摘要： 為探究不同芍藥屬植物遠(yuǎn)緣雜交的親和性，篩選出親和性較好的雜交組合，以芍藥老來紅（LLH）、蝶戀花（DLH）、魯紅（LH）、蓮臺（LT）、星光燦爛（XGCL）、遍地紅（BDH）、Kansas、Venus和Peter Brand 9個品種為母本，以牡丹鳳丹白（FDB）為父本進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交。測定授粉后不同時間（1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h）雌蕊中的保護(hù)酶[過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）]活性、胼胝質(zhì)（β-1，3-葡聚糖）含量及β-1，3-葡聚糖酶活性，并對授粉后花粉粒萌發(fā)及花粉管生長情況進(jìn)行熒光顯微觀察。結(jié)果表明，授粉后2 h觀察到花粉粒開始萌發(fā)，BDH×FDB、Kansas×FDB和Peter Brand×FDB 3個組合的花粉粒萌發(fā)相對較晚。隨后在花粉管的生長過程中，胼胝質(zhì)不斷沉積，花粉管開始出現(xiàn)扭曲、纏繞等現(xiàn)象。授粉后24 h，LLH×FDB、LH×FDB和Kansas×FDB 3個組合可以觀察到花粉管進(jìn)入柱頭，但未進(jìn)入子房。POD、SOD活性在9個組合間及同一組合授粉后不同時間表現(xiàn)出顯著差異，當(dāng)POD、SOD活性較高時，花粉粒萌發(fā)較快且花粉管正常生長。胼胝質(zhì)含量及β-1，3-葡聚糖酶活性在不同組合間差異顯著，高含量的胼胝質(zhì)及低活性的β-1，3-葡聚糖酶會導(dǎo)致花粉管出現(xiàn)扭曲纏繞、腫脹等異常現(xiàn)象。國內(nèi)的芍藥品種中，LLH×FDB、LH×FDB組合的親和性較好，BDH×FDB組合的親和性最差；國外的芍藥品種中，Kansas×FDB組合的親和性相對較好，Peter Brand×FDB組合的親和性最差。

關(guān)鍵詞： 芍藥；牡丹；遠(yuǎn)緣雜交；保護(hù)酶活性；胼胝質(zhì)；β-1，3-葡聚糖酶活性

中圖分類號： S682.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1000-4440（2023）03-0822-09

Distant hybrid compatibility of Paeonia and its physiological response mechanism of pistil

HE Dan1，2， CAO Jian-kang1， HE Song-lin2， FU Zhen-zhu3， HUA Chao1， ZHANG Ming-xing1， WANG Zheng1

（1.College of Landscape Architecture and Art， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， China;2.College of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， China;3.Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， China）

Abstract： In order to explore the compatibility of distant hybridization of different Paeonia lactiflora plants and screen out the hybrid combinations with better compatibility， P. lactiflora Laolaihong （LLH）， Dielianhua （DLH）， Luhong （LH）， Liantai （LT）， Xingguangcanlan （XGCL）， Biandihong （BDH）， Kansas， Venus and Peter Brand were used as female parents， and P. suffruticosa Fengdanbai （FDB） was used as male parent for distant hybridization. The activities of peroxidase （POD） and superoxide dismutase （SOD）， the content of callose （β-1，3-glucan） and the activity of β-1，3-glucanase were determined at different times （1 h， 2 h， 4 h， 8 h， 12 h， 24 h） in the pistil after pollination. The germination of pollen grains and the growth of pollen tubes after pollination were observed by fluorescence microscopy. The results showed that the pollen grains began to germinate at two hours after pollination， and the pollen grains of BDH×FDB， Kansas×FDB and Peter Brand×FDB germinated relatively late. Subsequently， during the growth of the pollen tubes， the callose was continuously deposited， and the pollen tubes began to twist. At 24 h after pollination， the pollen tubes could be observed to enter the stigma but not the ovary in the three combinations of LLH×FDB， LH×FDB and Kansas×FDB. Activities of POD and SOD changed significantly in nine combinations and at different times after pollination in the same combination. When the activities of POD and SOD were higher， the pollen grains germinated faster and the pollen tubes grew normally. The callose content and β-1，3-glucanase activity were significantly different among different combinations. High callose content and low activity of β-1，3-glucanase could lead to abnormal phenomena such as distortion， winding and swelling of pollen tubes. Among domestic varieties， the combinations of LLH×FDB and LH×FDB had better affinity， and BDH×FDB combination had the worst affinity. Among foreign varieties， the combination of Kansas×FDB had relatively good affinity， and the combination of Peter Brand×FDB had the worst affinity.

