荞麦(Fagopyrum esculentMonch.)营养丰富,富含黄酮等生物活性物质,是21世纪营养保健资源。甜荞是荞麦的两个栽培种之一,其生育期短,适应性强,耐旱耐瘠,能有效利用光、热资源等特点,在我国粮食作物中虽属小宗作物,是很好的救灾填闲作物和干旱半干旱地区重要的粮食和经济作物。甜荞的自交不亲和性及其异花授粉特性导致其结实率低,是影响其产量的重要因素。自交不亲和性是很多植物中都普遍存在的一种现象,白菜、油菜和甘蓝等作物的自交不亲和性研究表明,由于S位点的基因控制,产生了花粉与柱头的识别或不识别作用,导致花粉在柱头上萌发异常,或者花粉管在花柱中的伸长被抑制,或者精子和卵子不能结合无法完成受精的过程,从而不能结实。甜荞有同型花和异型花,同型花常见于野生种中。栽培甜荞均为异型花,包括两个类型,即长花柱和短花柱,研究业已表明同类型花间授粉不结实,只有异类型间授粉才能结实。即自交或同类型花杂交不亲和。本研究以同型花品种和异型花品种为试验材料,研究了同型花自交和杂交、异型花的同类型花和异类型花之间杂交以及同型花与异型花之间的杂交的结实性,利用荧光显微技术观察了不同的杂交组合授粉受精后在不同时间段内花粉的发育情况,旨在探讨甜荞结实及花粉发育规律,从而明确甜荞自交不亲和性机理。研究得出的主要结论如下:(1)甜荞同型花品种自交和杂交结实,结实率高,花粉管发育正常。(2)异型花的异类型花之间杂交结实,并且同品种的异类型花之间杂交结实率高于异品种的异类型花之间杂交结实率,而且以长花柱为母本杂交结实率高于以短花柱为母本的杂交结实率;荧光显微显示花粉管发育正常。(3)异型花品种的同类型花自交及杂交均不结实或结实率很低,少量的结实发生在长花柱自交或长花柱与长花柱杂交之间。花粉管发育在长花柱之间与短花柱之间表现不同:短花柱之间杂交花粉萌发,但花粉管不伸长,即抑制部位在柱头;长花柱之间杂交花粉管萌发并伸长,但大约伸长到花柱的2/3处停止伸长,即抑制部位是在花柱的约2/3处(授粉后1h至1.5h之间)。(4)异型花品种与同型花品种的杂交,以长花柱短雄蕊作为母本杂交能够结实,而以短花柱长雄蕊型作为母本时基本不结实。花粉管的发育也显示,以短花柱长雄蕊型作为母本与同型花杂交,花粉萌发,但花粉管停留在柱头没有伸长;而以长花柱短雄蕊型作为母本与同型花杂交,花粉管发育正常。(5)花粉管发育的规律是:短花柱与短花柱杂交和短花柱与同型花品种杂交,花粉萌发但花粉管不伸长;异类型花和人工杂交的同型花授粉后花粉管发育最快,授粉后0.5h花粉管伸长到了花柱的大致2/3处,1.5h伸长到了接近珠孔的位置;其次是长花柱与长花柱杂交和自然授粉条件下同型花品种之间杂交,授粉后0.5h花粉管大致伸长到了花柱的1/2处,1.5h花粉管伸长到了花柱的大致2/3处,但此时长花柱与长花柱杂交的花粉管停止伸长,自然授粉条件下同型花的花粉管继续伸长,在2-2.5h花粉管开始接近珠孔;花粉管伸长最慢是长花柱与同型花品种杂交,授粉后0.5h花粉管大致伸长到了花柱的1/4处,1.5h花粉管伸长到了花柱的大致2/3处,但最终能够通过珠孔进入胚囊受精结实。