有性生殖是植物生活史中最关键的环节,也是人们一直关注的研究热点。其研究涉及较多的学科领域,主要包含授粉、受精、胚胎发育等一系列重要事件。塔罗科血橙新系是由中国农科院柑橘研究所从意大利品种塔罗科血橙实生苗珠心系后代中选育出来的优变无性系,具有无核、果大、晚熟、质优、抗寒等特点。目前基于该品种的相关研究报道较少,仅有少量关于栽培技术的研究,其有性生殖相关的研究尚属空白；而偶然的研究发现,塔罗科血橙新系人工自交能产生较多的种子,这与天然自交的结果有极大的差异。因此,揭示其有性生殖过程、探明其无核机理,将对塔罗科血橙新系乃至柑橘生殖生物学的相关研究都有重要的科学意义,也对无核新系的生产实践有重要的参考意义。本研究以塔罗科血橙新系为试材,通过雌雄配子发育、授粉受精过程及杂种后代鉴定等研究,以揭示其有性生殖过程及无核机理。其主要的研究结果如下：通过连续石蜡切片,对塔罗科血橙新系花药的发育进行观察。结果表明：塔罗科血橙新系的花药呈蝶形,具有4个花粉囊,药室由内到外分为绒毡层(1-2层细胞)、药室内壁(单层细胞)和中层(2-3层细胞)3层组织构成,囊壁外由单层的表皮层细胞包裹。在花药发育的过程中,存在绒毡层退化延迟和退化不彻底；部分单核期小孢子无法发育到双核期；少数小孢子超前发育成成熟花粉等异常现象,这些异常现象影响到小孢子成熟的过程。利用改良小孢子涂片法对塔罗科血橙新系小孢子母细胞减数分裂的过程进行了观察。结果表明：减数分裂过程中存在的大量的异常情况,双线期和终变期存在单价体(63.93%)、三价体(21.46%)和多价体(26.94%)等联会异常；中期Ⅰ存在染色体落后(13.27%)；后期Ⅰ存在染色体落后(1.78%)、不均等分裂(8.28%)和染色体桥(12.72%)；末Ⅰ存在不均等分裂(4.63%)和染色体落后(1.85%)；中Ⅱ存在染色体落后(4.17%)；四分体时期存在二分体(2.99%)和三分体(5.79%)。同时还发现多倍化细胞分裂的少数过程,并发现在多倍化的细胞中期存在联会的异常现象。在诸多异常的现象中,联会异常的高频出现,甚至无法观察到正常联会的9对二价体的现象最为突出,并且推断染色体联会异常是导致塔罗科血橙新系花粉低育性的主要原因。对小孢子的发育过程观察表明,塔罗科血橙新系雄性配子可以完成整个发育过程形成成熟的花粉粒,并最终在花粉管中形成2个精细胞。通过扫描电子显微镜对塔罗科血橙新系的成熟花粉扫描观察发现,正常的花粉成长球形或近圆形,长圆形花粉大小约为27μm×19μm；近圆形花粉大小约为25μm×23μm。具有4条萌发沟,极面观4瓣裂圆形,见4沟和孔；赤道面观呈长圆形或近圆形,见1-2沟和孔,沟狭长,中部可见突出的孔膜；沟长约为18μm表面具细网装纹饰,网眼呈圆形,较浅且大小不一；网脊平宽光滑。根据埃尔德曼的NPC分类系统,塔罗科血橙新系属于N4P4C5型。同时还发现存在大量的畸形花粉(48.3%),并将畸形花粉归结为萌发沟分布异常、表面不均等塌陷、碗碟形和杨桃形4种类型。并推测这是前期发育异常所致。通过去壁低渗-火焰干燥法制片确定塔罗科血橙新系体细胞为二倍体(2n=2x=18),表明其无核非倍性所致；且进一步利用流式细胞术对其花粉相对DNA含量测定发现,相对DNA含量与对照均呈正态分布,含量曲线基本一致,表明塔罗科血橙新系所产生花粉多为n配子,而其无核不全由异常雄配子造成。塔罗科血橙新系平均单个花药的花粉含量为1.24×104粒,按照每朵花22-24个花药计算,每朵花有2.7×105-3.0×105粒花粉,相对较低。通过12-KI染色其活力为36.8%,而离体萌发率为0.61%,也即每朵花有萌发力的花粉仅为1664.08-1815.36,显著低于其他有核的品种,属于低育型的花粉。推测花粉活力低下是塔罗科血橙新系无核原因之一。通过连续石蜡切片,对塔罗科血橙新系胚囊观察发现,塔罗科血橙新系的子房分为10-11个心室,每室内有4-6个胚珠分两排纵向平行排列倒生于心室内。成熟的胚珠呈蓼型,由株柄、珠心、胚囊和两层珠被构成。此外塔罗科血橙新系的成熟子房中,有胚囊退化现象发生,推测部分雌配子的败育也是塔罗科血橙新系无核原因之一通过塔罗科血橙新系花药开裂和花柱粘液的观察,发现花药在开花1天后才有部分花药开裂释放花粉；柱头在开花前2天至开花当天具有较高的可授性,而1天后就表现出较明显风干迹象,可授性降低；此外,通过花粉原位萌发试验观察发现,人工授粉的柱头上萌发的花粉量远高于天然授粉；而其人工自交和杂交后,其花粉在授粉后2d均可以完成穿柱过程。表明塔罗科血橙新系的花粉育性虽然较低,但是具有完成授粉受精过程的潜力。此外,对塔罗科血橙新系自然授粉和人工授粉发现,自然授粉的塔罗科血橙新系单个果实平均种子数为0.33粒,表现出了较好的无核形状；但是在进行人工自交或杂交授粉时,单果平均种子数为4粒以上。由此推断,自然授粉状况下,花药开裂迟而柱头粘液风干较快使可授性降低,是影响人工授粉和天然授粉种子产生数量差异的原因之一,也是塔罗科血橙新系无核的重要原因。综上所述,塔罗科血橙新系雌、雄配子在发育过程中均有异常,且均在一定程度上影响着的有性生殖过程,但是塔罗科血橙新系无核主要是由于自然授粉过程中柱头粘液风干较快且花药开裂较慢导致有性过程受阻造成的。另外杂交后代中还发现了3株三倍体植株,其成因尚需进一步研究。