劉偉，董曉民，李桂祥，張安寧

(山東省果樹研究所，山東 泰安 271000)

三個桃品種及其芽變品種(系)的花粉粒形態(tài)研究

劉偉，董曉民，李桂祥，張安寧

(山東省果樹研究所，山東 泰安 271000)

以3個桃品種及芽變品種(系)為試材，以超紅桃為對照品種，采用HITACHIE-1010型掃描電鏡觀察花粉粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)，研究桃品種及其變異品系花粉粒形態(tài)特征在品種演化及新品種鑒定中的規(guī)律及作用。結(jié)果表明：供試品種花粉粒均為近扁球形，等極，輻射對稱，極面為三角形，三邊略成弧形，赤面均為橢圓形，肥城桃花粉屬N3P4C5類型，花粉外壁紋飾均為縱向復(fù)合條紋狀紋飾，條紋間散生穿孔。三個品種及其芽變品系的花粉粒形態(tài)特征對比結(jié)果顯示，各品種間紋飾的形態(tài)存在差異，桃品種及其芽變品系花粉粒大小的變化為不規(guī)則變化，但條脊均變窄且致密，表面紋飾由簡單向復(fù)雜變化，驗證了花粉粒表面紋飾由簡單向復(fù)雜變化的一般規(guī)律，為品種及其芽變品種(系)的鑒定提供了孢粉學(xué)證據(jù)。

桃品種；芽變品種(系)；花粉形態(tài)

種子植物的成熟花粉特征獨特，具有很強的遺傳保守性和穩(wěn)定性，對于分析植物親緣關(guān)系、品種鑒定等具有重要意義[1]。果樹孢粉學(xué)研究始于1977年，迄今，已在多種果樹上進行了研究，包括蘋果[2]、梨[3]、桃[4-8]、杏[9]、李[10]、櫻桃[11]、琵琶[12]等?；ǚ厶卣鞯难芯拷沂玖藢匍g、種間、品種間的獨特特征[13-16]。有關(guān)桃品種及其芽變品系花粉形態(tài)特征研究，及其在新品種鑒定中的作用尚有待于進一步考證。前人關(guān)于桃花粉形態(tài)特征研究多用自然干燥花粉為試材[4-8]，花粉失水變形，導(dǎo)致不能準確反映花粉特性；桃鮮樣掃描電鏡觀察所用試驗樣品僅為觀賞桃[8]。

本研究用3個桃品種及其芽變品系的花粉鮮樣進行前處理，避免了干燥花粉失水變形導(dǎo)致的花粉特征不明確的缺點，在掃描電子顯微鏡下觀察花粉形態(tài)特征，在孢粉學(xué)基礎(chǔ)上分析、探討桃品種及其芽變品系的形態(tài)特征變化規(guī)律及其在新品種鑒定中的作用，為孢粉學(xué)在品種鑒定中應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

供試材料取自山東省果樹研究所桃資源圃(表1)，綠化9號、福島桃王、劉臺肥桃3個桃品種及其各自的芽變品種(系)岱妃、福島桃王芽變、劉臺肥桃芽變?yōu)樵嚥模猿t為對照。試驗于2015年6月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院電鏡室進行。

1.2方法

1.2.1 花粉樣品的制備 采集即將開放的花朵，立即取新鮮花藥，用3%戊二醛溶液固定24 h以上，0.1 mol/L磷酸緩沖液沖洗3次，30%、50%、70%、80%、90%、100%乙醇逐級脫水，每級脫水15 min，然后醋酸異戊酯置換2次，每次10 mim。用液化CO2在HCP22型(日立公司，日本)臨界點干燥儀進行干燥后取出，用導(dǎo)電膠帶粘于樣品臺上，用HITACHIE-1010型離子濺射儀進行真空噴金鍍膜，置于JEOL公司JSM-6610LV型掃描電鏡下觀測、拍照、記錄。

1.2.2 電鏡觀察 選取有代表性的視野250×(群體形態(tài))、2000×(個體，赤道面、極面、萌發(fā)溝、條脊、穿孔)、4000×(局部、外壁紋飾)，并分別顯微拍攝。在250×(群體形態(tài))視野下選取20個花粉測量花粉粒的花粉極軸長、赤道軸長，計算極赤比；在2000×(個體)視野下測量每品種10個花粉粒萌發(fā)溝長、萌發(fā)溝寬；在4000×(局部)視野下測量每品種10個花粉粒局部條脊寬、條脊間距、條脊密度、萌發(fā)孔、萌發(fā)孔密度，共計測量和計算指標10個。對花粉的極面、赤道面、萌發(fā)溝、條脊、外壁紋飾進行描述，描述語參照《花粉詞匯表和孢子術(shù)語》和《孢粉學(xué)手冊》。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel進行統(tǒng)計，數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS軟件標準化處理后，采用歐式距離和平均連鎖法進行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1花粉粒外觀特征比較

