橡胶树雌蕊特异结构的发现初报

张源源 袁宏章 张晓飞 黄肖 李维国

摘 要 橡胶树（Hevea brasiliensis Muell. Arg.）的蒴果中通常含有3颗种子，但大田调查中发现，有含4颗种子和2颗种子的现象。对3个品系的橡胶树蒴果进行大田调查，并对雌蕊进行石蜡切片观察，结果表明：橡胶树的雌蕊中均存在四心室的现象，其发生频率品系间差异较大，没有观察到二心室的雌蕊；在橡胶树雌蕊中存在单个心室内2个胚珠的现象，品系间发生比率差异较大；3个品系的橡胶树均存在4颗种子的蒴果，品系间发生比率差异较大；只有GT1中存在2颗种子的蒴果。橡胶树4颗种子的蒴果由四心室雌蕊发育而来，2颗种子蒴果的形成原因有待进一步研究。

关键词 橡胶树 ；蒴果 ；雌蕊 ；特异结构

分类号 S794.1 ；S722.3+4 Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.01.001

Abstract The fruit of rubber trees （Hevea brasiliensis） was considered as a three-lobed capsule， while four-lobed and/or two-lobed capsule can be found occasionally. The pistil with different number of locules and capsule with different number of seeds were found in rubber. Our results showed that four locules of pistil and two ovules of locule exist in rubber， there were difference in the frequency of four-locules pistil and two-ovules locule among different cultivars. All three cultivars have four-lobed capsule but only GT1 has two-lobed capsule. The four-lobed capsule was developed from four-locules pistil， while the mechanism for the formation of two-lobed capsule remains unclear.

Keywords Hevea brasiliensis ； capsule ； pistil ； specific structure

橡胶树（Hevea brasiliensis Muell. Arg.），又称巴西橡胶树、三叶橡胶树，是大戟科（Euphorbiaceae）橡胶属（Hevea）植物。橡胶树被发现以后，植物学家就对橡胶树花、果实作了系统的植物学描述[1-2]。通常认为，橡胶树雌蕊的结构为子房上位，中轴胎座，子房3室，每室有一侧生胚珠[3-5]。橡胶树果实为蒴果，蒴果内通常为3颗种子[6-7]。在大田调查中，偶尔能看到含有4颗种子或者2颗种子的果实。据此，对3个品种橡胶树的蒴果进行大田调查，并对雌蕊进行石蜡切片观察，试图从橡胶树生殖结构上寻找产生这一特殊现象的原因。

1 材料与方法

1.1 雌花的采集和固定

2014年3月橡胶树春花期，分别采集国家橡胶树种质资源圃矮化授粉园中的橡胶树无性系GT1（初生代无性系）[5]、IAN873（PB86×FA1717）[5]、热研88-13（RRIM600×PILB84）[8]的花序12～13个，取单个雌花用FAA固定。

1.2 石蜡切片观察

取单个雌花，经过梯度乙醇脱水、松节油透明、浸蜡、包埋后，用Leica RM2235石蜡切片机纵切成 8～10 μm 厚的切片，经松节油脱蜡10 min、梯度乙醇复水、硫酸铁铵溶液媒染5 min、苏木精染色5 min、苦味酸分色30 min后冲洗晾干，在Leica DMBL显微镜下观察心室和子房的结构。统计和分析单个雌花的心室个数、单个子房内胚珠的个数。

1.3 蒴果内种子数调查

2015年8～9月橡胶树春花果实成熟时，分别随机调查GT1、IAN873、热研88-13母树人工授粉或自然授粉结实蒴果的种子数，其中IAN873、热研88-13调查自国家橡胶树种质资源圃矮化授粉园中的母树，GT1因矮化截干，调查自云南省勐腊县勐腊农场区域性种植试验区的人工授粉母树。

2 结果与分析

2.1 橡胶树特异个数心室的雌蕊调查

橡胶树雌蕊的心室个数观察结果显示，3个橡胶树品系的雌蕊中均存在四心室的现象（图1），3个品种的发生频率在1.5%～7.6%，品种间差异较大。

四心室雌蕊随机生长在一个或多个花序上，3个品系发生四心室雌蕊的花序比率均在50%或以下（表1），品种间差异较大。3个品种特异个数心室雌蕊的发生频率差异表明，其发生与橡胶树基因型有关。研究中没有发现二心室雌蕊的情况。

