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本研究首次从散粉情况、花粉活力、柱头可受性、花粉管生长特征、胚胎发育解剖观察以及胚胎发育中内源激素变化等方面,系统研究了‘大五星’枇杷的雌雄性器官育性和胚胎发育过程,探明了胚败育及退化种子产生的胚胎学及激素变化基础。在形态学调查的基础上,采用ISSR分子标记技术对‘大五星’、‘龙泉1号’、‘龙泉5号’3个栽培品种及其退化种子株系进行遗传多样性分析。主要研究结果如下:1.‘大五星’枇杷雌雄性器官的育性检测雌雄性器官的育性检测表明(1)‘大五星’品种花药较大而饱满,开花当日多数花药能纵裂散粉。花粉量很多,畸形花粉少。开花2~4d花粉具较高活力,同时柱头具强可受性。表明‘大五星’枇杷在花期内雌雄性器官的育性强弱具有同步性,利于自然授粉结实。(2)自然授粉后,花粉粒在柱头上萌发主要集中在开花2~4d;开花5d约有90%花柱的柱头上有萌发的花粉粒;柱头具可受性的持续时间长约7d。同一花蕾中不同的花柱,柱头花粉原位萌发时间不一致,多数相差2~3d。(3)自然授粉后多数花粉管能生长到花柱上部,仅30%的花粉管能够生长至花柱基部;近85%的胚珠中发现有花粉管,但花粉管在胚珠中弯曲生长或沿珠被生长的现象严重,表明自然条件下授粉,‘大五星’枇杷表现出一定的受精前障碍。(4)‘大五星’异花授粉后花粉在柱头上水合萌发优于自花授粉,并且异花授粉后花柱上部、中部、基部的花粉管量与萌发花粉的比率都显著高于自花授粉。自花授粉后花柱上部的花粉管量与萌发花粉的比率都极显著高于花柱中部以及基部,但异花授粉后花柱上部、中部及基部间的花粉管量差异不显著。有花粉管的胚珠比率在自花、异花授粉间差异不显著,但异花授粉后花粉管生长正常的胚珠比率显著高于自花授粉。‘大五星’枇杷表现出一定的自交不亲和性,花柱中部与珠孔处为自交不亲和性表现的关键部位。2.‘大五星’枇杷的胚胎发育解剖结构观察表明:(1)‘大五星’枇杷胚珠为倒生胚珠,蓼型胚囊和核型胚乳。(2)花蕾中多数胚珠能正常受精发育至球形胚和心形胚阶段,部分胚经鱼雷胚阶段发育为成熟子叶胚。胚乳细胞在大球胚阶段形成,在小鱼雷胚阶段解体。(3)开花14d~23d,胚珠中可见合子、2-细胞原胚、T-形原胚、多细胞原胚、小球胚及扩散至珠孔端的胚乳核。开花29~48d,多数胚发育为大球胚和胚乳细胞,早受精的胚已发育为小心形胚阶段;而未受精胚珠的雌性生殖器解体成空胚囊。开花53~64d时,胚胎发育旺盛,胚珠中可见大球胚、鱼雷胚、小子叶胚及成熟种胚。(4)开花90~120d,果实进入膨大初期(纵径为1.667cm~2.209cm、横径为1.432cm~1.904cm),果实中3~4枚成熟子叶胚继续发育为饱满大粒种胚;约3枚胚珠因未受精发生珠心、胚囊解体,最终形成完全退化种子;另约3枚受精胚珠发育至球胚、心形胚及鱼雷胚阶段,但胚囊内胚乳细胞和珠心组织提前解体导致其无法继续发育,至果实成熟时形成高度败育的种子;此期发育至小子叶胚阶段的胚,部分能继续发育为成熟种胚,但因养分及激素竞争处于弱势,子叶长度和厚度均明显小于正常的种胚,形成中度退化种子(即退化种子)。开花64~90d,是影响受精胚胎能否继续发育的关键时期。3.胚胎发育过程中的内源激素变化果实发育早期果肉与胚珠内源激素水平的变化及激素间的平衡(比值)作用分析表明:(1)开花当天至花后20d,胚珠中IAA、ZR、iPA与GA3的含量都较高,并都分别出现了一次高峰,有利于授粉、受精及坐果;花后35d~80d,果肉IAA、ZR与GA3的含量及其与ABA的比值均极显著高于胚珠,有利于幼果发育。(2)幼果发育过程中,果肉IAA/GA3与IAA/(ZR+iPA)的比值在花后35d、60d出现较高的波峰,其它时期变化不大,并保持较低水平;而生长类激素与ABA的比值保持较高水平,表明调控果实早期发育的主要因子是激素间的平衡而非单一激素种类。(3)胚珠发育过程中,胚珠中IAA/GA3与IAA/(ZR+iPA)的比值在开花当天至花后20d较高,而花后35~80d大胚珠中的比值较低。但小胚珠中IAA/GA3与IAA/(ZR+iPA)的比值则缓慢上升,至花后80d高于大、中胚珠。同时,小胚珠ABA的含量极显著高于大胚珠与中胚珠,而解剖观察结果证实此期为胚败育的关键时期,表明影响枇杷胚珠受精及原胚发育(花后20d)的主要激素是IAA;促进胚胎细胞继续分裂、分化直至发育为成熟胚的主要激素为GA3、ZR与iPA;IAA/GA3与IAA/(ZR+iPA)的比值高于某一适宜值则抑制胚胎发育,高含量与高比例的ABA可能在枇杷胚败育中起主导作用。4.退化种子株系的分子遗传多样性ISSR标记技术对‘大五星’、‘龙泉1号’与‘龙泉5号’3个亲本及59份退化种子株系的多样性分析结果表明,18条ISSR引物在62份供试材料中共扩增出324条带,其中310条多态性带,多态性比率为95.7%,18条引物在62份枇杷材料的平均有效等位基因数、平均Nei’s基因多样性指数和平均Shannon信息指数分别为1.5654、0.3249和0.5283。ISSR分析结果进一步表明,枇杷退化种子株系具有丰富的遗传物质基础以及高度复杂的遗传背景。