供試品種(系)花粉粒外觀特征見圖1圖版。觀察結(jié)果表明，3個品種及芽變品種(系)、對照品種的花粉外部形態(tài)相似，均以單粒形式存在，等級、輻射對稱；極面為三角形，三邊略成弧形，赤面為橢圓形；均具有3條萌發(fā)溝(圖版-極面)。

由表1可知，供試品種(系)花粉粒極軸長介于31.34～34.65 μm之間，平均極軸長33.07 μm；赤道軸大小介于38.55 ～41.89 μm之間，平均赤道軸長40.17 μm；極赤比介于0.81～0.84之間，平均極赤比為0.82。

從花粉極軸來看，劉臺肥桃芽變最大，超紅次之，福島桃王芽變最小，其中劉臺肥桃芽變、超紅與岱妃、福島桃王芽變差異達顯著水平。從赤道軸來看，劉臺肥桃芽變最大，超紅次之，福島桃王芽變最小，其中劉臺肥桃芽變、超紅與綠化9號、岱妃、福島桃王芽變差異達顯著水平，劉臺肥桃與其他品種無顯著性差異(表1)。極赤比平均值為0.82(0.81～0.84)，按照Erdtman提出的P/E比值確定花粉形狀分類的方法，花粉形狀為近扁球形；每品種(系)間差異均不顯著，說明各個品種(系)間花粉粒形狀均較規(guī)則。

從品種及其芽變品種(系)花粉粒變化看，綠化9號、福島桃王的芽變(岱妃、福島桃王芽變)花粉粒變小，而劉臺肥桃的芽變花粉粒變大，說明芽變品種(系)花粉粒大小的變化不規(guī)則。

2.2花粉的萌發(fā)器官

供試品種(系)桃花粉粒均具3條萌發(fā)溝(圖版1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、6-1、7-1)，沿極軸方向等間距環(huán)狀分布，萌發(fā)溝在極端不匯合，赤道中部溝較寬，兩端漸尖，萌發(fā)孔位于萌發(fā)溝中央(圖版1-2、2-2、3-2、4-2、5-2、6-2、7-2)，由外溝和內(nèi)孔重疊成一個蓋裝結(jié)構(gòu)，成為孔蓋，獨立于外壁，縱長，橢圓形，覆不規(guī)則的腦紋狀紋飾(圖版1-3、2-3、3-3、4-3、5-3、6-3、7-3)，屬N3P4C5類型的花粉，即3孔溝環(huán)狀萌發(fā)孔。

表1 花粉粒大小

注：表中小寫字母為鄧肯新復(fù)極差法0.05水平的顯著性標記。下同。

2.3花粉表面紋飾

供試品種(系)桃花粉粒外壁紋飾均由條脊組成，條脊彎曲走向不規(guī)則，并有穿孔散生于條脊間，為復(fù)合紋飾。由表2可見，從條脊來看，福島桃王條脊最寬，為0.46 μm，且與其他品種(系)差異顯著；超紅條脊最窄，為0.26 μm。從穿孔來看，福島桃王穿孔直徑最大、密度較小，其次為綠化9號和岱妃，劉臺肥桃最小，且密度最大。

在各品種與其芽變品(系)間條脊的排列方式、寬窄、密度及穿孔的大小和密度等各有特點，有的差異顯著(表2)。

綠化9號與其芽變品種岱妃相比，條脊較寬，脊距較大，條脊密度較小，穿孔近圓形且較深，側(cè)面和極面均有穿孔分布；條脊寬度、穿孔直徑、穿孔密度兩者間無顯著性差異，脊距與條脊密度兩者間差異達顯著水平。綠化9號花粉粒表面紋飾縱向分布，而岱妃桃表面紋飾有少數(shù)橫向交叉，符合表面紋飾由簡單到復(fù)雜的一般變化規(guī)律[16]。