2.2 橡胶树单个心室内两个胚珠的雌蕊调查

石蜡切片观察发现，存在1个心室中含有两个胚珠的现象（图2）。

将一个心室内只有一个胚珠的心室类型记为a，一个心室内含有两个胚珠的心室类型记为b，则橡胶树雌蕊3个心室中均含有一个胚珠的类型记为aaa，3个心室中1个心室有两个胚珠的类型记为baa，其余类推。

统计结果表明，橡胶树品系GT1和IAN873中存在单个心室内两个胚珠的雌蕊，其发生频率分别为59.67%和1.70%，热研88-13中没有发现单个心室内两个胚珠的雌蕊（表2）。单个心室内两个胚珠的情况在三心室雌蕊和四心室雌蕊中均存在，且存在同一雌蕊内有两个心室均有两个胚珠的情况，没有发现同一雌蕊内三个或者四个心室均有两个胚珠的情况。

2.3 橡胶树单个蒴果中种子数调查

橡胶树不同品系蒴果内种子数调查结果表明，橡胶树品系GT1、IAN873、热研88-13中均存在4颗种子的蒴果（图3），发生比率在0.79%～7.35%，品系间差异较大（表3）。3个品系中只有GT1存在2颗种子的蒴果（图3c），其发生比率为7.92%，远高于其4颗种子蒴果的发生比率。

3 讨论与结论

橡胶树的蒴果由雌蕊受精后发育而成，正常情况下，2颗种子的蒴果应由二心室雌蕊发育而来，3颗种子的蒴果由三心室雌蕊发育而来，4颗种子的蒴果由四心室雌蕊发育而来。但是对比不同品系橡胶树特异种子数蒴果比率和特异心室数雌蕊的比率可以看出，二者在发生频率上没有一致性，例如GT1中含有4颗种子的蒴果占0.79%，而GT1的四心室雌蕊的发生频率为4.84%，二者差异较大，同样的情况出现在其它两个品系中。出现这种现象的原因，推测有两个，一是试验条件限制，花序采集年份（2014年）和蒴果调查年份（2015年）不一致及母树不一致（GT1）。不同年份橡胶树开花和结实的环境条件差异以及同一品种不同生长环境的差异导致决定特异雌蕊发生的基因的表达发生改变，进而导致不同种子数蒴果比率和不同心室数雌蕊发生频率的不一致。二是橡胶树的结实率极低。自由授粉的橡胶树结实率仅为0.3%～1.6%[9]，不超过2%[10]，人工授粉的结实率在3%～8%[11]不超过10%[12]，大量的雌蕊在受精后无法发育成果实，较低的结实率使特异性雌蕊在受精后的生长发育中留存的比率发生变化，导致不同种子数蒴果比率和不同心室数雌蕊发生频率的不一致。

橡胶树GT1含有2颗种子的蒴果发生比率为7.92%，但在GT1中却没有发现二心室雌蕊的现象。推测其原因有二，其一存在二心室的雌蕊，但是由于检测数量较少，没有观察到。但是考虑到GT1的2颗种子的蒴果较高的发生比率，此种可能性较小。其二是不存在二心室的雌蕊，三心室雌蕊在受精过程中三个胚珠中的一个受精失败，只有两个心室的胚珠发育成种子。Harihar 等[11]认为，只有3个胚珠都获得受精的雌蕊才能成功的发育成果实，推测二与此观点不符。因此，是否存在二心室的雌蕊，以及2颗种子蒴果的形成原因需要进一步研究。

研究中发现了单个心室内含有两个胚珠的雌蕊，如果两个胚珠均正常受精发育成果实，则蒴果的一个心室会有两颗种子。在蒴果调查中未发现单个心室内有两颗种子的现象，推测其原因为单个心室内的两个胚珠中的一个在后期发育过程中逐渐退化消失，只有一个胚珠发育成种子，蒴果调查中发现了一个单个心室内一颗饱满种子和一个发育不完整的种子粘连的畸形种子（图3d），佐证了本推测。

参考文献

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