Key words： Paeonia lactiflora;Paeonia suffruticosa distant hybridization;protective enzyme activity;callose;β-1，3-glucanase activity

芍藥（Paeonia lactiflora）與牡丹（Paeonia suffruticosa）同為芍藥科芍藥屬植物，其花色艷麗、種類豐富，是中國著名的觀賞花卉[1]。芍藥與牡丹遠(yuǎn)緣雜交的后代具有莖挺拔、花頭直立、抗性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此人們對芍藥組間育種開展了大量研究[2]。芍藥組間雜交育種分為正交（芍藥為母本，牡丹為父本）與反交（牡丹為母本，芍藥為父本），反交用的芍藥花粉需提前1年收集保存（保存溫度為-20 ℃或-80 ℃），其花粉活力通常低于30%，種子萌發(fā)率不足1%，因此芍藥組間雜交多采用正交方式[3]。芍藥屬植物遠(yuǎn)緣雜交后代雖然具有明顯的雜種優(yōu)勢，但存在嚴(yán)重的雜交不親和性，導(dǎo)致育種進(jìn)展緩慢。

雜交不親和性主要分為受精前障礙和受精后障礙，在芍藥屬植物遠(yuǎn)緣雜交的過程中，受精前障礙是發(fā)生雜交不親和的主要原因[4]。受精前障礙主要表現(xiàn)為花粉-柱頭無法正常識別、花粉管產(chǎn)生堆積的胼胝質(zhì)及花粉管的異常生長[5-6]。過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）對于花粉萌發(fā)、花粉管的生長起著重要的調(diào)節(jié)作用。楊曉苓等[7]在研究百合授粉親和性時發(fā)現(xiàn)，較高活性水平的POD、SOD在授粉后的前期有利于花粉萌發(fā)、黏附及花粉-柱頭之間的識別，這一結(jié)果在蕓芥[8]、甘藍(lán)[9]中也得到了驗(yàn)證。胼胝質(zhì)作為一種以β-1，3-鍵結(jié)合的葡聚糖，廣泛存在于植物的花粉粒、花粉管、花粉母細(xì)胞，對細(xì)胞生長發(fā)育、花粉外壁形成、花粉育性及活性起著重要作用[10-12]。杜文文等[13]在對亞洲百合與鐵炮百合雜交的親和性研究中發(fā)現(xiàn)，雜交不親和常常伴隨胼胝質(zhì)的大量積累，阻礙花粉粒的正常萌發(fā)，造成花粉管在生長過程中無方向性、扭曲纏繞、無法伸入胚囊中，這與對君子蘭[14]、美女櫻[15]、高粱[16]等的研究結(jié)果一致。β-1，3-葡聚糖酶可以催化降解胼胝質(zhì)，維持體內(nèi)胼胝質(zhì)含量的穩(wěn)定，同時對花粉的萌發(fā)及花粉管生長也起著重要作用[17-18]。

我國芍藥品種資源和類型豐富，但各類型中分布的品種數(shù)卻很不平衡，缺乏各色單瓣類、白色半重瓣類及復(fù)色系品種，同時中國栽培芍藥以中晚花為主，缺乏早花品種。本研究以9個紅色重瓣或半重瓣芍藥品種為母本，以白色單瓣早花牡丹品種鳳丹白為父本，通過觀察不同組合中花粉在柱頭上的萌發(fā)及花粉管生長情況，并結(jié)合不同組合的柱頭在授粉后不同時期的保護(hù)酶（POD、SOD）活性、胼胝質(zhì)含量及β-1，3-葡聚糖酶活性的變化，探討不同組合的親和性，為克服芍藥屬植物遠(yuǎn)緣雜交不親和及種質(zhì)創(chuàng)新提供理論依據(jù)，以期獲得早花的白色半重瓣或復(fù)色品種，從而豐富中國芍藥種質(zhì)資源。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2021年4月中旬在河南省優(yōu)質(zhì)花卉苗木基地收集牡丹鳳丹白（FDB）的新鮮花粉并于4 ℃保存。供試母本為9個芍藥品種，分別是老來紅（LLH）、蝶戀花（DLH）、魯紅（LH）、蓮臺（LT）、星光燦爛（XGCL）、遍地紅（BDH）、Kansas、Venus、Peter Brand（表1），均栽植于河南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開發(fā)基地。于2021年4月下旬選取生長健壯、無病蟲害、長勢一致的母本花苞，摘除花瓣、雄蕊后用硫酸紙袋套在雌蕊上過夜處理。

