园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (10): 2666-2676.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0788
张钰1,2, 耿喜宁2, 彭朝凤2,3, 李美育2, 齐帅征2, 杨英军1,*(
), 程世平2,*(
)
收稿日期:2024-11-24
修回日期:2025-06-27
出版日期:2025-10-25
发布日期:2025-10-28
通讯作者:
基金资助:
ZHANG Yu1,2, GENG Xining2, PENG Chaofeng2,3, LI Meiyu2, QI Shuaizheng2, YANG Yingjun1,*(
), CHENG Shiping2,*(
)
Received:2024-11-24
Revised:2025-06-27
Published:2025-10-25
Online:2025-10-28
摘要:
以粗糠树(Ehretia macrophylla)花蕾为试验材料,探究粗糠树小孢子减数分裂进程和高温诱导产生2n花粉的最佳条件,建立适宜的花粉染色体加倍技术体系。将剥离的粗糠树花药滴加醋酸洋红并放置于显微镜下观察其减数分裂进程,在明确花粉母细胞减数分裂进程的基础上,对处于减数分裂前期的花蕾进行38、40、42 ℃高温处理4 h。结果发现,粗糠树花粉母细胞减数分裂进程大部分集中在花蕾纵径2.0 ~ 4.0 mm时,存在明显的不同步性。当花蕾纵径长度介于2.0 ~ 3.0 mm时,76.5%花蕾处于减数分裂前期Ⅰ,当花蕾纵径长度介于3.6 ~ 4.0 mm,减数分裂进程基本结束,这表明花蕾纵径长度与花粉母细胞减数分裂具有明显的相关性;当花蕾纵径介于2.6 ~ 3.0 mm(处于粗线期至双线期时)42 ℃处理4 h,可得到高比率(15.14%)的2n花粉。
张钰, 耿喜宁, 彭朝凤, 李美育, 齐帅征, 杨英军, 程世平. 高温诱导粗糠树花粉染色体加倍技术研究[J]. 园艺学报, 2025, 52(10): 2666-2676.
ZHANG Yu, GENG Xining, PENG Chaofeng, LI Meiyu, QI Shuaizheng, YANG Yingjun, CHENG Shiping. Pollen Chromosome Doubling of Ehretia macrophylla Induced by High Temperature[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(10): 2666-2676.
图1 粗糠树花粉母细胞减数分裂进程 A:孢母细胞;B:细线期;C:粗线期;D:双线期;E:终变期;F、G:中期 Ⅰ;H:后期Ⅰ;I、J:末期Ⅰ;K:中期 Ⅱ;L、M:后期Ⅱ;N:末期 Ⅱ;O:四分体;P:小孢子
Fig. 1 The meiosis process of pollen mother cells in Ehretia macrophylla A:PMC;B:Leptotene;C:Pachytene;D:Diplotene;E:Diakinesis;F,G:Metaphase I;H:Anaphase I;I,J:Telophase I;K:Metaphase Ⅱ;L,M:Anaphase Ⅱ;N:Telophase Ⅱ;O:Tetrad;P:Microspore
| 减数分裂时期 Meiotic stage | 花蕾纵径/mm Flower bud longitudinal diameter | |||
|---|---|---|---|---|
| 2.0 ~ 2.5 | 2.6 ~ 3.0 | 3.1 ~ 3.5 | 3.6 ~ 4.0 | |
| 花粉母细胞 PMC stage | 24 | |||
| 细线期 Leptotene | 39 | 12 | ||
| 粗线期 Pachytene | 20 | 23 | ||
| 双线期 Diplotene | 11 | 17 | 1 | |
| 终变期 Diakinesis | 5 | 26 | 5 | |
| 中期Ⅰ Metaphase Ⅰ | 1 | 11 | 14 | 1 |
| 后期Ⅰ Anaphase Ⅰ | 2 | 17 | 1 | |
| 末期Ⅰ Telophase Ⅰ | 9 | 15 | 3 | |
| 中期Ⅱ Metaphase Ⅱ | 13 | 7 | ||
| 后期Ⅱ Anaphase Ⅱ | 11 | 3 | ||
| 末期Ⅱ Telophase Ⅱ | 16 | 9 | ||
| 四分体 Tetrad | 6 | 37 | ||
| 小孢子 Microspore | 2 | 39 | ||
表1 粗糠树花蕾纵径与小孢子母细胞减数分裂阶段的相关性
Table 1 Correlation between longitudinal diameter of flower buds and meiosis stage of microspore mother cell of Ehretia macrophylla
| 减数分裂时期 Meiotic stage | 花蕾纵径/mm Flower bud longitudinal diameter | |||
|---|---|---|---|---|
| 2.0 ~ 2.5 | 2.6 ~ 3.0 | 3.1 ~ 3.5 | 3.6 ~ 4.0 | |
| 花粉母细胞 PMC stage | 24 | |||
| 细线期 Leptotene | 39 | 12 | ||
| 粗线期 Pachytene | 20 | 23 | ||
| 双线期 Diplotene | 11 | 17 | 1 | |
| 终变期 Diakinesis | 5 | 26 | 5 | |
| 中期Ⅰ Metaphase Ⅰ | 1 | 11 | 14 | 1 |
| 后期Ⅰ Anaphase Ⅰ | 2 | 17 | 1 | |
| 末期Ⅰ Telophase Ⅰ | 9 | 15 | 3 | |
| 中期Ⅱ Metaphase Ⅱ | 13 | 7 | ||
| 后期Ⅱ Anaphase Ⅱ | 11 | 3 | ||
| 末期Ⅱ Telophase Ⅱ | 16 | 9 | ||
| 四分体 Tetrad | 6 | 37 | ||
| 小孢子 Microspore | 2 | 39 | ||
图2 粗糠树花蕾纵径2.0 ~ 2.5 mm(A)、2.6 ~ 3.0 mm(B)、3.1~ 3.5 mm(C)和3.6 ~ 4.0 mm(D)形态变化
Fig. 2 Morphological changes in the longitudinal diameter 2.0-2.5 mm(A),2.6-3.0 mm(B),3.1-3.5 mm(C)and 3.6-4.0 mm(D)of flower buds of Ehretia macrophylla
