黄蜀葵花蕾大小与花粉发育时期关系研究

洪 国，权赫根，于楷力，全雪丽

（延边大学农学院，吉林延吉 133002）

黄蜀葵（Abelmoschus manihot Medic.）为锦葵科一年生或多年生的草本植物[1-3]。黄蜀葵全身都是宝，全草可入药，包括果实、种子及花朵。全草具有清热解毒功效，果实种子治疗消化不良、跌打损伤等疾病[4-8]。花含有的总黄酮，具有抑菌、抗炎和治疗心血管疾病等作用[4-7]。黄蜀葵花直径约为15cm，黄色至淡黄色，具有较高的观赏价值[4-7]。前人研究表明，依据花器官的形态特征可判断小孢子发育时期，从而确定花药培养最佳时期所对应的花蕾标准[9-12]。黄蜀葵花蕾大小与花粉发育时期关系的研究未见报道，本试验对不同大小花蕾进行花粉发育观察，探讨花蕾长与花粉各发育时期之间相关性，以便在进行有关遗传改良时依据花蕾的大小判断花粉的发育阶段。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料采自种植在延边大学农学院温室大棚内黄蜀葵植株。开花盛期用剪子取不同生长时期花蕾，并进行分级（Ⅰ：小于0.5cm；Ⅱ：0.5～1.0cm；Ⅲ：1.0～1.5 cm；Ⅳ：1.5～2.0 cm；Ⅴ：2.0～2.5 cm；Ⅵ：大于2.5 以上）后放入到FAA 保存液中备用。

1.2 方法

采用常规石蜡切片法，光学显微镜观察并进行拍照，测微尺测量花粉大小。

2 结果与分析

2.1 黄蜀葵花粉各发育时期的细胞学特征及分期

黄蜀葵花大，在完全开放时花朵的横径在12.3～20.00cm 之间，为两性花（图1a、图1b）。每朵花开放时间很短，仅1d，一般上午开放，下午萎蔫，最后花瓣与花萼掉落，仅剩子房与苞片。每朵花内有数枚雄蕊，属单体雄蕊，雌蕊的柱头5 裂，暗紫色（图1b）。

2.1.1 减数分裂期。随着花的生长发育，内部雄蕊的花药也进行发育。雄蕊原基顶端发育来的幼期花药，最外为表皮细胞，进行平周或垂周分裂增加花药表面积，最终发育成花药的表皮细胞。发育早期花药的4 个角处分化出4 个孢原细胞，通过平周分裂形成造孢细胞和周缘细胞（图1c），造孢细胞进行有丝分裂形成数个小孢子母细胞（图1d）。小孢子母细胞体积特别大，明显区别于周边细胞（图1d）。进入减数分裂后，1 个母细胞形成4 个子细胞，即小孢子。

2.1.2 四分体时期。减数分裂后形成四分体，呈四面体型（图1e），未见到其他类型的四面体。小孢子四分体随着胼胝质壁的消失，4 个小孢子分离（图1f）。

图1 黄蜀葵花粉各发育时期的细胞学特征图

2.1.3 单核中期及靠边期。刚从四分体释放出来的小孢子形态不规则，细胞壁较薄。随着进一步发育，小孢子外面产生花粉壁，形状慢慢变圆，核在细胞的中央，处于单核居中期（图1g），同时在花粉壁上出现了很多刺状突起（图1g）。之后细胞内出现大液泡，细胞核移到一边，处于单核靠边期（图1h）。

2.1.4 双核期。靠边的核再进行一次有丝分裂形成2 个核，为双核期。由于不均等分裂，形成了大小不等的2个细胞，大的叫营养细胞，小的叫生殖细胞（图1i）。因此，黄蜀葵成熟花粉为2-细胞型。成熟的花粉粒表面有很多刺状突起，表面粗糙（图1j），能观察到萌发孔。当花药成熟，药室开裂，花粉散出（图1k）。成熟的花粉粒平均直径大小89.12μm，花粉粒表面刺平均长为15.81μm。个别花药中，能观察到少数败育的花粉粒（图1m）。

最终成熟的花药壁剩下表皮、药室内壁（纤维层）与中层细胞（图1k）。在药隔薄壁细胞、花药壁细胞、子房壁细胞、雄蕊柱细胞、花瓣细胞等内部都观察到簇状晶体。

2.2 黄蜀葵花蕾大小与花粉发育时期相关关系

由表1 可知，花蕾大小与花粉发育时期存在一定的相关性。由于黄蜀葵每朵花内数枚雄蕊发育时期不同步（每朵花内花药发育先后顺序为从上往下），因此花蕾在小于0.5cm 时，出现4 个时期，即母细胞时期、减数分裂时期、四分体时期和单核期；花蕾大小在0.5～1.0cm 时，出现3 个时期，即减数分裂时期、四分体时期、单核中期。花蕾长度在1.0～1.5cm 时，小孢子处于单核靠边期。

表1 黄蜀葵花蕾大小与花粉发育时期关系

3 结论与讨论

黄蜀葵胚胎学主要特征表现为，小孢子四分体属四面体型，花粉粒属2-细胞花粉粒，成熟花粉粒表面有很多针刺状突起。

黄蜀葵一朵花蕾内数枚雄蕊发育时期不同步，很难定位小孢子某一个时期的花蕾长度，只能大约估测。通过分析，在黄蜀葵花蕾长度1.0～1.5cm 时，处于单核靠边期的花药比较多。这时期的花药相对比较容易诱导胚状体。

本研究观察发现，个别的花药内发现发育畸形的花粉粒，表现为空瘪，没有内容物。但数量相对较少，所以不影响生殖繁育。