东方梨和西方梨花粉发育时期的比较

苏艳丽，田 鹏 ，韩 芳 ，魏闻东 ，杨 倩

(1.中国农业科学院 郑州果树研究所，河南 郑州 450009；2.河南农业职业学院，河南 中牟 451450)

梨树在我国栽培历史悠久，分布广，经济价值大。梨多属自花不育，遗传上具有高度杂合性，这给梨的遗传育种研究带来了困难。通过花药培养可获得单倍体植株，再经染色体加倍(人工或自然加倍)培养可获得纯系材料，这对梨的遗传育种研究具有重要意义[1]。确定离体培养花药中小孢子的发育时期是花药培养中成功诱导单倍体雄核发育的关键，大多数果树花药培养最佳时期是单核期[2-7]。根据梨花药诱导获得胚状体的成功报道[8-9]，单核靠边期是梨组织培养中诱导单倍体植株的最佳接种时期。因此，梨花药培养时确定小孢子的单核期至关重要。为了提高梨花药培养接种取材的准确性，对不同梨品种花粉的发育进程进行了观察，了解其花粉在各发育时期的不同特点，从而为其花药离体培养接种外植体的选择提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试的西洋梨品种包括6月底7月初成熟的红星和9月中旬成熟的Cascade与Homored共3个品种，供试的东方梨品种包括9月中旬左右成熟的满天红、红酥脆、美人酥、红香酥、红香蜜和7月下旬成熟的绿宝石共6个品种。所有试材均采自中国农业科学院郑州果树研究所梨新品种选育资源圃。

1.2 方 法

3月9～20日的每天上午8点，每个品种采摘大小基本一致、同一物候期的芽各5个，采后立即拿回实验室，用卡诺固定液固定12h，再转入75％的酒精中保存，同时观察记录各品种所处的物候期。采用石蜡切片，用番红-固绿对染，观察各个品种花粉的发育情况。

2 结果与分析

2.1 取材时东方梨各品种的物候期

采芽时东方梨各品种所处的物候期如表1。晚熟品种满天红、红酥脆和美人酥是姊妹系，红香蜜和红香酥也是姊妹系，从表1中可以看出，满天红的物候期比美人酥、红酥脆晚2d，红香酥的物候期比红香蜜晚4～5d，这与满天红比美人酥、红酥脆成熟期晚，红香酥比红香蜜成熟期晚一致。而早熟品种绿宝石的物候期相对更晚，比晚熟品种满天红、红酥脆、美人酥和红香蜜均晚。

表1 采芽时东方梨各品种所处的物候期Table 1 Phenological periods of some oriental pear varieties when gathering buds

2.2 不同品种梨花粉各发育阶段

2.2.1 3个西洋梨的花粉发育时期

不同日期观察到的3个西洋梨品种的花粉发育进程分别如表2和图1A～F所示。3月17日观察发现，3个西洋梨品种均无分裂相，其花粉母细胞紧密排列，处于花粉母细胞期(如图1A)；3月18日，3个西洋梨品种的花粉母细胞开始分裂，有二核细胞出现(如图1B～D)；3月19日，3个西洋梨品种出现大量的二核细胞，有少量二核细胞分裂为四分体(如图1E)；3月20日，3个西洋梨品种处于四分体时期(如图1F)。红星成熟期为6月底7月初，Homored、Cascade的成熟期为9月中旬，虽然成熟期差别大，但3个品种花粉的发育时期基本一致，采芽时3个西洋梨品种的花芽均未萌动。

表2 3个西洋梨品种的花粉发育进程Table 2 Pollen development processes of three occidental pear varieties

2.2.2 6个东方梨的花粉发育时期

不同日期观察到的6个东方梨品种的花粉发育进程分别如表3和图2A～I所示。

满天红、美人酥和红酥脆是姊妹系品种，满天红花粉开始发育的时间比美人酥、红酥脆稍早些，但3个品种的发育进程基本一致。3月9日观察发现，满天红的花粉母细胞基本完成第一次减数分裂，处于二核细胞时期(如图2B)，美人酥和红酥脆处于花粉母细胞期，正在进行减数分裂，染色体被纺锤丝牵引在细胞两端(图2A)；3月10日，这3个品种均处于二分体时期(如图2C)；3月13日，3个品种均发育到四分体时期(如图2D)；3月18日，3个品种的花粉均发育为成熟的花粉粒。

红香酥和红香蜜也是姊妹系品种，红香酥花粉开始发育的时间比红香蜜早。3月9日观察发现，红香酥处于花粉母细胞减数分裂后期，有部分发育到四分体；3月10日，红香酥发育到四分体时期(图2E)；3月15日，红香酥已发育到小孢子期(图2F)；3月16日，红香酥已发育为成熟的花粉粒。而3月9日观察发现，红香蜜处于花粉母细胞开始分裂期，部分发育为二核细胞(图2G)；3月11日，红香蜜发育到四分体时期(图2H)；3月16日，红香蜜也已发育为成熟花粉粒。

图1 3个西洋梨品种的花粉发育时期Fig.1 Pollen development periods of three occidental pear varieties