1.2 取樣方法

在授粉后1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h共6個時期選取柱頭樣品，每個時期設(shè)3次重復(fù)，取部分柱頭放入50% FAA固定液（乙醇醋酸福爾馬林混合固定液）中，于4 ℃冰箱保存，其余柱頭用液氮速凍后于-80 ℃保存。

1.3 測定方法

1.3.1 花粉發(fā)育狀態(tài)的熒光觀察 參照Hiratsuka等[19]的方法并作改進(jìn)，用50%FAA固定好柱頭后，用8 mol/L NaOH溶液浸泡6～8 h，以柱頭整體變軟為宜，然后分別用體積分?jǐn)?shù)為70%、50%、30%、10%的乙醇和蒸餾水進(jìn)行梯度復(fù)水，用蒸餾水復(fù)水時重復(fù)操作3次，將柱頭用0.1%苯胺藍(lán)染色液染色后壓片。熒光觀察操作參照雷家軍等[20]的方法。

1.3.2 保護(hù)酶活性的測定 POD、SOD活性的測定參照李忠光等[21]的方法并略加改進(jìn)，每個處理設(shè)3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3.3 胼胝質(zhì)含量的測定 胼胝質(zhì)含量的測定方法參照Plant Callose ELISA KIT試劑盒（購自上海酶聯(lián)生物科技有限公司）說明書。以標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度作橫坐標(biāo)，450 nm波長下對應(yīng)OD450作縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)品回歸曲線，按照曲線回歸方程計算各樣品的質(zhì)量濃度，進(jìn)而計算胼胝質(zhì)含量。每個處理設(shè)3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3.4 β-1，3-葡聚糖酶活性的測定 測定β-1，3-葡聚糖酶活性的方法參照β-1，3-葡聚糖酶（β-1，3-GA）活性檢測試劑盒（購自北京索萊寶科技有限公司）說明書。用標(biāo)準(zhǔn)管吸光度（OD標(biāo)準(zhǔn)管-OD空白管）和標(biāo)準(zhǔn)管濃度（OD標(biāo)準(zhǔn)管-OD空白管）建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，將△OD帶入公式中，計算出樣本中產(chǎn)生的還原糖含量。每個處理設(shè)3次生物學(xué)重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用Excel 2017進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用Origin 2022繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 9個芍藥品種柱頭的形態(tài)特征

由圖1可以看出，9個芍藥品種都具有完整的雌蕊結(jié)構(gòu)，其中LLH、DLH、LT、XGCL、Peter Brand等5個品種的花柱、子房表面較為光滑，LLH尤為突出。可以從LLH、DLH的柱頭上觀察到明顯的分泌物，LH、BDH、Kansas和Venus的花柱及子房表面覆蓋1層茸毛，Venus尤為明顯。XGCL、Venus、Peter Brand的柱頭與花柱所呈角度較小，其余6個芍藥品種的柱頭與花柱之間所呈角度較大。

