在百合杂交过程中

沈阳农业大学学报，２００６－０２，３７（１）：２６－３０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００６－０２，３７（１）：２６－３０百合种间杂交亲和性的研究王丹菲，赵珺，雷家军＊（沈阳农业大学园艺学院，沈阳１１０１６１）摘要：用６种不同的授粉方法对百合野生种渥丹、毛百合、细叶百合、兰州百合、垂花百合及亚洲百合杂交系品种布鲁拉诺的种间杂交亲和性进行了研究，杂交亲和性较好的杂交组合有布鲁拉诺×渥丹、毛百合×细叶百合，有胚率分别为３．０５％和６．５０％；杂交亲和性很差的杂交组合有兰州百合×卷丹，有胚率为０。

对于花柱较长且粗的百合种（如布鲁拉诺、毛百合）切割花柱授粉方法大多能提高蒴果的膨大程度，在切割花柱基础上再重复授粉或提前授粉，更有利于种间杂交的结实；而对于花柱长且细的百合种（如兰州百合），切割花柱的授粉方法反而降低其蒴果膨大程度；对于花柱较短的百合种（如渥丹），切割花柱与否对其蒴果的膨大程度没有明显影响。

关键词：百合；种间杂交；亲和性；授粉方法中图分类号：Ｓ６８２．２文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１７００（２００６）０１－００２６－０５ＳｔｕｄｉｅｓｏｎＣｒｏｓｓ－ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆＩｎｔｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃＣｒｏｓｓｉｎＬｉｌｉｕｍＷＡＮＧＤａｎ－ｆｅｉ，ＺＨＡＯＪｕｎ，ＬＥＩＪｉａ－ｊｕｎ＊（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｘｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｒｏｓｓ－ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆＬ．ｃｏｎｃｏｌｏｒＳａｌｉｓｂ．，Ｌ．ｄａｕｒｉｃｕｍＫｅｒ－Ｇａｗｌ．，Ｌ．ｐｕｍｉｌｕｍＤＣ．，Ｌ．ｄａｖｉｄｉｉＤｕｃｈａｒｔｒｅ．，Ｌ．ｃｅｒｎｕｕｍＫｏｍａｒ．，Ｌ．ｌａｎｃｉｆｏｌｉｕｍＴｈｕｎｂ．ａｎｄＡｓｉａｔｉｃｌｉｌｙｃｖ．Ｂｒｕｎｅｌｌｏ．Ｓｏｍｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｓｕｐｅｒｉｏｒｃｒｏｓｓ－ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ｓｕｃｈａｓＢｒｕｎｅｌｌｏ×Ｌ．ｃｏｎｃｏｌｏｒ，Ｌ．ｄａｈｕｒｉｃｕｍ×Ｌ．ｐｕｍｉｌｕｍｅｔｃ．Ｔｈｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｓｅｅｄｓｗｉｔｈｅｍｂｒｙｏｒｅａｃｈｅｄ３．０５％ａｎｄ６．５０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｓｏｍｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｉｎｆｅｒｉｏｒｃｒｏｓｓ－ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｗｅｒｅａｌｓｏｏｂ－ｔａｉｎｅｄ，ｓｕｃｈａｓＬ．ｄａｖｉｄｉｉ×Ｌ．ｌａｎｃｉｆｏｌｉｕｍｅｔｃ．Ｔｈｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｓｅｅｄｓｗｉｔｈｅｍｂｒｙｏｗａｓ０．Ｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｇｉｖｅｎ．ＦｏｒｔｈｅＬｉｌｉｕｍｓｐｅｃｉｅｓ（ｅ．ｇ．Ｂｒｕｎｅｌｌｏ，Ｌ．ｄａｈｕｒｉｃｕｍＫｅｒ－Ｇａｗｌ．）ｗｉｔｈｌｏｎｇａｎｄｔｈｉｃｋｓｔｙｌｅｓ，ｃｕｔ－ｓｔｙｌｅｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｗｅｌｌｉｎｇｏｆｔｈｅｃａｐｓｕｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｗａｓｂｅｎｅｆｉｔｆｏｒｆｒｕｉｔｓｅｔｗｈｅｎｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｒｅ－ｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎｉｎａｄｖａｎｃｅ．ＦｏｒｔｈｅＬｉｌｉｕｍｓｐｅｃｉｅｓ（ｅ．ｇ．Ｌ．ｄａｖｉｄｉｉＤｕｃｈａｒｔｒｅ．）ｗｉｔｈｌｏｎｇａｎｄｔｈｉｎｓｔｙｌｅｓ，ｃｕｔ－ｓｔｙｌｅｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｓｗｅｌｌｉｎｇｏｆｔｈｅｃａｐｓｕｌｅｓ．ＦｏｒｔｈｅＬｉｌｉｕｍｓｐｅｃｉｅｓ（ｅ．ｇＬ．ｃｏｎｃｏｌｏｒＳａｌｉｓｂ．）ｗｉｔｈｓｈｏｒｔｓｔｙｌｅｓ，ｃｕｔ－ｓｔｙｌｅｐｏｌ－ｌｉｎａｔｉｏｎｈａｄｎｏｏｂｖｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｗｅｌｌｉｎｇｏｆｔｈｅｃａｐｓｕｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｉｌｉｕｍ；ｉｎｔｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ；ｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ百合是百合科（Ｌｉｌｉａｃｅａｅ）百合属（Ｌｉｌｉｕｍ）多年生草本球根花卉，是世界名花之一。

