Page 45 - 《广西植物》2020年第4期

４ 期 周洋等: 湿地松雄性不育和可育系小孢子叶球形态和细胞发育动态变化 ４ ８ ３

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｔｒｏｂｉｌｕｓ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｅｌｌｉｏｔｔｉｉ ‘Ｓｏｎｇ￣
ｔａｉ’ ｄｕｒｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ ｉｔｓ ａｂｏｒｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓꎬ ａｂｏｒｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓꎬ ａｎｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ
ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌａｔｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｅｌｌｉｏｔｔｉｉꎬ ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｔｒｏｂｉ￣
ｌｕｓ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ‘Ｓｏｎｇｔａｉ’ ｓ１０ ａｂｏｒｔｉｖｅ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｓ９ ｆｅｒｔｉｌｅ ｌｉｎｅ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｏｂｉｌｕｓ ｗａｓ ｓｌｉｃｅｄ
ｉｎ ｐａｒａｆｆｉｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｕｎｄｅｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: Ｔｈｅｒｅ
ｗａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓ１０ ａｂｏｒｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｓ９ ｆｅｒｔｉｌｅ ｌｉｎｅ ｂｅｆｏｒｅ ｍｅｉｏｔｉｃ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｏｃｙ ｄｅｃｅｌｅｒａ￣
ｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｖｉｓｉｏｎꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｔｒｏｂｉｌｕｓ ｗａｓ ｔｈｅ ｓａｍｅ. Ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｅｔｒａｄꎬ ｓ１０ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｃｅｌｌ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｏｂｉｌｕｓ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ａｂｎｏｒｍａｌ. Ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｆｒｏｍ ｔｅｔｒａｄ ｔｏ ｍｏｎｏｃｙｔｅ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｅ ｌｉｎｅｓ ｉｓ ａｂｏｕｔ ５ ｄ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｔｈｅ ａｂｏｒｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｆｏｒ ａｂｏｕｔ ２０ ｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｕｒａ￣
ｔｉｏｎ ｗａｓ ｆｏｕｒ ｔｉｍｅｓ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅｒｔｉｌｅ ｌｉｎｅ. Ｉｎ ｔｈｅ ｍｅａｎｔｉｍｅꎬ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔａｐｅｔｕｍ ｃｅｌｌｓ ｗａｓ ａｂｎｏｒｍａｌꎬ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａ￣
ｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｌｏｗꎬ ｔｈｅ ｔｉｓｓｕｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒａｎｇｉｕｍ ｗａｌｌ ｗａｓ ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｌａｙｅｄ. Ｆｉｎａｌｌｙꎬ
ｓ１０ ｆｏｒｍｓ ａｂｎｏｒｍａｌ ｄｉｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｌｌｅｎ ａｎｄ ｎｏ ｐｏｌｌｅｎ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ. Ｓｏ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｓｏｎｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ
ｍｉｃｒｏｓｐｏｒａｎｇｉｕｍ ｗａｌｌ ｃｅｌｌｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｔｒｏｂｉｌｕｓ.Ｔｈｅ ｔａｐｅｔｕｍ ｄｅｖｅｌｏｐｓ ａｂｎｏｒｍａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｔ￣
ｒａｄ ｐｅｒｉｏｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｌｌｏｓｅ ｅｎｚｙｍｅ ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ａｔ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｔｉｍｅ ｔｏ ｄｅｇｒａｄｅ ｔｈｅ ｃａｌｌｏｓｕｍ ｗａｌｌ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｔｈｅ
ｔｅｔｒａｄꎬ ｎｏｒ ｃａｎ ｉｔ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ａｎｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ｎｅｅｄｅｄ ｆｏｒ ｐｏｌｌｅｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｔｉｍｅｌｙ ｍａｎｎｅｒ. Ａｔ ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｔｉｍｅꎬ ｔｈｅ ｃｙｓｔｉｃ ｗａｌｌ ｃｅｌｌｓ ｓｈｏｗｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ. Ｔｈｉｓ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ａｂｎｏｒｍａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｌｅａｄｅｄ ｔｏ
ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｔｅｔｒａｄ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｂｅ ｆｏｒｍｅｄꎬ ｗｈｉｃｈ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｐｏｌｌｅｎ ａｂｏｒｔｉｏｎ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｐｉｎｕｓ ｅｌｌｉｏｔｔｉｉꎬ ｍｉｃｒｏｓｔｒｏｂｉｌｕｓꎬ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｅꎬ ｃｅｌｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｎｇｅｓ
湿地松(Ｐｉｎｕｓ ｅｌｌｉｏｔｔｉｉ)原产于美国东南部温湿 观测较难等原因ꎬ致使其研究较为复杂和困难ꎬ可