2.2 授粉后不同組合花粉管生長情況

于授粉后1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h，觀察9個組合的花粉粒萌發(fā)及花粉管的生長情況。從表2可以看出，除BDH×FDB、Kansas×FDB、Peter Brand×FDB在授粉后2 h內(nèi)未觀察到明顯的花粉粒萌發(fā)外，其余組合在授粉后2 h均觀察到了花粉粒萌發(fā)，LLH×FDB、Venus×FDB在授粉后1 h就觀察到花粉粒萌發(fā)。授粉后2 h，LLH×FDB（圖2H）、Venus×FDB（圖2E）可以看到清晰的花粉粒及花粉管，Venus×FDB花粉管生長迅速。授粉后4 h，LH×FDB花粉管的生長方向出現(xiàn)紊亂且產(chǎn)生了胼胝質(zhì)（圖2M）；XGCL×FDB中只有少數(shù)花粉粒萌發(fā)、花粉管生長，并且出現(xiàn)了胼胝質(zhì)堆積（圖2J），此時Venus×FDB花粉管出現(xiàn)扭曲。授粉后8 h，DLH×FDB少量花粉管出現(xiàn)纏繞扭曲，部分花粉管進(jìn)入柱頭（圖2C）；XGCL×FDB花粉粒大量萌發(fā)（表2）；Kansas×FDB有少量花粉粒萌發(fā)、花粉管生長（圖2A）。授粉后12 h，LH×FDB已經(jīng)有少量花粉管進(jìn)入柱頭，并向子房方向延伸（表2）;LLH×FDB有少量花粉管向子房方向延伸（表2）；LH×FDB柱頭表面有大量花粉管纏繞盤旋，相互扭曲（圖2G）；XGCL×FDB少量花粉管在柱頭表面扭曲，相互纏繞，并停止生長（圖2I）；Kansas×FDB花粉粒大量萌發(fā)，少量花粉管已經(jīng)進(jìn)入柱頭長度的1/2處，繼續(xù)向子房方向延伸（圖2B）；Venus×FDB大量花粉管發(fā)生扭曲纏繞，在柱頭表面盤旋（圖2F）；Peter Brand×FDB少數(shù)花粉粒開始萌發(fā)，花粉管進(jìn)入柱頭內(nèi)部（圖2K）。授粉24 h后，LLH×FDB花粉管有少量進(jìn)入柱頭中，大量仍停留在柱頭頂端（圖2L）；XGCL×FDB、DLH×FDB、Venus×FDB柱頭表面有大量花粉管扭曲纏繞生長（圖2D、表2）；LH×FDB大部分花粉管向子房方向彎曲生長（圖2N），但是未見花粉管進(jìn)入胚珠；BDH×FDB花粉粒開始萌發(fā)。

2.3 授粉后不同組合雌蕊中保護(hù)酶活性的變化

如圖3所示，9個芍藥品種授牡丹鳳丹白花粉后雌蕊中的POD、SOD活性發(fā)生變化。授粉后，DLH的POD、SOD活性表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，在授粉后8 h達(dá)到最大值；LH的POD、SOD活性整體表現(xiàn)為“上升→下降→上升”的趨勢，在授粉后4 h達(dá)到1個較高峰值，隨后開始下降，在授粉后8 h達(dá)到較低谷值，隨后恢復(fù)上升趨勢；BDH的POD、SOD活性在授粉后1 h、2 h、12 h表現(xiàn)出POD活性高于SOD活性外，在授粉后4 h、8 h、24 h表現(xiàn)出SOD活性高于POD活性，且POD、SOD活性均表現(xiàn)出“下降→上升→下降”的趨勢。LLH、Venus的POD、SOD活性在授粉8 h內(nèi)表現(xiàn)為相反變化趨勢。XGCL的POD、SOD活性變化趨勢與LLH相反，XGCL的2種酶活性在授粉8 h內(nèi)的變化趨勢一致，授粉后8 h的變化趨勢相反。LT的POD、SOD活性變化趨勢在授粉8 h前后整體相反，推測授粉后8 h為重要轉(zhuǎn)折時期；授粉后Peter Brand的POD活性呈上升趨勢，Kansas的POD活性呈“上升→下降”的趨勢，但兩者的SOD活性呈波浪狀起伏變化，且在授粉前期保持較高水平。

