三个桃品种及其芽变品种(系)的花粉粒形态研究

刘伟，董晓民，李桂祥，张安宁

(山东省果树研究所，山东 泰安 271000)

三个桃品种及其芽变品种(系)的花粉粒形态研究

刘伟，董晓民，李桂祥，张安宁

(山东省果树研究所，山东 泰安 271000)

以3个桃品种及芽变品种(系)为试材，以超红桃为对照品种，采用HITACHIE-1010型扫描电镜观察花粉粒的形态结构，研究桃品种及其变异品系花粉粒形态特征在品种演化及新品种鉴定中的规律及作用。结果表明：供试品种花粉粒均为近扁球形，等极，辐射对称，极面为三角形，三边略成弧形，赤面均为椭圆形，肥城桃花粉属N3P4C5类型，花粉外壁纹饰均为纵向复合条纹状纹饰，条纹间散生穿孔。三个品种及其芽变品系的花粉粒形态特征对比结果显示，各品种间纹饰的形态存在差异，桃品种及其芽变品系花粉粒大小的变化为不规则变化，但条脊均变窄且致密，表面纹饰由简单向复杂变化，验证了花粉粒表面纹饰由简单向复杂变化的一般规律，为品种及其芽变品种(系)的鉴定提供了孢粉学证据。

桃品种；芽变品种(系)；花粉形态

种子植物的成熟花粉特征独特，具有很强的遗传保守性和稳定性，对于分析植物亲缘关系、品种鉴定等具有重要意义[1]。果树孢粉学研究始于1977年，迄今，已在多种果树上进行了研究，包括苹果[2]、梨[3]、桃[4-8]、杏[9]、李[10]、樱桃[11]、琵琶[12]等。花粉特征的研究揭示了属间、种间、品种间的独特特征[13-16]。有关桃品种及其芽变品系花粉形态特征研究，及其在新品种鉴定中的作用尚有待于进一步考证。前人关于桃花粉形态特征研究多用自然干燥花粉为试材[4-8]，花粉失水变形，导致不能准确反映花粉特性；桃鲜样扫描电镜观察所用试验样品仅为观赏桃[8]。

本研究用3个桃品种及其芽变品系的花粉鲜样进行前处理，避免了干燥花粉失水变形导致的花粉特征不明确的缺点，在扫描电子显微镜下观察花粉形态特征，在孢粉学基础上分析、探讨桃品种及其芽变品系的形态特征变化规律及其在新品种鉴定中的作用，为孢粉学在品种鉴定中应用提供依据。

1 材料与方法

1.1材料

供试材料取自山东省果树研究所桃资源圃(表1)，绿化9号、福岛桃王、刘台肥桃3个桃品种及其各自的芽变品种(系)岱妃、福岛桃王芽变、刘台肥桃芽变为试材，以超红为对照。试验于2015年6月在山东农业大学生命科学学院电镜室进行。

1.2方法

1.2.1 花粉样品的制备 采集即将开放的花朵，立即取新鲜花药，用3%戊二醛溶液固定24 h以上，0.1 mol/L磷酸缓冲液冲洗3次，30%、50%、70%、80%、90%、100%乙醇逐级脱水，每级脱水15 min，然后醋酸异戊酯置换2次，每次10 mim。用液化CO2在HCP22型(日立公司，日本)临界点干燥仪进行干燥后取出，用导电胶带粘于样品台上，用HITACHIE-1010型离子溅射仪进行真空喷金镀膜，置于JEOL公司JSM-6610LV型扫描电镜下观测、拍照、记录。

1.2.2 电镜观察 选取有代表性的视野250×(群体形态)、2000×(个体，赤道面、极面、萌发沟、条脊、穿孔)、4000×(局部、外壁纹饰)，并分别显微拍摄。在250×(群体形态)视野下选取20个花粉测量花粉粒的花粉极轴长、赤道轴长，计算极赤比；在2000×(个体)视野下测量每品种10个花粉粒萌发沟长、萌发沟宽；在4000×(局部)视野下测量每品种10个花粉粒局部条脊宽、条脊间距、条脊密度、萌发孔、萌发孔密度，共计测量和计算指标10个。对花粉的极面、赤道面、萌发沟、条脊、外壁纹饰进行描述，描述语参照《花粉词汇表和孢子术语》和《孢粉学手册》。

1.3数据分析

采用Microsoft Excel进行统计，数据经SPSS软件标准化处理后，采用欧式距离和平均连锁法进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1花粉粒外观特征比较

