張?jiān)丛? 袁宏章 張曉飛 黃肖 李維國(guó)

摘 要 橡膠樹（Hevea brasiliensis Muell. Arg.）的蒴果中通常含有3顆種子，但大田調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有含4顆種子和2顆種子的現(xiàn)象。對(duì)3個(gè)品系的橡膠樹蒴果進(jìn)行大田調(diào)查，并對(duì)雌蕊進(jìn)行石蠟切片觀察，結(jié)果表明：橡膠樹的雌蕊中均存在四心室的現(xiàn)象，其發(fā)生頻率品系間差異較大，沒(méi)有觀察到二心室的雌蕊；在橡膠樹雌蕊中存在單個(gè)心室內(nèi)2個(gè)胚珠的現(xiàn)象，品系間發(fā)生比率差異較大；3個(gè)品系的橡膠樹均存在4顆種子的蒴果，品系間發(fā)生比率差異較大；只有GT1中存在2顆種子的蒴果。橡膠樹4顆種子的蒴果由四心室雌蕊發(fā)育而來(lái)，2顆種子蒴果的形成原因有待進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞 橡膠樹 ；蒴果 ；雌蕊 ；特異結(jié)構(gòu)

分類號(hào) S794.1 ；S722.3+4 Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.01.001

Abstract The fruit of rubber trees （Hevea brasiliensis） was considered as a three-lobed capsule， while four-lobed and/or two-lobed capsule can be found occasionally. The pistil with different number of locules and capsule with different number of seeds were found in rubber. Our results showed that four locules of pistil and two ovules of locule exist in rubber， there were difference in the frequency of four-locules pistil and two-ovules locule among different cultivars. All three cultivars have four-lobed capsule but only GT1 has two-lobed capsule. The four-lobed capsule was developed from four-locules pistil， while the mechanism for the formation of two-lobed capsule remains unclear.

Keywords Hevea brasiliensis ； capsule ； pistil ； specific structure

橡膠樹（Hevea brasiliensis Muell. Arg.），又稱巴西橡膠樹、三葉橡膠樹，是大戟科（Euphorbiaceae）橡膠屬（Hevea）植物。橡膠樹被發(fā)現(xiàn)以后，植物學(xué)家就對(duì)橡膠樹花、果實(shí)作了系統(tǒng)的植物學(xué)描述[1-2]。通常認(rèn)為，橡膠樹雌蕊的結(jié)構(gòu)為子房上位，中軸胎座，子房3室，每室有一側(cè)生胚珠[3-5]。橡膠樹果實(shí)為蒴果，蒴果內(nèi)通常為3顆種子[6-7]。在大田調(diào)查中，偶爾能看到含有4顆種子或者2顆種子的果實(shí)。據(jù)此，對(duì)3個(gè)品種橡膠樹的蒴果進(jìn)行大田調(diào)查，并對(duì)雌蕊進(jìn)行石蠟切片觀察，試圖從橡膠樹生殖結(jié)構(gòu)上尋找產(chǎn)生這一特殊現(xiàn)象的原因。

1 材料與方法

1.1 雌花的采集和固定

2014年3月橡膠樹春花期，分別采集國(guó)家橡膠樹種質(zhì)資源圃矮化授粉園中的橡膠樹無(wú)性系GT1（初生代無(wú)性系）[5]、IAN873（PB86×FA1717）[5]、熱研88-13（RRIM600×PILB84）[8]的花序12～13個(gè)，取單個(gè)雌花用FAA固定。

1.2 石蠟切片觀察

取單個(gè)雌花，經(jīng)過(guò)梯度乙醇脫水、松節(jié)油透明、浸蠟、包埋后，用Leica RM2235石蠟切片機(jī)縱切成 8～10 μm 厚的切片，經(jīng)松節(jié)油脫蠟10 min、梯度乙醇復(fù)水、硫酸鐵銨溶液媒染5 min、蘇木精染色5 min、苦味酸分色30 min后沖洗晾干，在Leica DMBL顯微鏡下觀察心室和子房的結(jié)構(gòu)。統(tǒng)計(jì)和分析單個(gè)雌花的心室個(gè)數(shù)、單個(gè)子房?jī)?nèi)胚珠的個(gè)數(shù)。

1.3 蒴果內(nèi)種子數(shù)調(diào)查

2015年8～9月橡膠樹春花果實(shí)成熟時(shí)，分別隨機(jī)調(diào)查GT1、IAN873、熱研88-13母樹人工授粉或自然授粉結(jié)實(shí)蒴果的種子數(shù)，其中IAN873、熱研88-13調(diào)查自國(guó)家橡膠樹種質(zhì)資源圃矮化授粉園中的母樹，GT1因矮化截干，調(diào)查自云南省勐臘縣勐臘農(nóng)場(chǎng)區(qū)域性種植試驗(yàn)區(qū)的人工授粉母樹。

2 結(jié)果與分析

2.1 橡膠樹特異個(gè)數(shù)心室的雌蕊調(diào)查

橡膠樹雌蕊的心室個(gè)數(shù)觀察結(jié)果顯示，3個(gè)橡膠樹品系的雌蕊中均存在四心室的現(xiàn)象（圖1），3個(gè)品種的發(fā)生頻率在1.5%～7.6%，品種間差異較大。

四心室雌蕊隨機(jī)生長(zhǎng)在一個(gè)或多個(gè)花序上，3個(gè)品系發(fā)生四心室雌蕊的花序比率均在50%或以下（表1），品種間差異較大。3個(gè)品種特異個(gè)數(shù)心室雌蕊的發(fā)生頻率差異表明，其發(fā)生與橡膠樹基因型有關(guān)。研究中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)二心室雌蕊的情況。