2.4 授粉后不同組合雌蕊中胼胝質(zhì)含量及β-1，3-葡聚糖酶活性

如圖4所示，9個芍藥品種授牡丹鳳丹白花粉后雌蕊中的胼胝質(zhì)含量、β-1，3-葡聚糖酶活性發(fā)生變化。其中LLH×FDB的胼胝質(zhì)含量、β-1，3-葡聚糖酶活性表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，但在授粉后4～8 h，胼胝質(zhì)含量急劇上升，同時β-1，3-葡聚糖酶活性明顯下降；LH×FDB的胼胝質(zhì)含量、β-1，3-葡聚糖酶活性總體表現(xiàn)為下降趨勢；Venus×FDB的胼胝質(zhì)含量、β-1，3-葡聚糖酶活性總體呈波浪狀起伏變化，授粉后4 h內(nèi)胼胝質(zhì)含量急劇下降，β-1，3-葡聚糖酶活性略有所升高，隨后兩者處于動態(tài)平衡狀態(tài)；XGCL×FDB、Kansas×FDB的胼胝質(zhì)含量與β-1，3-葡聚糖酶活性的變化趨勢整體相反，但Kansas×FDB的胼胝質(zhì)含量與β-1，3-葡聚糖酶活性總體呈下降趨勢；DLH×FDB、BDH×FDB的胼胝質(zhì)含量、β-1，3-葡聚糖酶活性在授粉后2 h內(nèi)的變化趨勢一致，授粉后4 h胼胝質(zhì)含量的變化趨勢相反；LT×FDB、Peter Brand×FDB的胼胝質(zhì)含量與β-1，3-葡聚糖酶活性在授粉8 h內(nèi)的變化趨勢一致，在授粉8 h后兩者趨勢相反。

3 討論

在本研究中，9個組合在授粉后均能觀察到花粉粒萌發(fā)，但其花粉粒萌發(fā)、花粉管的生長情況差異明顯，授粉后2 h內(nèi)為花粉與柱頭識別的重要時間段[6]。柱頭的表面形態(tài)及生理特性對于花粉粒的成功附著及萌發(fā)起到重要作用[22]。柱頭分泌物可為花粉粒的水合作用和萌發(fā)提供最佳滲透壓，從而促進(jìn)花粉粒萌發(fā)，花粉管在花柱道表面的分泌物中生長、伸長，并進(jìn)入子房[23]。在本研究中，LLH×FDB、Kansas×FDB的柱頭有明顯的分泌物，部分子房較為膨大，其花粉管的生長情況較好，花粉管進(jìn)入柱頭并沿花柱向子房方向延長。BDH×FDB、Peter Brand×FDB" 2個組合的花粉管生長緩慢，幾乎未進(jìn)入柱頭，可能與其花期較晚或柱頭分泌物較少相關(guān)[24-25]。授粉后8 h，除BDH×FDB、Peter Brand×FDB之外的其他組合都可以觀察到花粉粒萌發(fā)，表明大部分組合的牡丹鳳丹白花粉與芍藥品種柱頭是可以相互識別的。隨著授粉時間的增加，不同組合的花粉管均出現(xiàn)了扭曲、纏繞以及胼胝質(zhì)積累等現(xiàn)象，但其花粉管的生長情況差異明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，芍藥花的柱頭形態(tài)與花粉萌發(fā)也有一定關(guān)系，LLH、LH、Kansas的柱頭、花柱之間的角度較大，授粉后花粉管的生長較好且更容易伸入花柱中，可能是由于柱頭與花柱之間的角度較大有利于通道細(xì)胞生長，通道細(xì)胞的分泌物含量較高可以促進(jìn)花粉管生長[26]。但是，柱頭的形態(tài)差異對花粉管生長的影響及其影響機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

活性氧（ROS）作為一種小分子信號，在植物細(xì)胞生長及抗逆中發(fā)揮著重要作用，但活性氧產(chǎn)生過多會對細(xì)胞造成傷害，如花粉管尖端富集的ROS會介導(dǎo)花粉管的生長和破裂[27]。POD、SOD作為主要的抗氧化酶之一，具有清除細(xì)胞中多余自由基的重要作用，同時也可維持體內(nèi)的ROS平衡及細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)[28]。當(dāng)異源花粉在柱頭上萌發(fā)時，會引起一系列酶反應(yīng)，較高水平的POD、SOD活性可以促進(jìn)花粉粒萌發(fā)及花粉管生長[6-7]。在本研究中，授粉后4 h內(nèi)（花粉黏附、萌發(fā)、花粉管開始生長的時期），結(jié)合花粉管的熒光觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在BDH、Kansas、Peter Brand的柱頭中沒有觀察到花粉萌發(fā)，推測與BDH、Kansas雌蕊中過高的SOD活性及過低的POD活性有關(guān)，2種酶活性的不平衡打破了雌蕊中產(chǎn)生和清除H2O2的平衡，導(dǎo)致H2O2過度積累，引起細(xì)胞內(nèi)大分子氧化損傷，進(jìn)而影響花粉的萌發(fā)[29]。在授粉后4～8 h（花粉管生長時期），LLH、DLH、XGCL、LH和Kansas的POD、SOD活性總體維持在較高的水平，此時觀察到花粉粒大量萌發(fā)且發(fā)現(xiàn)少量花粉管快速生長，而此時BDH的POD活性依舊較低，同時沒有觀察到明顯的花粉管，推測在花粉管生長時期POD起到重要的調(diào)控作用。此外，POD還作為一種細(xì)胞壁酶，參與細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)蛋白、果膠的交聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而影響細(xì)胞的生長速度[30]。在授粉后8 h，LLH、LH、Kansas、Venus的POD、SOD活性雖有所起伏，但依舊保持較高水平，花粉管生長相對更快速，發(fā)生折疊纏繞的概率更低，表明較高的POD、SOD活性對于花粉管的正常生長起到促進(jìn)作用，這與劉遵春等[31-32]的研究結(jié)果一致。在整個觀測期內(nèi)，Peter Brand雖具有較高的POD、SOD活性，但其花粉粒萌發(fā)較晚，花粉管生長遲緩，可能與其品種特性有關(guān)，具體調(diào)控機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