多雨的低海拔地区ꎬ海拔 ６００ ｍ 以上ꎬ常绿大乔木 查及的文献相对较少ꎬ研究深度也较浅ꎬ而松科类
(郑万钧等ꎬ１９７８ꎻ朱志淞ꎬ１９９３)ꎮ 我国最早在 ２０ 等裸子植物的雄性不育研究报道更为少见ꎮ ‘ 松
世纪 ３０ 年代开始引种湿地松ꎬ并于 １９６４ 年在广东 泰’来源于美国佛罗里达州湿地松种源ꎬ于 ２０ 世
省台山县建立了第一个湿地松初级种子园( 唐国 纪 ８０ 年代ꎬ全国国外松协作组开展了湿地松引种
强ꎬ２０１５)ꎮ 从 ２０ 世纪 ７０ 年代开始大面积推广湿地 种源试验ꎬ利用广西点种源试验的结果ꎬ１９９２ 年—

松以来ꎬ从海南岛屯昌县(１１０°２６′ Ｅ、１９°２２′ Ｎꎬ年平 １９９３ 年在南宁市林科所营建湿地松改良 １ 代无性
系种子园ꎮ 团队经过连续 ５ 年以上的物候观测ꎬ
均温度 ２３.１６ ℃) 到山东半岛的青岛(１２０°２５′ Ｅ、
‘松泰’均无花粉散出ꎬ表现出雄性败育特征( 唐国
３６°０９′ Ｎꎬ年均温 １１.９ ℃)ꎬ再到烟台(１２２° Ｅ、３７°
强ꎬ２０１５)ꎮ 本次研究采用南宁市林科所湿地松改
２５′ Ｎꎬ年均温 １２ ℃)ꎬ西至云南均有湿地松分布(潘
良 １ 代种子园内‘松泰’ｓ１０ 败育系和可育系 ｓ９ 为
志刚和游应天ꎬ１９９４)ꎮ 目前湿地松在我国的人工
实验材料ꎬ通过对其小孢子叶球的形态发育过程、
林种植面积已超过 ３００ 万公顷ꎬ成为了人工乔木林
小孢子及其囊壁细胞结构发育过程进行观察ꎬ跟
十大主要优势树种之一(张帅楠ꎬ２０１７)ꎮ
踪和了解‘ 松泰’ 小孢子叶球的败育过程、败育方
雄性不育(ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｉｔｙꎬ ＭＳ)在高等植物中普
式及败育时间等ꎬ以期为湿地松雄性不育的败育
遍存在ꎬ是指植物体不能产生正常有功能的花粉、
机制及今后湿地松败育相关研究提供基础ꎮ 同
花药或雄配子的遗传现象(范彦君等ꎬ２０１６)ꎮ “ 植
时ꎬ丰富林木雄性不育材料的不育机制理论ꎬ对松
物雄性不育”的概念最早在 １８７６ 年由 Ｃｏｌｅｍａｎ 提
树杂交育种及其杂种优势利用提供依据ꎮ
出ꎬ迄今为止己在 ４３ 个科、１６２ 个属、３２０ 个种中

发现雄 性 不 育 现 象 ( Ｋａｕｌꎬ １９８８ꎻ Ｗｉｓｅ ＆ Ｐｒｉｎｇꎬ １ 材料与方法
２００２)ꎮ 当前雄性不育的研究主要以经济农作物
为主ꎬ研究也较为全面和深入ꎬ而林木由于育种时 １.１ 材料
间长、不育材料发现少、生长周期长以及后期生长 材料均采自广西南宁市林业科学研究所湿地