速度 ,表明该杂交组合授粉后子
房内细胞内的膜脂过氧化水平随着授粉的延长不断加剧 ,
其对照MDA含量只是在授粉后第 5天出现一个小高峰 ,之后逐渐下降.MDA含量高 ,则表明细胞衰老
快 ,这与杂交授粉一定时期后子房变黄数量较对照增多的观察结果一致.
图 4　李 、杏属间杂交过程中MOA活性的变化
Fig.4　Change of MOA content in hybridization
between plum and apricot
3　讨论
植物远缘杂交由于不亲和性现象的存在 ,往往导致授
粉受精的不成功 ,而受精作用则与种子和果实的发育密切
相关.本试验研究了远缘杂交授粉与自然授粉之间 SOD及
POD之间的变化 ,发现SOD活性随着授粉时间的延长 ,先上
升后下降 ,呈现波动性变化 ,但幅度不大 ,与对照自然授粉
果实之间 SOD活性的变化存在差异 ,同时伴随着 POD活性
的变化.POD活性的变化与子房的发育密切相关 ,通常杂交
授粉后POD活性急剧下降 ,子房能够顺利发育成正常果实 ,
同时杂交果实的外部果实形态特征也同样跟 POD活性相
关.很多的研究表明[ 2, 6 , 7] , POD是遗传信息表达的较好标
志 ,授粉和受精作用促使 POD的产生 ,并引起新蛋白的合成
它的合成 ,同时 POD受一些基因和外部因素的调控 ,对植物
的生长和发育起着重要作用.对植物细胞保护酶在发育过
程的变化研究 ,有助于我们深入了解植物胚败育的生理生
化机理.
植物的受精作用给子房一个强有利的信号刺激 ,子房
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在受精后引起体积和重量的迅速增加 ,同时促使蛋白质合成的增加[ 2 ,7] .可溶性蛋白含量制约着子房发
育 ,授粉后其快速升高是子房发育的重要条件 ,本研究发现 ,以莫尔特尼李×泰安水杏正交组合在一定
程度上保证了杂交后子房发育的营养供给 ,因而杂交后一周内果实膨大较为明显 ,与反交组合有着明显
的差别.这个结论在很大程度上可以解释以李为母本 ,容易获得李杏杂种的试验结果 ,但仍需要其他方
面的进一步验证.
植物器官衰老时 ,往往发生膜脂过氧化 ,MDA是衰老的有效指标 ,对植物细胞生长分化有明显毒害
作用的物质 ,可使细胞膜的结构和功能受到损害 ,导致膜透性的增加 ,使细胞代谢失调 ,甚至能够导致细
胞衰败凋亡[ 6] .在植物的胚败育过程中 ,往往伴随着 SOD及 POD活性的下降和 MDA含量的上升[ 8] ,本
试验的结果也同样表明 ,在杂交授粉后 ,SOD活性呈现先上升后下降的趋势 ,而MDA的含量则随着 SOD
活性的下降呈逐渐上升趋势.因此在植物的远缘杂交过程杂种胚的败育可能也与SOD及 POD活性的降
低以及MDA的积累有关.
[ 参考文献]
[ 1] 杨晓玲 ,刘永军 ,张建文等.山楂花粉及花柱生理生化特性与受精能力的关系[ J] .华北农学报 , 2002 ,17(3):70～ 74.
[ 2] 赵东旭 ,刘萍 ,粟本文.苹果授粉前后子房的生化变化[ J] .河南师范大学学报, 1997 , 25(4):86～ 89.
[ 3] 杨红花 ,陈学森 ,冯宝春等.利用远缘杂交创造核果类果树新种质的研究 II.李 、杏远缘杂种胚抢救及杂种鉴定[ J] .中国农业科
学 , 2004 , 37(8):1203～ 1207.
[ 4] 赵世杰 ,刘华山 ,董新纯.植物生理学实验指导[M] .北京:中国农业科技出版社 , 1998.
[ 5] 刘箭.生物化学实验教程[M] .北京:科学出版社 , 2004.
[ 6] 朱治平 ,沈瑞娟 ,唐锡华.高等植物胚胎发育生物学研究 II ,水稻胚胎发育过程种的生化变化[ J] .植物生理学报 , 1980 , 6(2):141～
148.
[ 7] 李新利 ,黄庆榴 ,唐锡华.授粉对水稻柱头蛋白质合成及钙离子富集的影响[ J] .植物生理学报 , 1997 , 23(1):47～ 52.
[ 8] 王定祥.梨实生树个体发育过程中蛋白质含量 、过氧化物酶与多酚氧化酶的变化[ J] .植物生理学报 , 1986, 12(1):40～ 47.
Physiological and biochemical changes of pollen and
stigma interaction in the intergeneric hybridization between Plum and Apricot
YANG Hong-hua ,QIN Hong-wei
(Department of Biological Science and Technology , Taishan University , Tai an 271021 , China)
Abstract:The physiological and biochemical changes in intergeneric hybridization between plum and apricot
were discussed.The results showed that SOD activities of cross combinations increased in the early period and then
decreased in the later with fluctuant change , and the differences were also observed in the combinations in which the
peaks of SOD activity of control appeared earlier than those of the treated.The POD activities had fluctuant changed
either , though the POD activities of the hybrid cross combinations were higher than control and the peaks of the
treated appeared also earlier than that of control.The content of soluble protein in plum × apricot combination in-
creased slowly , while that of the reverse combination decreased in a great range and then increased slowly.The con-
tent of MDA in distant hybridization combinations increased with the pollination period prolonged , while the control
was still in a stable level during the pollination period.These changes were correlated with the cross incompatibility
and recognition barriers between pollen and stigma in hybridization.
Key words:plum;apricot;intergeneric hybridization;pollen;stigma
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