供试品种(系)花粉粒外观特征见图1图版。观察结果表明，3个品种及芽变品种(系)、对照品种的花粉外部形态相似，均以单粒形式存在，等级、辐射对称；极面为三角形，三边略成弧形，赤面为椭圆形；均具有3条萌发沟(图版-极面)。

由表1可知，供试品种(系)花粉粒极轴长介于31.34～34.65 μm之间，平均极轴长33.07 μm；赤道轴大小介于38.55 ～41.89 μm之间，平均赤道轴长40.17 μm；极赤比介于0.81～0.84之间，平均极赤比为0.82。

从花粉极轴来看，刘台肥桃芽变最大，超红次之，福岛桃王芽变最小，其中刘台肥桃芽变、超红与岱妃、福岛桃王芽变差异达显著水平。从赤道轴来看，刘台肥桃芽变最大，超红次之，福岛桃王芽变最小，其中刘台肥桃芽变、超红与绿化9号、岱妃、福岛桃王芽变差异达显著水平，刘台肥桃与其他品种无显著性差异(表1)。极赤比平均值为0.82(0.81～0.84)，按照Erdtman提出的P/E比值确定花粉形状分类的方法，花粉形状为近扁球形；每品种(系)间差异均不显著，说明各个品种(系)间花粉粒形状均较规则。

从品种及其芽变品种(系)花粉粒变化看，绿化9号、福岛桃王的芽变(岱妃、福岛桃王芽变)花粉粒变小，而刘台肥桃的芽变花粉粒变大，说明芽变品种(系)花粉粒大小的变化不规则。

2.2花粉的萌发器官

供试品种(系)桃花粉粒均具3条萌发沟(图版1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、6-1、7-1)，沿极轴方向等间距环状分布，萌发沟在极端不汇合，赤道中部沟较宽，两端渐尖，萌发孔位于萌发沟中央(图版1-2、2-2、3-2、4-2、5-2、6-2、7-2)，由外沟和内孔重叠成一个盖装结构，成为孔盖，独立于外壁，纵长，椭圆形，覆不规则的脑纹状纹饰(图版1-3、2-3、3-3、4-3、5-3、6-3、7-3)，属N3P4C5类型的花粉，即3孔沟环状萌发孔。

表1 花粉粒大小

注：表中小写字母为邓肯新复极差法0.05水平的显著性标记。下同。

2.3花粉表面纹饰

供试品种(系)桃花粉粒外壁纹饰均由条脊组成，条脊弯曲走向不规则，并有穿孔散生于条脊间，为复合纹饰。由表2可见，从条脊来看，福岛桃王条脊最宽，为0.46 μm，且与其他品种(系)差异显著；超红条脊最窄，为0.26 μm。从穿孔来看，福岛桃王穿孔直径最大、密度较小，其次为绿化9号和岱妃，刘台肥桃最小，且密度最大。

在各品种与其芽变品(系)间条脊的排列方式、宽窄、密度及穿孔的大小和密度等各有特点，有的差异显著(表2)。

绿化9号与其芽变品种岱妃相比，条脊较宽，脊距较大，条脊密度较小，穿孔近圆形且较深，侧面和极面均有穿孔分布；条脊宽度、穿孔直径、穿孔密度两者间无显著性差异，脊距与条脊密度两者间差异达显著水平。绿化9号花粉粒表面纹饰纵向分布，而岱妃桃表面纹饰有少数横向交叉，符合表面纹饰由简单到复杂的一般变化规律[16]。

福岛桃王与其芽变品系福岛桃王芽变相比，福岛桃王条脊宽且浅、脊距小、条脊密度小，条脊、脊距宽、条脊密度3项指标均与福岛桃王芽变达到显著水平；穿孔直径较大，差异显著，密度差异不显著。表面纹饰走向均为纵向平行，其中福岛桃王排列较松散，分叉少，而福岛桃王芽变品系表面纹饰排列紧密，分叉较多，也符合表面纹饰由简单到复杂的一般变化规律[16]。

刘台肥桃与其芽变品系刘台肥桃芽变相比，刘台肥桃芽变条脊窄、脊距宽、密度大，条脊宽度差异达显著水平；刘台肥桃芽变穿孔直径较母本变大，而密度变小，但是差异不显著。表面纹饰走向均为纵向平行，其中刘台肥桃芽变有少量横向交错。