百合种球的染色体行为与有性繁殖机制百合 (Lilium spp.) 是一类美丽的花卉，广泛分布于世界各地。

其种球是百合植物的主要繁殖器官，通过无性繁殖的方式扩大种群，也是繁殖新品种的一种常见方法。

然而，百合同时也具有有性繁殖机制，也就是通过遗传物质的交换来产生新后代。

在百合的有性繁殖中，染色体行为起着关键的作用。

在百合的细胞核中，染色体是包含遗传信息的结构单位。

染色体由DNA和蛋白质组成，其中DNA是编码遗传信息的重要分子。

百合的染色体数目在不同物种之间有差异，一般为24个。

在百合的有性繁殖过程中，细胞核通过减数分裂产生的花粉和卵细胞携带着不同类型的染色体。

百合的有性繁殖过程可以分为两个关键步骤：花粉生殖和胚胎发育。

在花粉生殖过程中，花粉细胞通过减数分裂形成两个精子细胞和一个管细胞。

精子细胞中的染色体经过一系列特殊的染色体行为，例如染色体减数分离和交叉互换等，以确保花粉携带着不同的染色体组合。

这种染色体行为有助于增加染色体的多样性，促进基因重组的发生。

在百合的胚胎发育过程中，花粉与卵细胞结合形成受精卵。

受精卵中携带了来自花粉和卵细胞的染色体，它们融合成一个双倍体的细胞。

这个双倍体细胞随后经历有丝分裂，不断分裂并发育成为新的植物个体。

在这个过程中，染色体需要正确地复制、分离和组装，以确保后代个体具有正确的染色体组成。

百合的种球具有相似的有性繁殖机制。

种球是百合植物的重要繁殖器官，其形成是通过有性繁殖过程的结果。

在种球的有性繁殖中，染色体行为发挥着至关重要的作用。

种球由减数分裂产生的花粉和卵细胞的结合形成，其中染色体的行为是确保种球有正确的染色体组合的关键。

这种染色体行为不仅有助于种球的形成，也有助于增加种球的遗传多样性。

总结起来，百合的种球通过有性繁殖机制进行繁殖。

在有性繁殖过程中，染色体行为起着关键的作用。

从花粉和卵细胞的形成到胚胎的发育，染色体需要正确地复制、分离和组装，以保证后代个体具有正确的染色体组成。

百合的遗传多样性和遗传改良百合是一类美丽而受欢迎的花卉，具有丰富的颜色和形态变化。

在园艺种植中，百合被广泛用于景观和切花的栽培，同时也是研究遗传多样性和进行遗传改良的重要模式植物之一。

本文将探讨百合植物的遗传多样性以及目前在遗传改良方面取得的成就和挑战。

首先，百合植物具有丰富的遗传多样性，这是由于其自然繁殖方式和遗传机制的特殊性质所决定的。

百合既可以通过自花传粉自我繁殖，也可以通过异花传粉进行交配繁殖。

这种交配方式使得百合植物在遗传上保持了一定的多样性。

此外，百合植物的基因组也具有一定的变异性，这为遗传改良提供了丰富的资源。

在遗传多样性方面，研究人员通过分析百合植物的DNA序列和染色体结构，发现百合植物在遗传多样性方面表现出了较高的变异程度。

百合植物的遗传多样性主要通过基因多态性来体现，包括等位基因的多样性水平和基因型的多样性。

这种遗传多样性使得百合植物在适应环境变化和抵抗病虫害方面具有很强的潜力。

针对百合植物的遗传改良，目前已经取得了一些显著的成就。

通过选择育种和遗传改良的方法，研究人员成功地培育出了一系列具有丰富颜色和形态的新品种。

这些新品种不仅在栽培和市场上具有较高的经济价值，同时也丰富了人们对百合植物的审美和欣赏。