胼胝質(zhì)在植物的生殖發(fā)育過程中起著重要作用，在花粉外壁形成、保持花粉育性方面不可或缺[12]。高含量的胼胝質(zhì)會導(dǎo)致花粉管出現(xiàn)生長緩慢、扭曲纏繞、生長無方向性等現(xiàn)象[33]。β-1，3-葡聚糖酶可以將胼胝質(zhì)催化降解成寡糖，在植物的花粉管形成與生長、細(xì)胞壁的形成中發(fā)揮著重要作用[16，34]。在本研究中，LLH×FDB、DLH×FDB、LH×FDB、BDH×FDB、XGCL×FDB、Venus×FDB的花粉粒萌發(fā)較快，其中LH×FDB、Venus×FDB花粉粒萌發(fā)時的胼胝質(zhì)含量均處于較高水平，可能是在花粉粒萌發(fā)初期需要較多胼胝質(zhì)來形成花粉壁等[35]。通過對不同時期胼胝質(zhì)含量及β-1，3-葡聚糖酶活性的分析，并結(jié)合對應(yīng)時期的花粉管生長情況，發(fā)現(xiàn)授粉后LH的胼胝質(zhì)含量與β-1，3-葡聚糖酶活性處于較高水平時，花粉粒的萌發(fā)及花粉管生長均正常，這可能是由于LH的柱頭具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力，隨著胼胝質(zhì)含量升高，β-1，3-葡聚糖酶活性也相應(yīng)升高，從而降解過多的胼胝質(zhì)，使其含量處于適合花粉粒萌發(fā)及花粉管伸長的范圍，維持花粉管的正常生長。研究還發(fā)現(xiàn)，胼胝質(zhì)含量與β-1，3-葡萄糖酶活性在不同品種中的變化趨勢存在差異，如在LH中兩者的變化趨勢幾乎一致，可能由于該品種的自我調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，可以快速調(diào)控胼胝質(zhì)含量與β-1，3-葡聚糖酶活性的平衡，使其適合花粉粒的萌發(fā)、花粉管的生長。授粉后Peter Brand中β-1，3-葡聚糖酶活性的降低及胼胝質(zhì)含量的快速升高使得胼胝質(zhì)在花粉管中大量堆積。研究還發(fā)現(xiàn)，授粉8 h后，具有較高胼胝質(zhì)含量及較低β-1，3-葡聚糖酶活性組合的花粉管生長遲緩、扭曲纏繞，如BDH×FDB、Peter Brand×FDB。對于授粉后花粉管生長較為正常的品種（如LLH、LH）而言，其胼胝質(zhì)含量及β-1，3-葡聚糖酶活性較低且處于相對平衡狀態(tài)，表明花粉管的正常生長需要較低的胼胝質(zhì)含量與較低的β-1，3-葡萄糖酶活性，且兩者應(yīng)處于動態(tài)平衡狀態(tài)。另外，胼胝質(zhì)含量與β-1，3-葡萄糖酶活性在個別時期呈不規(guī)律的關(guān)系，這表明植物體內(nèi)胼胝質(zhì)含量不是由單一因素調(diào)控，可能由基因、激素等多種因素共同調(diào)節(jié)[12，36]。

