磨盘柿败育杂种胚胎发育的细胞学特征

摘 要：为揭示磨盘柿杂种败育的细胞学机制，采用常规石蜡切片法观察了磨盘柿正常杂种及早期和晚期败育型杂种的胚胎发育过程。结果表明，正常杂种的胚在授粉后35、40、45、55 d依次发育至球形期、心形期、鱼雷期和子叶期；与正常杂种相比，早期败育型杂种的初生胚乳核分裂出现异常，多数胚最终只能发育至球形早期；晚期败育型杂种的胚乳没有明显的异常现象，但胚发育滞后，且着生位置偏离珠孔。呈横生或斜生状态；2种败育杂种在种形异常之前胚基本正常，可望借助胚挽救手段分别于授粉后30一40 d及60—70 d进行离体培养获得F₁杂种。

关键词：磨盘柿；杂种；胚；胚乳；败育

中图分类号：$665.2 文献标识码：A

文章编号：1009-9980(2007)05-630-04

磨盘柿(Diospyros kaki Thunh．‘Mopanshi’)是目前我国北方地区尤其是柿栽培北限地区的第1主栽无核涩柿品种，在品质与抗性方面具有明显的优势，近年作为母本在柿的杂交育种研究中得到应用。但多年的杂交实践表明，其杂种在发育过程中败育率极高，需要借助胚挽救手段才能获得足量的杂种后代。另外，我国拥有很多的无核涩柿品种，据《中国果树志·柿卷》记载的963个柿品种中，无核或少核品种多达158个，分布在中同各地的柿良种资源更是以单性结实强的无核涩柿品种占绝对优势。

我们对磨盘柿正常及异常杂种的胚胎发育进行观察，揭示异常杂种的胚胎细胞学异常表现。旨在对磨盘柿杂种败育的成因进行探讨，估测早期败育杂种挽救的可操作性，为实施胚挽救的具体时期及取果量提供依据，同时为我国其它类似涩柿的育种提供参考。

1　材料和方法

试验于2005年进行。以北京昌平区燕南果树种植园的8年生磨盘柿为试材。杂交时以西村早生为父本。

花后3、6、9、12、15 d分别取未授粉的果实，每次20个，剥取胚珠，固定制片，确定胚囊正常退化的时间。

花后20 d内每3 d、花后20V～发60 d内，每5 d取授粉果实，每次30个，剥取胚珠，区分发育状况(正常发育、早期败育、胚部异常突起)分别用FAA固定，常规石蜡切片，铁矾一苏木精染色，固绿复染，在光学显微镜下观察并照相。

2　结果与分析

2．1磨盘柿正常杂种的胚胎发育

磨盘柿的杂种胚紧靠种子的脐部并为胚乳所包围，胚的发育属茄型，经过合子、多细胞原胚、球形胚、心形胚、鱼雷形胚、子叶胚各期。受精卵细胞形成的合子经多次分裂，在花后20 d左右形成多细胞原胚；花后30 d形成有胚柄的早期球形原胚：花后35d和40 d发育成为球形胚和心形胚：花后45 d，子叶原基继续伸长，形成鱼雷形胚；花后55 d形成子叶形胚，此时子叶细长，对称排列，胚根较宽，胚柄消失，胚已接近成熟(图版Al～A4)。

胚乳发育为核型，次生核受精后形成初生胚乳核，分裂迅速。在花后15 d时，受精的胚囊体积已扩大数10倍，其中具有大量的游离核；在花后25 d，游离核开始向胚乳细胞转变。从球形原胚早期开始。胚乳不断从胚囊珠孔区向合点端和从外向内形成胚乳细胞壁，但此时胚乳细胞的排列较松。至子叶胚期，胚乳组织发育基本完成，此时的胚乳细胞从外到内由小而大，排列较为紧密。

2．2磨盘柿异常杂种的胚胎发育

在磨盘柿杂种胚胎的早期发育过程中，最明显的异常是初生胚乳核分裂异常。早期败育型的杂种，胚乳较同期正常杂种的发育差。在花后25 d时可见到胚乳核，但形成的游离核偏少；花后35 d，胚胎的发育已明显受阻，胚发育迟缓，当正常杂种的胚处于球形期时，早期败育型杂种的胚仍处于球形早期，胚珠从外观上明显瘦小：花后40 d时只看到部分胚乳，个别的已观察不到胚的存在(图版-BI～B4)。

磨盘柿晚期败育型的杂种，即珠孔端有异常突起的杂种，其胚和胚乳在生长的前期未有明显的异常现象，但自球形早期开始，可观察到种胚的着生位置偏斜，生长方向偏离了珠孔的位置，胚体偏长，严重的胚已突出种皮，导致种子褐变和腐烂。这些胚虽然发育稍有滞后，但通常都能发育至子叶期，胚乳也未见明显的异常现象(图版-C1～C4)。

3　讨论

胚和胚乳同是双受精的产物，但在刚受精的胚囊中，通常只有很少的营养物质，胚乳总是先于胚发育，只有当胚乳发育达到相当的程度，合子经过了数天至几周的休眠后才分裂，这说明胚的生长对胚乳的依赖性关系，2者正常生长需要协调的相互关系，当胚乳发育不全或停止生长就会使种子大小发生变化。钟云等在对柿胚胎的发育进程进行研究时，曾观察到合子及初生胚乳核的分裂异常现象。而在我们的研究中磨盘柿早期败育杂种在花后25 d时形成的游离核偏少，表明其胚乳的游离核分裂不正常，导致多数胚最终只能发育至球形早期，这一细胞学特征再次印证了这一协调关系的存在。这种因胚乳早期发育不良而导致的种子败育在日本柿的多个品种(富有、前川次郎、西村早生、平核无、刀根早生)中也有报道。但不同的是，这几个品种在染色体数目及结实特性方面与磨盘柿明显不同，富有、前川次郎、西村早生均为六倍体的有核甜柿，平核无、刀根早生为九倍体的无核涩柿，而磨盘柿是六倍体的无核涩柿，不同背景材料的异同性表现说明，胚乳退化引发柿属植物杂种败育具有普遍性，但不同品种的败育机制可能有所不同。

磨盘柿晚期败育型杂种在其它品种中未有报道，我们对败育成因的揭示尚属首次。虽然胚着生位置偏斜的细胞学特征与外观上表现的脐部突起看似有一定的联系。但不足以表明其与形成晚期败育杂种之间的直接关系。另外，我们对磨盘柿胚囊的发育研究表明，特有的珠被异常现象也与异常突起的出现有关(另文发表)，2者在败育发生中的作用及其与杂种败育关联度的确定还需要进一步的实验证据。

4　结 论

对于磨盘柿的早期败育型杂种，游离核分裂不正常是导致胚乳停长的主要原因，杂种在败育前其种胚大多数都可发育至球形早期。磨盘柿的2类败育杂种在外观异常形态表现之初，其胚的发育基本正常，因而可以在此时实施挽救。结合杂种外观异常与内部细胞学观察，可以确定两类败育杂种的挽救时期分别在花后30～40 d和60～70 d。