番木瓜胚胎發(fā)育與雜交敗育的研究_雜交合子-論文網(wǎng)

1、番木瓜胚胎發(fā)育與雜交敗育的研究_雜交合子-論文網(wǎng)論文摘要：在番木瓜“夏威夷”品種自交中，合子經(jīng)過短暫休眠期后發(fā)育為原胚，在經(jīng)歷球形胚、魚雷形胚和子葉形胚后發(fā)育為成熟胚；初生胚乳核無休眠期，其分裂先于合子，胚乳類型為細(xì)胞型。在以 “夏威夷”品種為母本，“嶺南”和“穗中紅”品種為父本的雜交中，產(chǎn)生的種子嚴(yán)重?cái)∮?。敗育的主要原因可以歸結(jié)為兩方面，一是雄配子與中央細(xì)胞受精不親和進(jìn)而導(dǎo)致沒有胚乳的發(fā)育和出現(xiàn)；二是雜交合子發(fā)育不良最終導(dǎo)致胚胎敗育。本研究認(rèn)為，胚乳從頭到尾的缺失是導(dǎo)致雜交合子敗育的主要因素，胚和胚乳的雙雙敗育最終導(dǎo)致無法形成有生命力的種子，而種子僅剩下最外圍的兩層種皮。論文關(guān)鍵詞：番木瓜,

2、敗育,雜交合子,胚胎,胚乳引言番木瓜的種子生產(chǎn)在番木瓜栽培中占有重要地位，栽培當(dāng)年就可以開花結(jié)果，并且具有生長(zhǎng)快、結(jié)果早、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、周年上市等優(yōu)點(diǎn)，這就使得種子繁殖與莖尖培養(yǎng)、扦插和體細(xì)胞發(fā)生途徑等繁殖方式相比有簡(jiǎn)單、成本低、便捷等優(yōu)點(diǎn)。此外番木瓜株性比較復(fù)雜，存在雄株、雌株和兩性株，自然變異大。通過種間雜交育種可以保持番木瓜的雜種優(yōu)勢(shì)，避免自然變異影響番木瓜品質(zhì)的穩(wěn)定性，這是選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病品種的重要途徑。因此通過雜交育種進(jìn)而得到大量的高質(zhì)量番木瓜種子是番木瓜豐產(chǎn)的一條理想之路，但在實(shí)際的雜交生產(chǎn)過程中常常出現(xiàn)高度敗育的現(xiàn)象。無論是自交還是雜交，種子的形成都與胚胎發(fā)育密不可分的，而

3、目前尚未見到關(guān)于這方面的報(bào)道。本研究現(xiàn)著眼于此，將對(duì)番木瓜正常種子和敗育種子的胚胎發(fā)育進(jìn)行研究，以期為今后的雜交育種工作提供相關(guān)的理論依據(jù)。2材料和方法材料采自廣州仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院農(nóng)場(chǎng)，供試植株為一年生。9月至10月上午9點(diǎn)至10點(diǎn)采樣，取不同發(fā)育時(shí)期的子房，并且分為兩類，一類是“夏威夷”品種內(nèi)自交后的子房；另一類則是以“夏威夷”為母本，“嶺南”和“穗中紅”品種為父本進(jìn)行雜交而得到的子房。取下后立即用FAA固定液固定。所有材料全部采用石蠟制片法制成永久片，鐵礬蘇木精整染，切片厚度1012m。Nikon攝影顯微鏡觀察拍照。3結(jié)果與分析在所選的“夏威夷”、“嶺南”和“穗中紅”三個(gè)番木瓜品種當(dāng)中，它

4、們的雌配子體發(fā)育均是正常的，功能大孢子經(jīng)過三次有絲分裂后形成八核胚囊，其中珠孔端的一個(gè)核和合點(diǎn)端的一個(gè)核同時(shí)向胚囊中央移動(dòng)，并且相互緊貼靠攏；珠孔端的另3個(gè)核此時(shí)還沒有形態(tài)上的顯著變化；合點(diǎn)端的3個(gè)核形成反足細(xì)胞（圖1）。接著，珠孔端的3個(gè)核發(fā)育成一個(gè)體積較大的卵細(xì)胞和兩個(gè)體積較小的助細(xì)胞，形成卵器；中間相互靠攏的兩個(gè)核形成極核，并融合成一個(gè)中央細(xì)胞；3個(gè)反足細(xì)胞是短命的，往往過早地就會(huì)解體消失，在合點(diǎn)端能隱約看到其退化的細(xì)胞痕跡（圖2）。成熟的胚囊在受精之前往往還會(huì)繼續(xù)發(fā)生一些變化。中央細(xì)胞的兩個(gè)極核逐漸地融合成一個(gè)次生核，并出現(xiàn)多個(gè)核仁，此時(shí)胚囊的長(zhǎng)度也有所縮短，次生核的位置隨之由中央變至