同时，遗传工程技术的应用也为百合植物的遗传改良提供了新的手段和途径。

通过基因的转导和编辑，研究人员可以精确地调控百合植物中与颜色、花型、抗病性等性状相关的基因。

这种遗传改良方法除了可以加速新品种的培育，还能够提高百合植物在环境适应和抗病抗虫能力等方面的表现。

然而，百合植物的遗传改良也面临着一些挑战和困难。

首先，由于百合植物的自然繁殖方式和杂交障碍的存在，育种过程中可能会面临繁杂的交配与繁殖难题。

其次，随着资源的过度利用和自然栖息地的破坏，野生百合植物的遗传多样性正在逐渐减少。

这对于长期来说可能会对百合植物的遗传改良和栽培带来限制。

因此，保护和研究百合植物的遗传多样性变得十分重要。

在百合杂交过程中,两性之间的传粉是基础,传粉过程始于花药开裂和成熟花粉的散出,携带着雄配子体或其前体的花粉粒被暴露在干燥条件下必须在具有活力时到达适宜的接受柱头。

因此, 选择恰当的花粉活力测定方法对其花粉活力的变化规律进行研究, 对提高其繁殖效率具有重要意义。

研究采用萌发法和染色法对不同百合品种的花粉活力进行测定,比较它们在不同测定方法下的差异,并对产生此差异的原因进行分析,以期为百合杂交育种提供基础资料。

1.2.1染色法测定花粉活力染色法测定花粉活力采用陈家瑞的植物孢粉染色法,即用吸管吸1～2 滴孔雀绿- 酸性品红- 桔红G混合试剂放在载玻片上,用镊子取少许花粉埋入染料中,用解剖针拨散花粉,之后轻轻地盖好盖玻片,在室温下放1～2 h后在显微镜下镜检计数。

每处理3次重复,每个重复观察3个视野,然后计算平均值。

以花粉管长度超过花粉粒直径作为发芽标准,发芽率= 已发芽的花粉粒数目/花粉粒总数×100%,根据花粉发芽的情况,比较各品种群的花粉活力。

1.2.2萌发法测定花粉活力萌发法测定花粉活力的方法是:分别将待测新鲜花粉置于培养液中,在25℃条件下光照培养4 h,每处理3次重复,每个重复观察3个视野,然后计算平均值。

以花粉管长度超过花粉粒直径作为发芽标准,发芽率=已发芽的花粉粒数目/花粉粒总数×100 %,根据花粉的发芽情况,比较各品种群的花粉活力。

染色法的测定结果表明:野生种的花粉活力与东方百合和麝香百合的花粉活力间不存在显著差异,但与亚洲百合间存在显著差异;东方百合、亚洲百合和麝香百合间不存在显著差异。

萌发法的测定结果是:野生种的花粉活力与其它各品种群的花粉活力间有极显著差异;麝香百合品种和亚洲百合品种的花粉活力间不存在显著差异;东方百合品种的花粉活力极显著低于其它品种群的花粉活力。

对于试验中所涉及到的百合花粉活力采用萌发法测定的结果均较染色法测定的结果低。

研究用2种方法对不同百合的花粉生活力进行测定,结果表明:染色法是一种较为简单、快速的测定方法,它仅能为育种工作提供最基础的花粉存活信息,并不能反应花粉的全部信息,例如授粉后花粉的萌发状况等。

百合杂交育种研究进展摘要百合作为集药用、食用、观赏于一身的植物,具有很高的经济价值。

但是百合种性易退化,并存在严重的病害,培育出高产、优质、抗性强的百合新品种已成当务之急。

而百合育种主要以杂交育种为主,现主要就杂交亲本的选配、育种目标及克服种间杂交不亲和的方法等方面进行总结,并提出我国百合育种中存在的问题及解决的方法,以期指导百合的育种工作。