绿宝石花粉的发育进程如下所述：3月9日，其处于花粉母细胞期，细胞排列紧密，无分裂相；3月10日，花粉母细胞中有极少数分裂为二核细胞(如图2I)；3月16日发育到四分体时期；3月18日已发育为成熟的花粉粒。与几个晚熟梨品种相比，绿宝石花粉开始发育的时间最晚，但其最终发育为成熟花粉粒的时间却基本一致。

6个东方梨品种从花粉母细胞开始分裂到发育为成熟的花粉粒，均持续8～10d，除四分体时期外，各个发育时期持续的时间均很短。东方梨早熟品种和晚熟品种花粉母细胞开始发育的时间相差2～3d，而其成熟期相差却近2个月。

图2 6个东方梨品种的花粉发育时期Fig.2 Pollen development periods of six oriental pear varieties

2.2.3 3个西洋梨和6个东方梨花粉发育进程比较

根据表2和表3各品种花粉的发育进程，结合表1中各品种的物候期分析得出，它们的单核靠边期分别为：红香酥在3月15日(花芽大量露白前2天)；满天红在3月15日(花芽大量露白前2天)；美人酥和红酥脆在3月16日(花芽大量露白后1天)；绿宝石在3月17日(花芽大量露白期)；红香蜜在3月12日(露蕾期)。

由表2和表3可知，西洋梨花粉开始发育的时间比东方梨晚，6个东方梨的花粉母细胞在3月9～10日均已开始减数分裂，而3个西洋梨的花粉母细胞到3月18日才刚进行减数分裂，西洋梨花粉开始发育的时间比东方梨晚了8～9d。从花粉母细胞开始减数分裂到发育至四分体时期，西洋梨用时约3d，东方梨用时约6d，西洋梨花粉发育进程比东方梨快。

3 结论与讨论

东方梨和西洋梨花粉的发育过程均经历了花粉母细胞期、四分体时期、小孢子期和成熟花粉粒时期。

在姊妹系品种中，满天红的成熟期比美人酥、红酥脆晚1周，而其花粉开始发育的时间比美人酥、红酥脆却大约早1d，但这3个品种花粉发育的进程基本一致；红香酥的成熟期比红香蜜晚10d，其花粉开始发育的时间比红香蜜早1d，而发育为成熟花粉粒的时间两者一样。成熟最早的绿宝石，与几个晚熟梨品种相比，其花粉开始发育的时间最晚，但最终发育为成熟花粉粒的时间却基本一致。这一观察结果表明，成熟期越晚的品种，其花粉母细胞开始发育的时间越早；反之，成熟期越早的品种，其花粉母细胞开始发育的时间越晚。从梨花粉母细胞开始发育的早晚来看，从早到晚依次为红香酥＞满天红＞美人酥、红酥脆、红香蜜＞绿宝石，其成熟期早晚的排序则相反。生产实践也证明了这一点。

对各品种物候期的观察结果表明，满天红的物候期比美人酥、红酥脆要晚2d，红香酥比红香蜜的物候期晚4～5d，这一观察结果表明，东方梨品种花粉的发育与其物候期呈密切正相关，而与其成熟期呈反相关，成熟期越早，物候期越晚，发育越晚。

6月底7月初成熟的红星和9月中旬成熟的Homored与Cascade，虽其成熟期相差2个多月，但其花粉的发育进程基本一致，均集中在3月18～21日。3月21日采芽时3个西洋梨品种的花芽均未萌动，说明西洋梨花粉的发育完成在花芽萌动前。

在东方梨花粉发育的整个过程中，早、晚熟品种的成熟期相差近2个月，但其花粉母细胞在3月8～10日均开始分裂，到3月18日发育为成熟的花粉粒，持续时间8～10d，除四分体时期外，各个发育时期的持续时间均很短，观察中发现，个别减数分裂过程的持续时间长，这可能是由取材方面的缘故造成的。

西洋梨花粉开始发育的时间比东方梨晚，6个东方梨的花粉母细胞在3月9～10日均已开始减数分裂，而3个西洋梨的花粉母细胞在3月18日才刚进行减数分裂，比东方梨开始发育晚了8～9d。从花粉母细胞开始减数分裂到发育至四分体时期，西洋梨用时约3d，东方梨用时约6d，西洋梨花粉发育进程比东方梨快。这可能由于西洋梨花粉开始发育的时间晚，此期气温已升高，促使其花粉发育进程加快。

观察与分析结果表明，供试的几个梨品种小孢子的单核靠边期分别为：红香酥在3月15日(花芽大量露白前2天)，满天红在3月15日(花芽大量露白前2天)，美人酥和红酥脆在3月16日(花芽大量露白后1天)，绿宝石在3月17日(花芽大量露白期)，红香蜜在3月12日(露蕾期)。在其他植物[10-12]中，人们将小孢子发育时期与花器外部形态特征联系起来，以确定适宜花药或花粉离体培养接种取材的最佳时期，但是，由于梨的花粉发育进程较快，小孢子单核期的持续时间较短，观察中分析，处于小孢子单核期的梨花器外部形态特征不突出，本研究结果可以作为梨花药培养取材的参考依据，具体到某个品种时，为确保取材的准确性，应在参考时间段内多次取材，或在参考时间段内采样压片观察后再取材。

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