2.2 橡膠樹單個(gè)心室內(nèi)兩個(gè)胚珠的雌蕊調(diào)查

石蠟切片觀察發(fā)現(xiàn)，存在1個(gè)心室中含有兩個(gè)胚珠的現(xiàn)象（圖2）。

將一個(gè)心室內(nèi)只有一個(gè)胚珠的心室類型記為a，一個(gè)心室內(nèi)含有兩個(gè)胚珠的心室類型記為b，則橡膠樹雌蕊3個(gè)心室中均含有一個(gè)胚珠的類型記為aaa，3個(gè)心室中1個(gè)心室有兩個(gè)胚珠的類型記為baa，其余類推。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，橡膠樹品系GT1和IAN873中存在單個(gè)心室內(nèi)兩個(gè)胚珠的雌蕊，其發(fā)生頻率分別為59.67%和1.70%，熱研88-13中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)單個(gè)心室內(nèi)兩個(gè)胚珠的雌蕊（表2）。單個(gè)心室內(nèi)兩個(gè)胚珠的情況在三心室雌蕊和四心室雌蕊中均存在，且存在同一雌蕊內(nèi)有兩個(gè)心室均有兩個(gè)胚珠的情況，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同一雌蕊內(nèi)三個(gè)或者四個(gè)心室均有兩個(gè)胚珠的情況。

2.3 橡膠樹單個(gè)蒴果中種子數(shù)調(diào)查

橡膠樹不同品系蒴果內(nèi)種子數(shù)調(diào)查結(jié)果表明，橡膠樹品系GT1、IAN873、熱研88-13中均存在4顆種子的蒴果（圖3），發(fā)生比率在0.79%～7.35%，品系間差異較大（表3）。3個(gè)品系中只有GT1存在2顆種子的蒴果（圖3c），其發(fā)生比率為7.92%，遠(yuǎn)高于其4顆種子蒴果的發(fā)生比率。

3 討論與結(jié)論

橡膠樹的蒴果由雌蕊受精后發(fā)育而成，正常情況下，2顆種子的蒴果應(yīng)由二心室雌蕊發(fā)育而來(lái)，3顆種子的蒴果由三心室雌蕊發(fā)育而來(lái)，4顆種子的蒴果由四心室雌蕊發(fā)育而來(lái)。但是對(duì)比不同品系橡膠樹特異種子數(shù)蒴果比率和特異心室數(shù)雌蕊的比率可以看出，二者在發(fā)生頻率上沒(méi)有一致性，例如GT1中含有4顆種子的蒴果占0.79%，而GT1的四心室雌蕊的發(fā)生頻率為4.84%，二者差異較大，同樣的情況出現(xiàn)在其它兩個(gè)品系中。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，推測(cè)有兩個(gè)，一是試驗(yàn)條件限制，花序采集年份（2014年）和蒴果調(diào)查年份（2015年）不一致及母樹不一致（GT1）。不同年份橡膠樹開花和結(jié)實(shí)的環(huán)境條件差異以及同一品種不同生長(zhǎng)環(huán)境的差異導(dǎo)致決定特異雌蕊發(fā)生的基因的表達(dá)發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致不同種子數(shù)蒴果比率和不同心室數(shù)雌蕊發(fā)生頻率的不一致。二是橡膠樹的結(jié)實(shí)率極低。自由授粉的橡膠樹結(jié)實(shí)率僅為0.3%～1.6%[9]，不超過(guò)2%[10]，人工授粉的結(jié)實(shí)率在3%～8%[11]不超過(guò)10%[12]，大量的雌蕊在受精后無(wú)法發(fā)育成果實(shí)，較低的結(jié)實(shí)率使特異性雌蕊在受精后的生長(zhǎng)發(fā)育中留存的比率發(fā)生變化，導(dǎo)致不同種子數(shù)蒴果比率和不同心室數(shù)雌蕊發(fā)生頻率的不一致。

橡膠樹GT1含有2顆種子的蒴果發(fā)生比率為7.92%，但在GT1中卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)二心室雌蕊的現(xiàn)象。推測(cè)其原因有二，其一存在二心室的雌蕊，但是由于檢測(cè)數(shù)量較少，沒(méi)有觀察到。但是考慮到GT1的2顆種子的蒴果較高的發(fā)生比率，此種可能性較小。其二是不存在二心室的雌蕊，三心室雌蕊在受精過(guò)程中三個(gè)胚珠中的一個(gè)受精失敗，只有兩個(gè)心室的胚珠發(fā)育成種子。Harihar 等[11]認(rèn)為，只有3個(gè)胚珠都獲得受精的雌蕊才能成功的發(fā)育成果實(shí)，推測(cè)二與此觀點(diǎn)不符。因此，是否存在二心室的雌蕊，以及2顆種子蒴果的形成原因需要進(jìn)一步研究。

研究中發(fā)現(xiàn)了單個(gè)心室內(nèi)含有兩個(gè)胚珠的雌蕊，如果兩個(gè)胚珠均正常受精發(fā)育成果實(shí)，則蒴果的一個(gè)心室會(huì)有兩顆種子。在蒴果調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)單個(gè)心室內(nèi)有兩顆種子的現(xiàn)象，推測(cè)其原因?yàn)閱蝹€(gè)心室內(nèi)的兩個(gè)胚珠中的一個(gè)在后期發(fā)育過(guò)程中逐漸退化消失，只有一個(gè)胚珠發(fā)育成種子，蒴果調(diào)查中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)單個(gè)心室內(nèi)一顆飽滿種子和一個(gè)發(fā)育不完整的種子粘連的畸形種子（圖3d），佐證了本推測(cè)。

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