关键词百合;杂交育种;亲本选配;育种目标;存在问题;解决方法百合是单子叶植物亚纲百合科(Liliaceae)百合属(Lilium)多年生草本植物,是国家卫生部首批公布药食同源的食品,也可以作切花、盆景等观赏用。

但是百合主要靠鳞茎进行无性繁殖,种球容易退化,并存在严重的病虫害,因此培育出高产、优质、抗性强的百合新品种已成为当务之急。

随着现代生物技术的飞跃发展,分子育种、体细胞杂交、倍性育种等现代育种技术已广泛应用于百合的育种工作中,目前百合育种仍然以杂交育种为主。

1亲本选配19世纪后期,由于百合病毒病害的蔓延,使大多数栽培种与商品种都面临灭绝的危险;20世纪初,欧洲人发现并引种了原产于我国的岷江百合,立即用于杂交育种中,培育出许多适应性强的新品种,从而掀起了百合育种的高潮。

Van Tuyl等认为[1]OA杂种(Oriental×Asiatic hybrids)是最有前景的杂交组合,两者均是商品种,但是商品种大多都是高度杂合的,其种间杂交未必有有利的基因组合,并提出利用野生种与商品种多代杂交以及回交,将野生百合的优良基因渐渗到商品种中,是完善商品种切实可行的育种之路,如细叶百合有较强的抗镰刀菌和抗叶枯病的能力,将其与欧洲百合杂交,将抗病基因渐渗入欧洲百合中,从而培育出新品种金橙花山丹[2]。

2育种目标百合杂交育种目标主要集中在观赏(如花色、花形、香味、株型等)及栽培性状(如抗病性,抗热、寒性,不同生长周期及无花粉型)的改良方面[3]。

2.1抗病育种百合主要靠鳞茎进行无性繁殖,而随着百合种植面积日益扩大,百合病害和衰退的现象也越来越严重,给百合的种植业造成了很大的经济损失。

百合营养繁殖的结构基础与繁殖特征百合是一种常见且受人喜爱的花卉，其美丽的花朵和独特的香气吸引了许多园艺爱好者。

然而，了解百合的繁殖方式和特征对于种植和培育百合植株至关重要。

本文将探讨百合的营养繁殖结构基础和繁殖特征，以帮助读者更好地了解和应用于百合的繁殖技术。

一、百合的营养繁殖结构基础百合的繁殖方式主要有种子繁殖和分球繁殖两种。

其中，种子繁殖需要花朵授粉和种子发芽，分球繁殖则是通过分裂鳞茎形成新的植株。

无论是种子繁殖还是分球繁殖，百合的根系和鳞茎是起到关键作用的结构基础。

1. 根系结构百合的根系一般呈纤细的白色线状，主要由须根和茎根组成。

须根生长在鳞茎的基部，主要用来吸收土壤中的水分和养分。

而茎根则生长在茎的基部，具有较大的直径，能够进行贮水和贮存养分的功能。

百合的根系结构非常重要，它们为植株提供了稳定的生长和吸收所需的水分与养分的能力。

同时，根系也是植株繁殖的基础，通过根系的生长和分枝，百合能够形成更多的鳞茎，并扩大其繁殖的范围。

2. 鳞茎结构百合的鳞茎外观呈鳞状，由多个相互连接的鳞片组成。

鳞茎埋在土壤中，是百合植株的主要储存器官，能够贮存大量的水分和养分。

鳞茎具有鳞片的特殊结构，这些鳞片融合在一起，能够保护植株免受外界环境的伤害，并起到储存养分的作用。

鳞茎的生长与分化直接影响着百合植株的繁殖。

在适宜的环境下，鳞茎会逐渐增大，并产生新的鳞片。

通过鳞茎的分化和形成新的芽，百合能够完成繁殖过程，产生新的植株。

二、百合的繁殖特征1. 种子繁殖特征百合的花朵是具有雌雄异株的特征，即一朵花只能获得来自另一株植物的花粉才能结实。

花粉经由花蕊传输至子房进行受精，形成种子。

种子发育完成后，会散布在周围的土壤中。

然而，种子繁殖并不是百合的主要繁殖方式，种子的发芽率较低且需要特定的环境条件。

虽然种子繁殖对于百合的遗传变异和新品种的培育有一定的作用，但一般情况下，百合的种植和繁殖更多地依赖于分球繁殖。

2. 分球繁殖特征分球繁殖是百合的主要繁殖方式，通过鳞茎的分化和增长形成新的植株。

LA和O型百合正反交试验及胚培养的杂交效果摘要：以皮兰德龙和索邦为亲本进行百合杂交育种，探讨亲本的花粉活力，并进行正反交试验，比较正反交的结实率，通过胚培养技术在克服受精后障碍的应用，同时比较不同培养基对杂交胚生长效果的影响。

