黃蜀葵花蕾大小與花粉發(fā)育時期關(guān)系研究

洪 國，權(quán)赫根，于楷力，全雪麗

（延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林延吉 133002）

黃蜀葵（Abelmoschus manihot Medic.）為錦葵科一年生或多年生的草本植物[1-3]。黃蜀葵全身都是寶，全草可入藥，包括果實、種子及花朵。全草具有清熱解毒功效，果實種子治療消化不良、跌打損傷等疾病[4-8]。花含有的總黃酮，具有抑菌、抗炎和治療心血管疾病等作用[4-7]。黃蜀葵花直徑約為15cm，黃色至淡黃色，具有較高的觀賞價值[4-7]。前人研究表明，依據(jù)花器官的形態(tài)特征可判斷小孢子發(fā)育時期，從而確定花藥培養(yǎng)最佳時期所對應(yīng)的花蕾標準[9-12]。黃蜀葵花蕾大小與花粉發(fā)育時期關(guān)系的研究未見報道，本試驗對不同大小花蕾進行花粉發(fā)育觀察，探討花蕾長與花粉各發(fā)育時期之間相關(guān)性，以便在進行有關(guān)遺傳改良時依據(jù)花蕾的大小判斷花粉的發(fā)育階段。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料采自種植在延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院溫室大棚內(nèi)黃蜀葵植株。開花盛期用剪子取不同生長時期花蕾，并進行分級（Ⅰ：小于0.5cm；Ⅱ：0.5～1.0cm；Ⅲ：1.0～1.5 cm；Ⅳ：1.5～2.0 cm；Ⅴ：2.0～2.5 cm；Ⅵ：大于2.5 以上）后放入到FAA 保存液中備用。

1.2 方法

采用常規(guī)石蠟切片法，光學(xué)顯微鏡觀察并進行拍照，測微尺測量花粉大小。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃蜀葵花粉各發(fā)育時期的細胞學(xué)特征及分期

黃蜀葵花大，在完全開放時花朵的橫徑在12.3～20.00cm 之間，為兩性花（圖1a、圖1b）。每朵花開放時間很短，僅1d，一般上午開放，下午萎蔫，最后花瓣與花萼掉落，僅剩子房與苞片。每朵花內(nèi)有數(shù)枚雄蕊，屬單體雄蕊，雌蕊的柱頭5 裂，暗紫色（圖1b）。

2.1.1 減數(shù)分裂期。隨著花的生長發(fā)育，內(nèi)部雄蕊的花藥也進行發(fā)育。雄蕊原基頂端發(fā)育來的幼期花藥，最外為表皮細胞，進行平周或垂周分裂增加花藥表面積，最終發(fā)育成花藥的表皮細胞。發(fā)育早期花藥的4 個角處分化出4 個孢原細胞，通過平周分裂形成造孢細胞和周緣細胞（圖1c），造孢細胞進行有絲分裂形成數(shù)個小孢子母細胞（圖1d）。小孢子母細胞體積特別大，明顯區(qū)別于周邊細胞（圖1d）。進入減數(shù)分裂后，1 個母細胞形成4 個子細胞，即小孢子。

2.1.2 四分體時期。減數(shù)分裂后形成四分體，呈四面體型（圖1e），未見到其他類型的四面體。小孢子四分體隨著胼胝質(zhì)壁的消失，4 個小孢子分離（圖1f）。

圖1 黃蜀葵花粉各發(fā)育時期的細胞學(xué)特征圖

2.1.3 單核中期及靠邊期。剛從四分體釋放出來的小孢子形態(tài)不規(guī)則，細胞壁較薄。隨著進一步發(fā)育，小孢子外面產(chǎn)生花粉壁，形狀慢慢變圓，核在細胞的中央，處于單核居中期（圖1g），同時在花粉壁上出現(xiàn)了很多刺狀突起（圖1g）。之后細胞內(nèi)出現(xiàn)大液泡，細胞核移到一邊，處于單核靠邊期（圖1h）。

2.1.4 雙核期?？窟叺暮嗽龠M行一次有絲分裂形成2 個核，為雙核期。由于不均等分裂，形成了大小不等的2個細胞，大的叫營養(yǎng)細胞，小的叫生殖細胞（圖1i）。因此，黃蜀葵成熟花粉為2-細胞型。成熟的花粉粒表面有很多刺狀突起，表面粗糙（圖1j），能觀察到萌發(fā)孔。當花藥成熟，藥室開裂，花粉散出（圖1k）。成熟的花粉粒平均直徑大小89.12μm，花粉粒表面刺平均長為15.81μm。個別花藥中，能觀察到少數(shù)敗育的花粉粒（圖1m）。

最終成熟的花藥壁剩下表皮、藥室內(nèi)壁（纖維層）與中層細胞（圖1k）。在藥隔薄壁細胞、花藥壁細胞、子房壁細胞、雄蕊柱細胞、花瓣細胞等內(nèi)部都觀察到簇狀晶體。

2.2 黃蜀葵花蕾大小與花粉發(fā)育時期相關(guān)關(guān)系

由表1 可知，花蕾大小與花粉發(fā)育時期存在一定的相關(guān)性。由于黃蜀葵每朵花內(nèi)數(shù)枚雄蕊發(fā)育時期不同步（每朵花內(nèi)花藥發(fā)育先后順序為從上往下），因此花蕾在小于0.5cm 時，出現(xiàn)4 個時期，即母細胞時期、減數(shù)分裂時期、四分體時期和單核期；花蕾大小在0.5～1.0cm 時，出現(xiàn)3 個時期，即減數(shù)分裂時期、四分體時期、單核中期。花蕾長度在1.0～1.5cm 時，小孢子處于單核靠邊期。

表1 黃蜀葵花蕾大小與花粉發(fā)育時期關(guān)系

3 結(jié)論與討論

黃蜀葵胚胎學(xué)主要特征表現(xiàn)為，小孢子四分體屬四面體型，花粉粒屬2-細胞花粉粒，成熟花粉粒表面有很多針刺狀突起。

黃蜀葵一朵花蕾內(nèi)數(shù)枚雄蕊發(fā)育時期不同步，很難定位小孢子某一個時期的花蕾長度，只能大約估測。通過分析，在黃蜀葵花蕾長度1.0～1.5cm 時，處于單核靠邊期的花藥比較多。這時期的花藥相對比較容易誘導(dǎo)胚狀體。

本研究觀察發(fā)現(xiàn)，個別的花藥內(nèi)發(fā)現(xiàn)發(fā)育畸形的花粉粒，表現(xiàn)為空癟，沒有內(nèi)容物。但數(shù)量相對較少，所以不影響生殖繁育。