君子蘭不同花期花藥形態、結構與花粉發育的關系

高巍++馬艷麗++尹立輝

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.067

摘要：以大花君子蘭（Clivia miniata）為試驗材料，研究不同花期花藥形態、結構與花粉發育的關系。顯微鏡觀察花藥形態發育，石蠟切片法觀察花藥結構、花粉發育情況。結果顯示，君子蘭花藥先進行長度增長，再逐漸加粗，散粉后花藥逐漸萎蔫；綠蕾期花藥綠色，4個裂瓣形狀，花粉溝有少量花粉散出。結果表明，綠蕾期花藥最適合小孢子培養取材。

關鍵詞：君子蘭；花藥；發育；形態結構

中圖分類號：S335.4 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0246-02

收稿日期：2015-08-28

基金項目：吉林省教育廳科研項目（編號：201205013072）。

作者簡介：高巍（1974—），女，博士，講師，主要從事園林植物育種與植物配置。E-mail：77411865@qq.com。利用花藥培養獲得單倍體，加倍形成純化的自交系，可以縮短育種時間，花藥培養作為單倍體育種的一種手段被廣泛應用于多種植物新品種繁育[1-3]，尤其以十字花科 、茄科和禾本植物科居多[4-6]。在適宜的小孢子發育時期取材，是花藥培養的關鍵技術之一。君子蘭（Clivia miniata）具有較強的觀賞價值和一定的藥用價值，被廣泛種植。研究君子蘭不同花期花藥形態和結構的發育，可以通過花藥形態對應花粉發育進程，直觀地選擇外植體最佳接種時期，為君子蘭單倍體育種奠定基礎。

1材料與方法

1.1材料

試驗材料來自吉林農業大學藥用植物苗圃溫室，選擇4年及以上生大花君子蘭開花植株，勝利雜交品種，正常肥水管理。

1.2試劑

FAA固定液別稱福爾馬林-醋酸-乙醇混合溶液，每100 mL溶液中含有90 mL 70%乙醇、5 mL冰乙酸、5 mL福爾馬林[7]。

醋酸-洋紅溶液的配制：在50 mL的冰醋酸中溶解0.5 g洋紅，煮沸并且充分混合，向溶液中投入1個鐵釘，以加強染色效果。

番紅溶液的配制：將番紅1.0 g溶解于100 mL 50%乙醇中。

固綠溶液的配制：固綠0.5 g溶解于100 mL 95%乙醇中。

1.3方法

花藥形態的觀察：從君子蘭現蕾期開始，每天上午選擇生長良好的代表平均發育時期的花蕾50個，花藥長度和直徑用游標卡尺測量，花藥發育情況在體式顯微鏡（XYH-4）下觀察，記錄花藥發育時期相應的形態特征，試驗3次重復。

取不同花期君子蘭按照以下程序進行切片制作[8]，用石蠟切片法觀察花藥、小孢子發育情況。

選擇君子蘭不同花期的花朵，去掉花被片，將花藥從花絲上取下進行固定，固定液完全浸泡花藥，體積不低于花藥總體積的20倍。固定的同時進行抽氣處理，直到花藥完全沉入固定液中。對固定的花藥進行脫水處理，過不同濃度梯度的乙醇，乙醇濃度分別為50%、85%、95%、100%，材料在各級乙醇中停留2 h。透明過程中材料逐級通過1/2無水乙醇+1/2二甲苯混合液和二甲苯液體中。透明過后，倒去部分二甲苯，將熔化的石蠟慢慢倒入，讓石蠟代替透明劑進入花藥中。37 ℃恒溫箱過夜，48 h后調節溫度至56 ℃，換蠟3次后進行包埋。修理蠟塊成梯形，固定于小木塊上，準備切片。切片厚度8 μm。明膠黏貼劑粘片，脫蠟后染色觀察。

2結果與分析

2.1君子蘭不同花期花藥形態的變化

2.1.1君子蘭花藥長度與花期的關系君子蘭現蕾期花藥長5.89 mm，含蕾期花藥長6.62 mm，含蕾期、始開期和盛開期花藥長度差異不明顯，說明君子蘭現蕾后花藥開始生長，到達含蕾期花藥長度生長基本完成。凋謝期花藥長度 3.91 mm，花藥長度縮短可能與花藥散粉后開始萎縮有關（圖1）。

2.1.2君子蘭花藥直徑與花期的關系君子蘭現蕾期花藥直徑2.440 mm，含蕾期花藥直徑2.530 mm，始開期花藥直徑2.675 mm，花藥直徑在始開期達到最大，說明君子蘭花藥先是進行長度生長，隨著花粉發育花藥直徑增加，待花粉散出后花藥直徑逐漸減小，到達凋謝期開始萎縮（圖2）。

2.1.3君子蘭花藥的形態特征與花期的關系君子蘭花藥由現蕾期的淡黃色逐漸轉為綠色，形態上觀察花藥逐漸由最初的棍棒狀出現4個裂瓣形狀花粉溝，達到始開期花粉溝中逐漸可見黃色花粉散出，盛開期花粉完全散出，花藥被黃色花粉覆蓋，衰敗期花粉囊完全開裂，花粉散出并且脫落，花藥逐漸萎蔫、干枯（表1）。

2.2君子蘭花藥解剖結構的變化

雄蕊原基最初形成一個幼小的花藥原基，最外層是1層表皮細胞，表皮內是一群分裂活躍的細胞，分化形成孢原細胞[9]。君子蘭花藥4個角隅的細胞分裂迅速，導致花藥形成4個裂瓣形狀。小孢子母細胞形態與周圍藥壁細胞形態差異明顯，小孢子母細胞體積較大，有較大的細胞核，可見清楚核仁。圖3-A、圖3-B顯示現蕾期、含蕾期的花藥，此時花粉尚未散出。

含蕾期的花藥與現蕾期的花藥相比，絨氈層已經退化，花藥兩側的1對花粉囊之間的間隔還未解體，花粉還未散出（圖3-D），花粉囊中可見單核靠邊期花粉（圖3-E、圖3-F）。從始花期開始，花粉囊纖維層收縮，導致藥室花粉囊間隔解體，花粉囊開裂，花粉散出（圖3-H）。圖3-C顯示君子蘭盛開期花藥的外部形態，藥室打開，已見花粉散出。

君子蘭花有6個雄蕊，每個雄蕊的花藥有4個花粉囊，花粉囊被藥隔組織分開。君子蘭的花藥在顯微鏡下觀察，成熟時呈現蝴蝶形（圖3-D）。藥隔位于花藥中間，主要作用是分隔兩側花粉囊，藥隔上可見清晰的藥隔維管束（圖3-G）。君子蘭小孢子后期，花粉完全發育成熟，花藥絨氈層細胞完全自溶，藥室打開，花粉散出（圖3-H、圖3-I）。

3結論

君子蘭花藥先進行長度增長，再隨著花粉發育逐漸加粗，君子蘭散粉后花藥萎蔫。含蕾期到始開期早期的花藥綠色、出現4個裂瓣形狀，花粉溝有少量花粉散出，此時的花粉處于單核靠邊期，是花粉培養的最佳取樣時期。

在游離花粉培養中雄核發育是獨立進行的，這種脫離花藥內環境的花粉培養不易成功，因此在進行單倍體培養中多選擇花藥作為花粉培養的哺養組織。研究花藥形態與花粉發育的關系，可以通過花藥形態判斷花粉發育進程，確定小孢子發育時期。

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