结果表明：2个百合品种常规杂交，无论正反交授粉都不能得到杂交种子；采用切割柱头授粉方式，其杂交的子房膨大率均值达51%；离体胚培养最佳培养基含5%蔗糖、0.2 mg/L 6-BA、0.01 mg/L NAA。

关键词：百合；杂交；胚培养中图分类号：S682.2+65.036文献标志码： A百合是单子叶植物亚纲百合科（Liliaceae）百合属（Lillium）所有植物种类的总称，百合均为多年生草本植物。

目前，全球约有115种百合，中国已发现55种、18个变种，占世界百合属植物的50%[1]。

目前，全球用于切花生产的百合栽培品种大约有500多种[2]，多为品系内或品系间杂交培育而成的品种。

20世纪初，国外以荷兰、日本、美国为中心开展了百合的育种工作，利用其优良的东方系、麝香系、亚洲系进行组间和种间杂交，培育出具有良好商业性状的百合新品种，由此推出百合的OT和LA系列杂交新品种[3-5]。

目前，市场上主要的百合切花集中在5个百合品系上：亚洲系（Asiatic hybrids）、东方系（Oriental hybrids）、麝香系（Longiflomm hybrids）、OT型、LA型等。

在百合种间杂交育种实践中，经常把胚培养技术作为克服杂交后障碍的有效手段，至今通过胚培养获得的百合种间杂交种有100余个[6-7]。

中国对百合杂交后代的培育，仅局限于其野生种质的种间杂交，目前也没有获得具有商业价值的百合新品种推广应用。

本研究通过对LA型和东方系（O型）进行组间杂交，采用常规授粉和切割花柱授粉方式以及离体胚抢救技术来克服其受精前后障碍，以期获得LAO新型的百合杂交种。

1 材料与方法1.1 材料以百合杂交品种LA型/皮兰德龙（Pirandello）与东方百合索邦（Sorbonne）为本研究的试验材料。

西北植物学报,2007,27(9):1790-1794Acta Bot.Boreal.2Occident.Sin. 文章编号:100024025(2007)09217902053百合远缘杂交花粉萌发及花粉管生长过程观察王文和,王树栋,赵祥云,李小英,于建军,陈之欢(北京农学院,北京102206)摘　要:利用荧光显微镜对百合远缘杂交组合‘Bernini’בPollyanna’花粉萌发及花粉管生长过程进行观察研究,结果显示,授粉后3～30h内花粉萌发形成花粉管,且花粉管生长速度由快到慢,48～51h内花粉管停止生长,花粉管最后深入到花柱的1/3处,并观察到一些异常的花粉管形态;花粉管生长过程中还伴随着一系列的胼胝质反应,出现的部位依次是乳突细胞、花粉管、花柱通道细胞、胚珠中的胚囊.结果表明该杂交组合不亲和.研究认为‘Berni2 ni’柱头乳突细胞是阻碍‘Pollyanna’花粉管生长的第一道屏障,花柱通道细胞是抑制花粉管在花柱内生长的第二道屏障.关键词:远缘杂交;花粉萌发;花粉管生长;百合中图分类号:Q944.58文献标识码:AProcess of Pollen Sprouting and Pollen TubeG row th on the Lily Distant H ybridizationWAN G Wen2he,WAN G Shu2dong,ZHAO Xiang2yun,L I Xiao2ying,YU Jian2jun,C H EN Zhi2huan(Beijing University of Agriculture,Beijing102206)Abstract:This article st udied t he process of pollen sprouting and pollen t ube growt h on t he lily distant hy2 bridization combination‘Bernini’בPollyanna’by t he fluorescence microscope.We observed t hat pollen sp routing formed t he pollen t ube after pollination in3～30h.The speed of pollen t ube growt h from quick to slow,t hen stopped growing between48～51h,finally penet rated into1/3of style.Besides,we also ob2 served some unusual pollen t ube shapes.During t he pollen t ube growt h,it was companied wit h a series