本研究通過對9個組合不同授粉后時間雌蕊中酶（POD、SOD）活性、胼胝質(zhì)含量以及β-1，3-葡聚糖酶活性的測定，結(jié)合對應(yīng)時間花粉管的生長情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)授粉后前期較高的POD、SOD活性及后期較低水平且維持動態(tài)平衡狀態(tài)的胼胝質(zhì)含量與β-1，3-葡聚糖酶活性是保證花粉粒萌發(fā)和花粉管正常生長的重要條件，但其他因素（如基因）對親和性的影響需進(jìn)一步研究。本研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)6個芍藥品種中，LLH×FDB、LH×FDB組合的親和性較好，BDH×FDB組合的親和性最差；國外3個芍藥品種中，Kansas×FDB組合的親和性相對較好，Peter Brand×FDB組合的親和性最差。

參考文獻(xiàn)：

[1] 賀 丹，謝棟博，張佼蕊，等. 利用iTRAQ技術(shù)和轉(zhuǎn)錄組篩選芍藥屬遠(yuǎn)緣雜交不親和基因[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2020， 53（6）： 1234-1246.

[2] 楊柳慧，張建軍，王 琪，等. 5個芍藥屬伊藤雜種的倍性鑒定及核型分析[J]. 植物研究， 2017， 37（4）： 535-541.

[3] DU G C， XU J G， GAO C G， et al. Effect of low storage temperature on pollen viability of fifteen herbaceous peonies[J]. Biotechnology Reports， 2019， 21（3）： e00309.

[4] KAORU T， KENJI O， TAKAHIRO K， et al. The importance of reproductive barriers and the effect of allopolyploidization on crop breeding[J]. Breeding Science， 2016， 66（3）：333-349.

[5] HE D， LOU X Y， HE S L， et al. Isobaric tags for relative and absolute quantitation-based quantitative proteomics analysis provides novel insights into the mechanism of cross-incompatibility between tree peony and herbaceous peony[J]. Functional Plant Biology， 2019， 46（5）：417-427.

[6] 賀 丹，解夢珺，呂博雅，等. 牡丹與芍藥的授粉親和性表現(xiàn)及其生理機(jī)制分析[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2017， 45（10）： 129-136.

[7] 楊曉苓，楊利平，尚愛芹，等. 百合授粉親和性與雌蕊中保護(hù)酶和激素的關(guān)系[J]. 園藝學(xué)報， 2009， 36（6）： 855-860.

[8] 王保成，孫萬倉，范惠玲，等. 蕓芥自交親和系與自交不親和系SOD、POD和CAT酶活性[J]. 中國油料作物學(xué)報， 2006（2）： 162-165，171.

[9] 吳能表，徐光德，唐于婷，等. 自交不親和甘藍(lán)的花粉萌發(fā)與花柱內(nèi)保護(hù)酶活性變化[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2004（5）： 848-851.

[10]NEDUKHA O M. Callose： localization， functions， and synthesis in plant cells[J]. Cytology and Genetics， 2015， 49（1）： 49-57.

[11]WANG X Q， WU Z， WANG L Q， et al. Cytological and molecular characteristics of pollen abortion in Lily with dysplastic tapetum[J]. Horticultural Plant Journal， 2019， 5（6）：281-294.

[12]張慶雯，王兆昊，祁靜靜，等. 植物胼胝質(zhì)合成酶研究進(jìn)展[J]. 園藝學(xué)報， 2021， 48（4）： 661-675.

[13]杜文文，王祥寧，吳麗芳，等. 亞洲百合和鐵炮百合正反雜交親和程度的差異性分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012，45（23）： 4854-4861.

[14]王 沖，雷家軍，姜 闖，等. 君子蘭種間雜交及自交親和性[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011， 44（18）： 3822-3829.

[15]孫曉梅，尚德郁，楊宏光，等. 細(xì)葉美女櫻和美女櫻種間雜交親和性的研究[J]. 北方園藝， 2007（12）： 101-102.

[16]張 慧. 鋁誘導(dǎo)甜高粱根尖胼胝質(zhì)積累機(jī)制的研究[D]. 長春： 吉林大學(xué)， 2014.

[17]MEIKLE P J， BONIG I， HOOGENRAAD N J， et al. The location of （1→3）-β-glucans in the walls of pollen tubes of Nicotiana alata using a （1→3）-β-glucan-specific monoclonal antibody[J]. Planta， 1991， 185（1）：1-8.