5、了合點(diǎn)端（圖3）。卵細(xì)胞在受精前一直為圓形，體積比中央細(xì)胞小，液泡比較明顯，并把細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)擠靠在細(xì)胞的邊緣。（圖2,3）。3.1自交種子的胚胎發(fā)育在“夏威夷”品種內(nèi)的自交種子中，合子形成以后要經(jīng)歷一個(gè)較短的休眠期才進(jìn)行分裂。休眠期的合子與未受精的卵細(xì)胞明顯不同，體積比未受精的卵細(xì)胞稍大，形狀由圓形變成橢圓形，細(xì)胞的液泡明顯減小，細(xì)胞質(zhì)變得十分濃厚（圖4，5）。短暫休眠之后，合子便分裂為兩個(gè)細(xì)胞，形成2細(xì)胞原胚，近珠孔端的為基細(xì)胞，遠(yuǎn)離珠孔端的為頂細(xì)胞。這兩個(gè)細(xì)胞在形態(tài)上無顯著差異，細(xì)胞質(zhì)均十分濃厚，核仁大而明顯（圖6）。此時(shí)，周圍的珠心組織變得更加稀疏，彼此分離呈條狀，并且相繼解體退化（圖

6、6）。基細(xì)胞常膨大成泡狀不再分裂或只分裂幾次形成胚柄，頂細(xì)胞則經(jīng)過多次的橫向分裂和縱向分裂形成球形原胚（圖7）。球形原胚繼續(xù)分裂、增大和分化，形成魚雷形胚（圖8）。魚雷形胚繼續(xù)分裂，形成了成熟的子葉形胚（圖9）。胚柄在胚體的發(fā)育過程中會(huì)退化，至胚體發(fā)育成熟時(shí)，已觀察不到胚柄的存在。胚乳沒有休眠期，它的分裂先于胚胎，在次生核與精細(xì)胞結(jié)合形成初生胚乳核后隨即就開始進(jìn)行，每次分裂細(xì)胞質(zhì)都隨核的分裂而分裂產(chǎn)生細(xì)胞壁，成為多細(xì)胞結(jié)構(gòu)，胚乳類型屬細(xì)胞型胚乳（圖5）。胚乳為胚的發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)，但并不會(huì)因此而全部被胚所吸收利用，胚乳的分裂能一直貫穿胚胎發(fā)育的始終，最后形成含有豐富內(nèi)含物的組織充滿著整個(gè)種子（圖8

7、,9）。3.2雜交種子的敗育在“夏威夷”品種的自交實(shí)驗(yàn)中觀察到了胚和胚乳的正常發(fā)育，形成飽滿的正常種子。在以“夏威夷”為母本，“嶺南”和“穗中紅”為父本的兩個(gè)雜交組合中，種子的敗育率均在90以上。敗育的種子與正常的種子在大小上基本無差異，敗育的種子假種皮薄且十分不明顯，外種皮顏色極淡，呈白色或淡黃色，內(nèi)外種皮也均有革質(zhì)層；而正常種子假種皮厚且十分明顯，外種皮呈黑色或紅褐色。從實(shí)驗(yàn)觀察來看，以“夏威夷”為母本，“嶺南”和“穗中紅”為父本的雜交組合中，大多數(shù)雜交的合子在經(jīng)過休眠期后，細(xì)胞由圓形逐漸拉伸為橢圓形，細(xì)胞質(zhì)液泡化程度顯著增高，形成45個(gè)較大的液泡占據(jù)了整個(gè)細(xì)胞體積的四分之三左右，細(xì)胞核不明顯（圖10）。此時(shí)的合子明顯停滯發(fā)育，它不會(huì)進(jìn)行胞質(zhì)分裂形成2細(xì)胞原胚，最終逐步退化萎縮，僅留有模糊的痕跡（圖11）。中央極核細(xì)胞和精細(xì)胞未見融合，沒有觀察到初生胚乳核的分裂和胚乳的發(fā)育。所以，在胚和胚乳異常發(fā)育的情況下，種子最后嚴(yán)重?cái)∮赏庵羶?nèi)依次僅能觀察到假種皮、外種皮革質(zhì)