of callose responses,which was happened in t he pollen t ube,papilla,canal cell,embryo sac in ovule.The re2 sult s indicated t hat t his hybrid combination was incompatible.We suggested t hat t he‘Bernini’papilla of stigma is t he first hindrance which preventing t he‘Pollyanna’pollen t ube f rom growing and t he canal cell is t he second barrier t hat p reventing t he pollen t ube from growing in stylar canal.K ey w ords:distant hybridization;pollen sprouting;pollen t ube growing;lily 远缘杂交是培育新品种的主要途径,但在百合杂交中存在远缘杂交不亲和现象,使得杂交的成功率非常低.因此,探讨百合远缘杂交不亲和的原因,寻求克服办法,提高杂交成功率,是培养百合品种中亟待解决的问题.杂交亲和性的障碍可能发生在生殖过程的不同阶段,如花粉粒不能萌发、花粉管不能进入柱头、不能到达子房、不能完成受精、胚发育不良及杂种死亡或不育等[1].早在1991年Amaki[2]就利用荧光显微镜技术观察百合花粉在柱头上萌发以及花粉管在花3收稿日期:2007204202;修改稿收到日期:2007207217基金项目:北京市教委基金资助项目(KM200610020006);北京市委组织部基金资助项目(20041D0502109);北京市属市管高校人才强教计划资助项目作者简介:王文和(1964-),男(汉族)、博士、副教授,主要从事植物生殖生物学和植物资源学研究.E2mail:wwhals@柱内生长过程.国内利用荧光显微镜对沙田柚自交和异交亲和性[3]、沙梨自花和异花授粉后花粉在柱头上的萌发及花粉管在花柱内的生长动态和形态变化[4]、甘蓝自交单株的不亲和性[5]、中国樱桃和甜樱桃自花和异花花粉在柱头上萌发的情况[6]、梨与远缘果树杂交不亲和研究[7]、梨不同品种自花授粉和异花授粉花粉管生长动态[8]等进行研究,均取得良好效果.刘春等[9]对麝香百合品种‘白狐’(Wite Fex )的花粉粒在铁亚杂种系品种‘达诺’(Ceb Daz 2zle )柱头上萌发及生长状况进行了观察.本研究运用荧光显微技术,对东方百合品种‘Bernini ’和亚洲百合品种‘Pollyanna ’杂交后,花粉粒的萌发和生长过程进行观察,以期确定百合远缘杂交不亲和发生的阶段及部位,为百合的远缘杂交提供理论依据.1　材料和方法1.1　材　料以东方百合品系‘Bernini ’(伯尼)为母本,亚洲百合品系‘Pollyanna ’(波利亚娜)为父本进行杂交.1.2　方　法将‘Pollyanna ’新鲜的花粉授在母本‘Bernini ’去雄的柱头上,套袋.于授粉后3、6、9、12、15、18、21、24、27、30、33、36、39、42、45、48、51h ,分别采集雌蕊用卡诺固定液固定,固定24h 后,将雌蕊转移到70%的酒精中,4℃冰箱中保存.用1mol !L -1NaO H 溶液进行透明和软化,之后,0.1%的苯胺蓝溶液染色,德国蔡氏Axioskop40荧光显微镜观察和测量,美国的CoolSNA P 摄像系统拍照.2　观察结果2.1　花粉管生长动态授粉3h 后大部分花粉粒萌发,而且花粉管长到了一定长度,表现正常(图版Ⅰ,1),但其均附着在柱头乳突细胞表面;授粉后6h ,多数花粉管仍缠结在柱头表面,花粉管中出现有胼胝质反应(图版Ⅰ,2);9h 后,花粉管深入到柱头单列的乳突细胞之间(图版Ⅰ,3);12h 后,乳突细胞有胼胝质反应(图版Ⅰ,4);15h 后,大量花粉管通过柱头缝隙伸入到花柱组织(图版Ⅰ,5),在距花粉管前端下面的一定距离的花柱道通道细胞开始有胼胝质反应;授粉18h 后,花粉管中多处出现胼胝质塞(图版Ⅰ,6),而且通道细胞胼胝质反应更加强烈(图版Ⅰ,7);30h 后,伸入到花柱组织中的花粉管深达1.45cm (图版Ⅰ,8);授粉后33～45h 内花粉管生长缓慢;授粉后48～51h 内花粉管停止生长,在柱头2.0cm 以下的花柱中没有观察到花粉管.经测量母本‘Bernini ’柱头和花柱总长度平均约为5.5cm ,即花粉管深入花柱的最深度达花柱的1/3.授粉后其花粉管的生长状况见图1.