超红桃与其他品种(系)相比，条脊宽度最小且较深，脊距较小，密度中等，条脊宽度、脊距、条脊密度与其他个品种差异各不相同；穿孔直径较小，且穿孔密度较大，其中穿孔直径与绿化9号、岱妃、福岛桃王差异显著，穿孔密度与刘台肥桃和刘台肥桃芽变差异显著。表面纹饰走向多为纵向平行，条纹较致密，分叉多，且排列不规则，有少量横向条纹。

表2 花粉粒形态

图中1：绿化9号；2：岱妃；3：福岛桃王；4：福岛桃王芽变；5：刘台肥桃；6：刘台肥桃芽变；CK：超红。

图 X-1：群体 (250×)；图 X-2：极面观(2000×)；图X-3：萌发沟(2000×)；图X-4：外壁纹饰(4000×)

图1图版说明

3 讨论与结论

由于桃苗木市场混乱，造成同物异名、同名异物的情况屡见不鲜，严重制约了桃产业的健康可持续发展。因此，探索多样的品种鉴定技术就显得十分必要。每个品种均具有独特的花粉形态，应用扫描电镜研究花粉超微形态研究，已经成为品种鉴定和分类的重要手段之一。花粉超微形态特征主要有花粉粒大小、外观、极赤比、条脊、穿孔等。这些指标都是较为稳定的信息，能为品种之间的鉴定提供依据。利用观赏桃花粉特征进行亲缘关系研究，推测出22个观赏桃品种的亲缘关系及演化模式[8]，碧桃和垂枝碧桃的亲缘关系相对较近[13]，同物异名鉴定，认为某未知名桃品种，有可能为西庄1号桃[7]。本研究根据花粉形态的10个数量性状及花粉表面纹饰特征，明确了3个品种及其芽变品种(系)花粉粒形态特征，为品种及其芽变品系的鉴定奠定了基础；比较了3个桃品种及其芽变品种(系)的花粉形态特征的一般变化规律，认为桃品种芽变过程中花粉粒的大小变化并不符合花粉粒由大变小的一般规律，而花粉外壁纹饰的变化特点与前人的研究结论相符[16]，符合表面纹饰由简单向复杂变化的一般规律，主要表现在条脊变窄且致密，表面纹饰走向由规则的平行纵向衍生变为纵横交错的复杂纹饰。因此，可依据花粉表面纹饰特征来进行品种鉴定。

本研究从孢粉学角度入手明确了3个桃品种及其芽变品种(系)间花粉粒形态特征，并进行了对比，验证了花粉粒表面纹饰由简单到复杂变化的规律，进一步证实了花粉形态特征在品种鉴定方面的作用。为使结果更为准确，还应结合果树形态学、遗传学、细胞学、分子生物学以及生物化学等方面的研究进行全面分析。

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StudyonPollenGrainMorpholoyofThreePeachVarietiesandTheirBudMutationVarieties(Strains)

Liu Wei，Dong Xiaomin，Li Guixiang，Zhang Anning

(ShandongInstituteofPomology，Taian271000，China)

The pollen grain morphological structures of 3 peach varieties and their bud mutation varieties(strains) and Chaohong peach (CK) were observed and measured by HITACHIE-1010 type scanning electron microscope. Then the rule and effect of morphological characteristics in cultivar evolution and new cultivar identification were analyzed. The results showed that the pollen grains of all peach varieties(strains) were close flat globose, isopolar, actinomorphy, blunt-triangular polar view with 3 arc sides and elliptical equatorial view. All of the peach pollen grains belonged to the N3P4C5type. The exine surface of pollen had a lengthways and compound striate pattern with some sporadic pores. The contrast results of morphological characteristics showed that there was difference in exine ornamentation morphology among all peach varieties(strains). The pollen grain size had irregular evolution, but the vallate all were narrower and more pyknotic, and the exine ornamentations all were evolved from simple to complex. This study could provide references for the identification of peach variety and its bud mutation strain.

Peach variety; Bud mutation variety(strain); Pollen morphology

S662.101

A

1001-4942(2017)10-0041-05

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.009

2017-05-31

山东省农业科学院青年科研基金项目(2014QNM52)；山东省名优稀果品高档化与标准化生产关键技术研究(2014CXZ04)

刘伟(1984—)，男，助理研究员，研究方向：桃新品种选育及栽培。E-mail：lw124501@126.com

张安宁(1974—)，男，副研究员，研究方向：水果育种和果树设施栽培与推广。E-mail：zan_hope@163.com