图3 粗糠树高温处理诱导的未减数2n花粉效果 A:高温诱导2n花粉;B:单倍性花粉。黑色箭头表示2n花粉
Fig. 3 Induced 2n pollen by high temperature in Ehretia macrophylla A:Induced 2n pollen by high temperature;B:Haploid pollen. Arrows indicate 2n pollen
| 花蕾纵径/mm Flower buds longitudinal diameter | 减数分裂时期 Meiotic stage | 处理温度/℃ Temperature | 观察花粉总数 Total number of pollen | 2n花粉总数 The number of 2n pollen | 2n花粉诱导率/% Induction rates of 2n pollen |
|---|---|---|---|---|---|
| 2.0 ~ 2.5 | 花粉母细胞—细线期 PMC stage-leptotene | 38 | 838 | 50 | 5.96 ± 0.82 |
| 40 | 676 | 60 | 8.89 ± 1.66 | ||
| 42 | 842 | 62 | 7.41 ± 0.47 | ||
| 2.0 ~ 2.5 | 细线期—粗线期 Leptotene-pachytene | 38 | 808 | 76 | 9.51 ± 0.59 |
| 40 | 889 | 84 | 9.50 ± 1.72 | ||
| 42 | 608 | 72 | 11.82 ± 2.37 | ||
| 2.6 ~ 3.0 | 粗线期—双线期 Pachytene-diplotene | 38 | 797 | 91 | 11.43 ± 0.44 |
| 40 | 698 | 87 | 12.24 ± 0.45 | ||
| 42 | 709 | 102 | 15.14 ± 1.90 | ||
| 2.6 ~ 3.0 | 双线期—终变期 Diplotene-diakinesis | 38 | 689 | 71 | 10.29 ± 0.48 |
| 40 | 665 | 67 | 10.00 ± 1.48 | ||
| 42 | 811 | 103 | 12.91 ± 0.81 | ||
| 对照Control | — | — | 796 | 0 | 0 |
表2 不同花蕾纵径、温度处理条件下2n花粉诱导率
Table 2 Induced 2n pollen induction rate by different bud longitudinal diameter and different temperature treatment conditions
| 花蕾纵径/mm Flower buds longitudinal diameter | 减数分裂时期 Meiotic stage | 处理温度/℃ Temperature | 观察花粉总数 Total number of pollen | 2n花粉总数 The number of 2n pollen | 2n花粉诱导率/% Induction rates of 2n pollen |
|---|---|---|---|---|---|
| 2.0 ~ 2.5 | 花粉母细胞—细线期 PMC stage-leptotene | 38 | 838 | 50 | 5.96 ± 0.82 |
| 40 | 676 | 60 | 8.89 ± 1.66 | ||
| 42 | 842 | 62 | 7.41 ± 0.47 | ||
| 2.0 ~ 2.5 | 细线期—粗线期 Leptotene-pachytene | 38 | 808 | 76 | 9.51 ± 0.59 |
| 40 | 889 | 84 | 9.50 ± 1.72 | ||
| 42 | 608 | 72 | 11.82 ± 2.37 | ||
| 2.6 ~ 3.0 | 粗线期—双线期 Pachytene-diplotene | 38 | 797 | 91 | 11.43 ± 0.44 |
| 40 | 698 | 87 | 12.24 ± 0.45 | ||
| 42 | 709 | 102 | 15.14 ± 1.90 | ||
| 2.6 ~ 3.0 | 双线期—终变期 Diplotene-diakinesis | 38 | 689 | 71 | 10.29 ± 0.48 |
| 40 | 665 | 67 | 10.00 ± 1.48 | ||
| 42 | 811 | 103 | 12.91 ± 0.81 | ||
| 对照Control | — | — | 796 | 0 | 0 |
| 变异来源 Source of variation | df | F值 F value | P |
|---|---|---|---|
| 减数分裂时期 Meiotic stage | 3 | 27.763 | 0** |
| 温度Temperature | 2 | 11.599 | 0** |
| 减数分裂时期 × 温度 Meiotic stage × Temperature | 6 | 3.724 | 0.08 |
表3 不同处理组合2n花粉比率方差分析结果
Table 3 Variance analysis of percentages of 2n pollen from different treatment combinations in Ehretia macrophylla
| 变异来源 Source of variation | df | F值 F value | P |
|---|---|---|---|
| 减数分裂时期 Meiotic stage | 3 | 27.763 | 0** |
| 温度Temperature | 2 | 11.599 | 0** |
| 减数分裂时期 × 温度 Meiotic stage × Temperature | 6 | 3.724 | 0.08 |
图4 不同处理时期(A)与温度(B)对粗糠树2n花粉诱导率的影响 不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)
Fig. 4 Effect of different meiotic stages(A)and temperatures(B)on the 2n pollen induction rate of Ehretia macrophylla The different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05)
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