万寿菊雌雄配子体及杂交胚发育过程研究

【作者】 张华丽； 赵剑颖； 董爱香； 辛海波； 关雪莲；

【机构】 北京市园林科学研究院绿化植物育种北京市重点实验室； 北京农学院园林学院；

【摘要】 杂交育种是万寿菊(Tagetes erecta L.)育种的主要方法,但个别母本杂交育种结实率较低,限制了其在育种中的应用。关于万寿菊某些品种的生殖器官的发生与发育和传粉生物学方面的研究已见报道,但有关万寿菊杂交亲本的雌雄配子体发育及杂交胚胎发育的过程还缺乏详细的研究。因此,有必要研究万寿菊雌雄配子体发育和杂交胚发育进程、万寿菊结实率的影响因素,探讨提高杂交育种结实率的方法与途径。以收集的万寿菊亲本为试验材料。其中以万寿菊自交系‘V-01’作为小孢子发生和雄配子体发育的观察材料;以万寿菊雄性不育系‘S-17-06-29’作为大孢子发生和雌配子体发育的观察材料;以杂交组合‘S-17-06-29’בV-01’作为观察双受精和杂交胚胎发育的材料。采用石蜡切片法和显微镜观察配子发生、配子体发育、双受精和杂交胚发育过程;采用子房整体透明法观察杂交胚胎的发育;采用扫描电子显微镜观察花粉的外部形态。万寿菊‘V-01’小孢子的孢原细胞为多细胞起源。小孢子孢原发育为小孢子母细胞后,经减数分裂形成四面体型的四分体,其胞质分裂为同时型。小孢子经历单核中期、单核靠边期、二细胞期和三细胞期发育为成熟的三细胞花粉粒。花药的绒毡层为变形绒毡层。在小孢子发育过程中出现了一些大的空壳花粉。万寿菊‘S-17-06-29’大孢子的孢原细胞发生于珠心表皮下,为单细胞起源。孢原细胞直接分化发育为大孢子母细胞;大孢子母细胞经减数分裂形成4个呈直线排列的大孢子,其中只有靠近珠孔端的1个大孢子发育为功能大孢子,其余3个大孢子退化消失;胚囊发育类型为蓼型、有珠被绒毡层。万寿菊‘S-17-06-29’בV-01’的双受精过程通常是花粉管穿过已经退化的助细胞进入胚囊,然后释放2个精子。次生极核先于卵细胞与精子融合。万寿菊的杂交胚胎经历了二细胞原胚、T-形四细胞原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚等时期,最后发育为双子叶成熟胚。胚胎发育属紫菀型。万寿菊的胚乳发育类型为核型胚乳,有初生胚乳核停止发育导致胚胎败育的异常现象。万寿菊亲本的配子体和珠被绒毡层及杂交后胚乳的异常发育可能是造成杂交结实率较低的原因。更多还原