[18]萬凌琳. 水稻β-1，3葡聚糖苷酶基因Osg1的功能研究[D]. 武漢： 武漢大學(xué)， 2010.

[19]HIRATSUKA S， ZHANG S L， NAKAGAKA E， et al. Selective inhibition of the growth or incompatible pollen tubes by S-protein in the Japanese pear[J]. Sexual Plant Reproduction， 2001， 13（4）： 209-215.

[20]雷家軍，吳 超. 卷丹與亞洲百合種間雜交花粉管生長的熒光觀察[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2012， 43（4）： 117-120.

[21]李忠光，李江鴻，杜朝昆，等. 在單一提取系統(tǒng)中同時測定五種植物抗氧化酶[J]. 云南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2002（6）： 44-48.

[22]李 晶，金 樑，鄧志剛，等. 被子植物花粉和雌蕊互作的分子基礎(chǔ)[J].草業(yè)科學(xué)， 2014， 31（1）： 161-167.

[23]LAU J Y Y， PANG C C， RAMSDEN L， et al. Stigmatic exudate in the Annonaceae： pollinator reward， pollen germination medium or extragynoecial compitum[J]. Journal of Integrative Plant Biology， 2017， 59（12）：881-894.

[24]白 雪，劉占德，李建軍，等. 獼猴桃花后不同天數(shù)授粉效果研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2020， 48（7）： 166-168.

[25]郭玉潔，楊會娟，曹 宇，等. 山丹與幾種百合的雜交及花粉管生長熒光觀察[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2018， 46（14）： 116-120.

[26]劉 寧. 花柱和柱頭的結(jié)構(gòu)[J]. 生物學(xué)通報， 1998（4）： 17-19.

[27]FENG H Q， LIU C， FU R， et al. LORELEI-LIKE GPI-ANCHORED PROTEINS 2/3 regulate pollen tube growth as chaperones and coreceptors for ANXUR/BUPS receptor kinases in Arabidopsis[J]. Molecular Plant， 2019， 12（12）： 1612-1623.

[28]謝曉紅. 植物抗氧化酶系統(tǒng)研究進(jìn)展[J]. 化工管理， 2015（32）： 99-100.

[29]宋喜貴，佘小平. 植物體內(nèi)過氧化氫的產(chǎn)生及其生理作用[J]. 連云港師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報， 2010， 27（4）： 99-103.

[30]郭 云，支崇遠(yuǎn)，趙宇中. 顯花植物受精早期階段的酶作用[J]. 種子， 2007（2）： 45-48.

[31]劉遵春，包東娥，扈惠靈. 金光杏梅自交不親和性的生理機(jī)制[J]. 河南科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2017， 45（1）： 10-13.

[32]張雪梅，李保國，趙志磊，等. 蘋果自花授粉花粉管生長和花柱保護(hù)酶活性與內(nèi)源激素含量的關(guān)系[J]. 林業(yè)科學(xué)， 2009， 45（11）： 20-25.

[33]律春燕，王 雁，朱向濤，等. 黃牡丹與芍藥組間雜交花粉與柱頭識別的解剖學(xué)研究[J]. 西北植物學(xué)報， 2009， 29（10）： 1988-1994.

[34]ZAVALIEV R， UEKI S， EPEL B L， et al. Biology of callose （β-1，3-glucan） turnover at plasmodesmata[J]. Protoplasma， 2011， 248（1）：117-130.

[35]崔海芳，張 凡，尹俊龍，等. 胼胝質(zhì)沉積與花粉發(fā)育[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)）， 2017， 32（3）： 551-557.

[36]劉林秀，曾海濤，徐 皓，等. 幾種植物激素對4種山茶屬植物花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響[J].中國油料作物學(xué)報， 2021， 43（4）： 700-707.

（責(zé)任編輯：徐 艷）

收稿日期：2022-07-04

基金項(xiàng)目：河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目（23A220001）；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)2021-2022年度“百千萬”社會服務(wù)基金項(xiàng)目（30802210）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31600568、31870698）

作者簡介：賀 丹（1983-），女，河南新鄉(xiāng)人，博士，副教授，主要從事園林植物育種研究。（E-mail）dandan990111@163.com

通訊作者：何松林，（E-mail）hsl213@yeah.net