福島桃王與其芽變品系福島桃王芽變相比，福島桃王條脊寬且淺、脊距小、條脊密度小，條脊、脊距寬、條脊密度3項指標均與福島桃王芽變達到顯著水平；穿孔直徑較大，差異顯著，密度差異不顯著。表面紋飾走向均為縱向平行，其中福島桃王排列較松散，分叉少，而福島桃王芽變品系表面紋飾排列緊密，分叉較多，也符合表面紋飾由簡單到復(fù)雜的一般變化規(guī)律[16]。

劉臺肥桃與其芽變品系劉臺肥桃芽變相比，劉臺肥桃芽變條脊窄、脊距寬、密度大，條脊寬度差異達顯著水平；劉臺肥桃芽變穿孔直徑較母本變大，而密度變小，但是差異不顯著。表面紋飾走向均為縱向平行，其中劉臺肥桃芽變有少量橫向交錯。

超紅桃與其他品種(系)相比，條脊寬度最小且較深，脊距較小，密度中等，條脊寬度、脊距、條脊密度與其他個品種差異各不相同；穿孔直徑較小，且穿孔密度較大，其中穿孔直徑與綠化9號、岱妃、福島桃王差異顯著，穿孔密度與劉臺肥桃和劉臺肥桃芽變差異顯著。表面紋飾走向多為縱向平行，條紋較致密，分叉多，且排列不規(guī)則，有少量橫向條紋。

表2 花粉粒形態(tài)

圖中1：綠化9號；2：岱妃；3：福島桃王；4：福島桃王芽變；5：劉臺肥桃；6：劉臺肥桃芽變；CK：超紅。

圖 X-1：群體 (250×)；圖 X-2：極面觀(2000×)；圖X-3：萌發(fā)溝(2000×)；圖X-4：外壁紋飾(4000×)

圖1圖版說明

3 討論與結(jié)論

由于桃苗木市場混亂，造成同物異名、同名異物的情況屢見不鮮，嚴重制約了桃產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。因此，探索多樣的品種鑒定技術(shù)就顯得十分必要。每個品種均具有獨特的花粉形態(tài)，應(yīng)用掃描電鏡研究花粉超微形態(tài)研究，已經(jīng)成為品種鑒定和分類的重要手段之一?；ǚ鄢⑿螒B(tài)特征主要有花粉粒大小、外觀、極赤比、條脊、穿孔等。這些指標都是較為穩(wěn)定的信息，能為品種之間的鑒定提供依據(jù)。利用觀賞桃花粉特征進行親緣關(guān)系研究，推測出22個觀賞桃品種的親緣關(guān)系及演化模式[8]，碧桃和垂枝碧桃的親緣關(guān)系相對較近[13]，同物異名鑒定，認為某未知名桃品種，有可能為西莊1號桃[7]。本研究根據(jù)花粉形態(tài)的10個數(shù)量性狀及花粉表面紋飾特征，明確了3個品種及其芽變品種(系)花粉粒形態(tài)特征，為品種及其芽變品系的鑒定奠定了基礎(chǔ)；比較了3個桃品種及其芽變品種(系)的花粉形態(tài)特征的一般變化規(guī)律，認為桃品種芽變過程中花粉粒的大小變化并不符合花粉粒由大變小的一般規(guī)律，而花粉外壁紋飾的變化特點與前人的研究結(jié)論相符[16]，符合表面紋飾由簡單向復(fù)雜變化的一般規(guī)律，主要表現(xiàn)在條脊變窄且致密，表面紋飾走向由規(guī)則的平行縱向衍生變?yōu)榭v橫交錯的復(fù)雜紋飾。因此，可依據(jù)花粉表面紋飾特征來進行品種鑒定。

本研究從孢粉學(xué)角度入手明確了3個桃品種及其芽變品種(系)間花粉粒形態(tài)特征，并進行了對比，驗證了花粉粒表面紋飾由簡單到復(fù)雜變化的規(guī)律，進一步證實了花粉形態(tài)特征在品種鑒定方面的作用。為使結(jié)果更為準確，還應(yīng)結(jié)合果樹形態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)、細胞學(xué)、分子生物學(xué)以及生物化學(xué)等方面的研究進行全面分析。

[1] 方從兵. 我國果樹孢粉學(xué)研究進展(綜述)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2002, 29(2):154-157.

[2] 薛曉敏, 王金政, 路超, 等.蘋果專用授粉品種和栽培品種花粉形態(tài)掃描電鏡觀察[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2012,33(2), 188-191.