从图1可以看出,授粉后30h之前花粉管生长图1　授粉后花粉管生长过程Fig.1　The growth process of pollen tube after pollination速度较快,平均速度约10.1μm/min ,另外从图1中也可清楚地看出花粉管的长度比花粉管深入花柱的深度大,这是由于部分花粉管附着和缠结在柱头表面而不能伸入花柱的缘故.在观察花粉管生长的过程中,发现一些生长异常的花粉管,其中主要有3种类型:一是在花粉粒中出现较大的胼胝质块,导致花粉管生长和形态异常(图版Ⅰ,9);二是伸长的花粉管在顶部或近顶部出现异常膨大(图版Ⅰ,10);三是少量花粉管螺旋状缠绕在单列的乳突细胞上(图版Ⅰ,11).19719期 王文和,等:百合远缘杂交花粉萌发及花粉管生长过程观察2.2　胚珠内部的反应授粉48h后的胚珠中,胚囊的两端即卵器和反足细胞出现胼胝质反应(图版Ⅰ,12);授粉51h后,胚珠的珠孔处有明显的胼胝质反应(图版Ⅰ,13).3　结果与分析(1)绝大部分‘Pollyanna’的花粉粒都可在‘Bernini’柱头上萌发,花粉管开始生长速度较快,约10.1μm/min,但并没有按照正常的生长方向进入花柱道,而是缠结在柱头表面,与柱头的乳突细胞缠绕在一起.据报道在自交亲和的百合花柱中,花粉管的生长速率可以达到45μm/min[10],显然,本试验中花粉管生长速度和正常相比较慢.(2)柱头的胼胝质反应可以作为在一定亲缘范围内检验亲和性或不亲和性的结果[11].百合品种‘Pollyanna’的花粉管在品种‘Bernini’的柱头和花柱中生长过程还伴随着一系列的胼胝质反应,出现的部位依次是乳突细胞、花粉管、花柱通道细胞、胚珠中的胚囊、珠孔.可见‘Bernini’柱头乳突细胞是阻碍‘Pollyanna’花粉管生长的第一道屏障.随后,少量花粉管虽然进入了花柱道内,但向下生长速度缓慢,最后停止生长.花粉管最深达1.5～2.0cm.(3)在花粉管还未到达,大约上部1/3花柱中的花柱道通道细胞就开始有明显的胼胝质反应.这也许是花粉管刺激通道细胞产生了某种抑制花粉管生长物质的结果.本研究初步认为花柱道通道细胞是抑制花粉管在花柱道生长的第二道屏障.(4)远离花粉管的胚珠后期也出现排异性表现,是否可看作是抑制花粉管进入的第三道屏障,有待进一步证实.从试验结果看,‘Bernini’בPollyanna’杂交组合不亲和属于配子体不亲和.由于二者亲缘关系较远,杂交不易成功,但也有成功的报道[12].4　讨　论被子植物双受精的识别是多位点的[13],可分为花粉与柱头、花粉管与花柱及雌雄配子之间3个层次,任何一个部位不能识别都会导致生殖障碍.其中花粉与柱头之间,更确切地说是花粉壁与柱头表膜之间的作用是识别至关重要的第一步.前人研究证明,在传粉受精过程中,花粉壁蛋白与雌蕊组织间的识别反应决定花粉能否萌发以及二者亲和与否[14],在传粉过程中,高分辨率的透射电镜证实花粉壁蛋白在柱头表面的结合发生在乳突细胞的表膜[15].前人研究发现,花粉管尖端有大量钙离子通道分布,它们的开放会导致花粉管尖端的钙离子浓度增高,从而在花粉管前端形成钙离子的浓度梯度,这一梯度控制着花粉管伸长生长的速度和方向[16218].本试验中花粉粒能够萌发,‘Pollyanna’花粉壁蛋白和‘Bernini’柱头乳突细胞表膜能够顺利结合,并从柱头上吸水,在渗出液中开始萌发,但百合远缘杂交花粉管生长速度缓慢,且大量花粉管不能沿着正确的方向生长,是否和花粉管尖端内部原生质中自由钙离子浓度有关,有待研究.孢子体自交不亲和性中,花粉被抑制发生在柱头,而配子体自交不亲和性中,花粉管生长在花柱中被抑制[19].本试验中花粉可在母本柱头上萌发,花粉管生长的抑制发生在花柱中,属于配子体不亲和.在百合花柱中已经成功分离出引起花粉管和引导组织表皮(t ransmitting tissue epidermis,T TE)之间粘附的分子[20,21].这些分子包括一种果胶多聚糖和一种肽———SCA(柱头/花柱中的富含半胱氨酸的粘附分子).在一定的p H条件下,这两种分子连接在一起,并与T TE细胞表面相结合,花粉管细胞和T TE细胞表面即发生粘附作用[20].在本试验中,花粉管在引导组织表面生长速度慢,最后停止,而且在花粉管顶端下面一定距离的通道细胞出现明显的排异反应,最后这种排异反应可深达胚珠内部.那么这一杂交组合中花粉管停止生长是由于花粉管和母本引导组织表皮(即通道细胞)缺少SCA等物质,还是花粉管刺激了通道细胞产生某种抑制花粉管生长的物质,需进一步研究.参考文献:[1]　孟金陵.植物生殖遗传学[M].北京:科学出版社,1995:303.