君子兰不同花期花药形态、结构与花粉发育的关系

高巍++马艳丽++尹立辉

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.067

摘要：以大花君子兰（Clivia miniata）为试验材料，研究不同花期花药形态、结构与花粉发育的关系。显微镜观察花药形态发育，石蜡切片法观察花药结构、花粉发育情况。结果显示，君子兰花药先进行长度增长，再逐渐加粗，散粉后花药逐渐萎蔫；绿蕾期花药绿色，4个裂瓣形状，花粉沟有少量花粉散出。结果表明，绿蕾期花药最适合小孢子培养取材。

关键词：君子兰；花药；发育；形态结构

中图分类号：S335.4 文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）10-0246-02

收稿日期：2015-08-28

基金项目：吉林省教育厅科研项目（编号：201205013072）。

作者简介：高巍（1974—），女，博士，讲师，主要从事园林植物育种与植物配置。E-mail：77411865@qq.com。利用花药培养获得单倍体，加倍形成纯化的自交系，可以缩短育种时间，花药培养作为单倍体育种的一种手段被广泛应用于多种植物新品种繁育[1-3]，尤其以十字花科 、茄科和禾本植物科居多[4-6]。在适宜的小孢子发育时期取材，是花药培养的关键技术之一。君子兰（Clivia miniata）具有较强的观赏价值和一定的药用价值，被广泛种植。研究君子兰不同花期花药形态和结构的发育，可以通过花药形态对应花粉发育进程，直观地选择外植体最佳接种时期，为君子兰单倍体育种奠定基础。

1材料与方法

1.1材料

试验材料来自吉林农业大学药用植物苗圃温室，选择4年及以上生大花君子兰开花植株，胜利杂交品种，正常肥水管理。

1.2试剂

FAA固定液别称福尔马林-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福尔马林[7]。

醋酸-洋红溶液的配制：在50 mL的冰醋酸中溶解0.5 g洋红，煮沸并且充分混合，向溶液中投入1个铁钉，以加强染色效果。

番红溶液的配制：将番红1.0 g溶解于100 mL 50%乙醇中。

固绿溶液的配制：固绿0.5 g溶解于100 mL 95%乙醇中。

1.3方法

花药形态的观察：从君子兰现蕾期开始，每天上午选择生长良好的代表平均发育时期的花蕾50个，花药长度和直径用游标卡尺测量，花药发育情况在体式显微镜（XYH-4）下观察，记录花药发育时期相应的形态特征，试验3次重复。

取不同花期君子兰按照以下程序进行切片制作[8]，用石蜡切片法观察花药、小孢子发育情况。

选择君子兰不同花期的花朵，去掉花被片，将花药从花丝上取下进行固定，固定液完全浸泡花药，体积不低于花药总体积的20倍。固定的同时进行抽气处理，直到花药完全沉入固定液中。对固定的花药进行脱水处理，过不同浓度梯度的乙醇，乙醇浓度分别为50%、85%、95%、100%，材料在各级乙醇中停留2 h。透明过程中材料逐级通过1/2无水乙醇+1/2二甲苯混合液和二甲苯液体中。透明过后，倒去部分二甲苯，将熔化的石蜡慢慢倒入，让石蜡代替透明剂进入花药中。37 ℃恒温箱过夜，48 h后调节温度至56 ℃，换蜡3次后进行包埋。修理蜡块成梯形，固定于小木块上，准备切片。切片厚度8 μm。明胶黏贴剂粘片，脱蜡后染色观察。

2结果与分析

2.1君子兰不同花期花药形态的变化

2.1.1君子兰花药长度与花期的关系君子兰现蕾期花药长5.89 mm，含蕾期花药长6.62 mm，含蕾期、始开期和盛开期花药长度差异不明显，说明君子兰现蕾后花药开始生长，到达含蕾期花药长度生长基本完成。凋谢期花药长度 3.91 mm，花药长度缩短可能与花药散粉后开始萎缩有关（图1）。

2.1.2君子兰花药直径与花期的关系君子兰现蕾期花药直径2.440 mm，含蕾期花药直径2.530 mm，始开期花药直径2.675 mm，花药直径在始开期达到最大，说明君子兰花药先是进行长度生长，随着花粉发育花药直径增加，待花粉散出后花药直径逐渐减小，到达凋谢期开始萎缩（图2）。

2.1.3君子兰花药的形态特征与花期的关系君子兰花药由现蕾期的淡黄色逐渐转为绿色，形态上观察花药逐渐由最初的棍棒状出现4个裂瓣形状花粉沟，达到始开期花粉沟中逐渐可见黄色花粉散出，盛开期花粉完全散出，花药被黄色花粉覆盖，衰败期花粉囊完全开裂，花粉散出并且脱落，花药逐渐萎蔫、干枯（表1）。

2.2君子兰花药解剖结构的变化

雄蕊原基最初形成一个幼小的花药原基，最外层是1层表皮细胞，表皮内是一群分裂活跃的细胞，分化形成孢原细胞[9]。君子兰花药4个角隅的细胞分裂迅速，导致花药形成4个裂瓣形状。小孢子母细胞形态与周围药壁细胞形态差异明显，小孢子母细胞体积较大，有较大的细胞核，可见清楚核仁。图3-A、图3-B显示现蕾期、含蕾期的花药，此时花粉尚未散出。

含蕾期的花药与现蕾期的花药相比，绒毡层已经退化，花药两侧的1对花粉囊之间的间隔还未解体，花粉还未散出（图3-D），花粉囊中可见单核靠边期花粉（图3-E、图3-F）。从始花期开始，花粉囊纤维层收缩，导致药室花粉囊间隔解体，花粉囊开裂，花粉散出（图3-H）。图3-C显示君子兰盛开期花药的外部形态，药室打开，已见花粉散出。

君子兰花有6个雄蕊，每个雄蕊的花药有4个花粉囊，花粉囊被药隔组织分开。君子兰的花药在显微镜下观察，成熟时呈现蝴蝶形（图3-D）。药隔位于花药中间，主要作用是分隔两侧花粉囊，药隔上可见清晰的药隔维管束（图3-G）。君子兰小孢子后期，花粉完全发育成熟，花药绒毡层细胞完全自溶，药室打开，花粉散出（图3-H、图3-I）。

3结论

君子兰花药先进行长度增长，再随着花粉发育逐渐加粗，君子兰散粉后花药萎蔫。含蕾期到始开期早期的花药绿色、出现4个裂瓣形状，花粉沟有少量花粉散出，此时的花粉处于单核靠边期，是花粉培养的最佳取样时期。

在游离花粉培养中雄核发育是独立进行的，这种脱离花药内环境的花粉培养不易成功，因此在进行单倍体培养中多选择花药作为花粉培养的哺养组织。研究花药形态与花粉发育的关系，可以通过花药形态判断花粉发育进程，确定小孢子发育时期。

参考文献：

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