[3] 張演義, 張全軍, 徐穎潔,等. 10 個農(nóng)家品種梨花粉形態(tài)掃描電鏡觀察[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2014，27(5)：2119-2123.

[4] 過國南, 王力榮, 閻振立, 等. 利用花粉粒形態(tài)分析法研究桃種質(zhì)資源的進化關(guān)系[J]. 果樹學(xué)報, 2006, 23(5): 664-669.

[5] 高鎖柱, 馬德偉, 張新文, 等. 桃屬植物花粉形態(tài)的觀察研究[J]. 中國果樹, 1998(4): 13-16.

[6] 黃雄峰,陳小明,鐘秋珍, 等. 黃桃變異株系遺傳穩(wěn)定性的孢粉學(xué)鑒定[J].福建果樹,2009(4):5-9.

[7] 汪祖華, 周建濤. 桃種質(zhì)的親緣演化關(guān)系研究-花粉形態(tài)分析[J]. 園藝學(xué)報, 1990,17(3): 161-168.

[8] 張秀英, 王雁, 王桂萍. 桃花種質(zhì)資源花粉形態(tài)的觀察與比較[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報, 1997,20(1): 51-55.

[9] 劉有春, 陳偉之, 劉威生, 等.仁用杏起源演化的孢粉學(xué)研究[J].園藝學(xué)報, 2010，37(9):1377-1387.

[10] 劉有春, 劉威生, 郁香荷, 等. 歐洲李(PrunusdomesticaL.) 及其近緣種的孢粉學(xué)研究[J]. 果樹學(xué)報, 2010, 27(4): 526-532.

[11] 魏國芹, 李芳東, 孫玉剛, 等.甜櫻桃20個品種花粉粒形態(tài)掃描電鏡觀察[J].果樹學(xué)報, 2014，31(增刊)：41-47.

[12] 楊向暉,吳穎欣,林順權(quán). 6種枇杷屬植物花粉形態(tài)掃描電鏡觀察[J]. 果樹學(xué)報,2009,26(4):572-576.

[13] 劉有春, 陶承光, 劉威生, 等.花粉形態(tài)在核果類果樹遺傳起源和系統(tǒng)關(guān)系研究中的應(yīng)用[J]. 園藝學(xué)報, 2013,40(9): 1701-1709.

[14] 王業(yè)遴, 凌志奮, 吳邦良.核果類主要果樹花粉形態(tài)的鑒定觀察[J]. 園藝學(xué)報, 1992, 19(1):29-33.

[15] 周建濤, 汪祖華. 核果類種花粉形態(tài)研究初報[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報, 1990, 6(3): 57-63.

[16] Walker J W. Evolution of exine structure in the pollen of primitive angiosperms[J]. American Journal Botany, 1974,61:891-902.

StudyonPollenGrainMorpholoyofThreePeachVarietiesandTheirBudMutationVarieties(Strains)

Liu Wei，Dong Xiaomin，Li Guixiang，Zhang Anning

(ShandongInstituteofPomology，Taian271000，China)

The pollen grain morphological structures of 3 peach varieties and their bud mutation varieties(strains) and Chaohong peach (CK) were observed and measured by HITACHIE-1010 type scanning electron microscope. Then the rule and effect of morphological characteristics in cultivar evolution and new cultivar identification were analyzed. The results showed that the pollen grains of all peach varieties(strains) were close flat globose, isopolar, actinomorphy, blunt-triangular polar view with 3 arc sides and elliptical equatorial view. All of the peach pollen grains belonged to the N3P4C5type. The exine surface of pollen had a lengthways and compound striate pattern with some sporadic pores. The contrast results of morphological characteristics showed that there was difference in exine ornamentation morphology among all peach varieties(strains). The pollen grain size had irregular evolution, but the vallate all were narrower and more pyknotic, and the exine ornamentations all were evolved from simple to complex. This study could provide references for the identification of peach variety and its bud mutation strain.

Peach variety; Bud mutation variety(strain); Pollen morphology

S662.101

A

1001-4942(2017)10-0041-05

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.009

2017-05-31

山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年科研基金項目(2014QNM52)；山東省名優(yōu)稀果品高檔化與標準化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究(2014CXZ04)

劉偉(1984—)，男，助理研究員，研究方向：桃新品種選育及栽培。E-mail：lw124501@126.com

張安寧(1974—)，男，副研究員，研究方向：水果育種和果樹設(shè)施栽培與推廣。E-mail：zan_hope@163.com