[2]　AMA KI2W,HIGUCHI2H.Effect s of stylar exudates collected from pollinated pistils on pollen tube growt h in L ili um longi f lorum[J].Scientia2Horticult urae,1991,46:1-2,147-154.[3]　XU E M N(薛妙男),CH EN T T(陈藤土),YAN G J H(杨继华).Observation on self and cross2compatibility in Shatinyu[J].A cta Horti2cult urae S inica(园艺学报),1995,22(2):127-132(in Chinese).[4]　CH EN D X(陈迪新),ZHAN G SH L(张绍铃),TAO SH T(陶书田).Characteristics of pollen germination and pollen tube growt h inin vivor sand pear styles[J].J ournal of N anj ing A g ricult ural Universit y(南京农业大学学报),2004,27(3):34-37(in Chinese).2971西　北　植　物　学　报 27卷[5]　WU N B (吴能表),XU G D (徐光德),TAN G Y T 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后大多数萌发的花粉粒,×520;2.6h 后花粉管仍在柱头表面,×350;3.花粉管深入到柱头单列的乳突细胞之间,×350;4.12h 后,乳突细胞有胼胝质反应,×600;5.15h 后大量花粉管通过柱头缝隙伸入到花柱组织,×220;6.授粉18h 后,花粉管中多处出现胼胝质塞,×400;7.通道细胞胼胝质反应,×350;8.30h 后,伸入到花柱组织中的花粉管,×350;9.花粉粒中较大的胼胝质块,×600;10.花粉管近顶部异常膨大,×520;11.花粉管螺旋状缠绕在单列的乳突细胞上,×520;12.48h 后胚囊中卵器和反足细胞出现胼胝质反应,×400;13.授粉51h 后,胚珠的珠孔处有明显的胼胝质反应,×180.Explanation of plates :Plate Ⅰ　Fig.1.After pollination in 3h ,most of pollen grains sprouting ,×520;Fig.2.After 6h ,pollen tube still exsist on surface of stig 2ma ,×350;Fig.3.Pollen tube stick in among t he single line papillas ,×350;Fig.4.After 12h ,callose responses was in papillose cells ,×600;Fig.5.After 15h ,t he large number of pollens stick in t he stylar cannal t hrough crevice of stigma ,×220;Fig.6.After pollination in 18h ,many part s of pollen tube have callose corks ,×400;Fig.7.Cannal cells have callose responses ,×350;Fig.8.After 30h ,pollen tubes stick in stylar cannal ,×350;Fig.9.Callose block in t he pollen ,×600;Fig.10.Near top of pollen tube abnormal expand ,×520;Fig.11.Pollen tube spiral wind round a papilla cell ,×520;Fig.12.After 48h ,egg apparatus and antipodes in t he embryo sac have arisen callose responses ,×400;Fig.13.After pollination in 51h ,micropyle in ovule clear has callose responses ,×180.39719期 王文和,等:百合远缘杂交花粉萌发及花粉管生长过程观察图版Ⅰ　PlateⅠ4971西　北　植　物　学　报 27卷。