辣椒花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育_郝雪峰

收稿日期:2008-08-21

基金项目:国家支撑计划(2006BAD01A7-04-09);广州市攻关项目(2005Z2-E0071);广东省攻关项目(2006B20201028)作者简介:郝雪峰(1978-),女,山西人,在读博士,主要从事蔬菜生物技术研究。通讯作者:雷建军(1957-),男,湖南人,教授,博士生导师,主要从事蔬菜育种研究。

辣椒花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育

郝雪峰,雷建军,陈国菊,曹必好

(华南农业大学园艺学院,广东广州 510642)

摘要:采用染色体压片和爱氏苏木精染色相结合的方法对辣椒花粉母细胞减数分裂及雄配子体的发育过程进行了观察。结果表明:可育株系减数分裂染色体行为正常,胞质分裂属同时型,四分体以正四面体型或十字交叉型为主;雄配子体只进行1次有丝分裂,成熟花粉为2 细胞型。不育株系减数分裂行为异常,四分体时期彻底败育;此外,辣椒减数分裂进程与花蕾外部特征关系密切。

关键词:辣椒;花粉母细胞;减数分裂;雄配子体发育

中图分类号:S641.3 文献标识码:A 文章编号:1000-7091(2008)增刊-0190-04

Pollen Mother Cell Meiosis and Male Gametophyte Development of Hot Pepper

HAO Xue feng,LEI Jian jun,CHEN Guo ju,CAO Bi hao

(College of Horticulture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

Abstract:Chromosome preparation and Ehrlich's hematoxylin staining technique were adopted to examine the meiosis process of pollen mother cells and the development of the male ga metophytes.The results were as follo ws:The meiosis process was basically normal,and cytoplasm divided simultaneously in fertile plants.Its tetrahedral type and decussate type were two typical forms of tetrads.During the development of the male gametophytes,mitosis took place just one time and the mature pollens were 2 cell ones.The meiosis process was not normal in male sterile plants.Abortion occurred completely at the Metaphase in male sterile plants.The meiosis process of pollen mother cells was closely correlated with the appearance of buds.

Key words:Hot pepper;Pollen mother cell;Meiosis;Male gametophyte development 关于植物雄性不育花药发育的细胞形态学研究,前人已做了大量的工作[1-7]。这些研究的重点在于确定花粉败育的时期和方式。本研究以辣椒细胞核雄性不育两用系为材料,对不育株和可育株花粉母细胞减数分裂和雄配子体的发育过程进行了观察。不仅确定了小孢子的败育时期,而且找到了与小孢子发育时期相对应的外在衡量标准,为进一步利用cDNA AFLP 技术分析辣椒核不育两用系表达差异特征提供了理想的取材依据,同时为开展辣椒细胞遗传、染色体工程、基因工程以及小孢子单倍体育种等奠定了基础。

1 材料和方法

供试材料为辣椒核不育AB114。于盛花期

10:00左右,用卡诺固定液固定各发育时期不同等级的花蕾(参照何长征分级标准)[7],固定约24h 后,经梯度酒精(95%~80%~70%)处理各30min,再转至70%酒精中,4 冰箱保存;爱利氏苏木精染色,常规压片观察花粉母细胞减数分裂及雄配子体的发育过程。Olympus 显微镜数码摄像系统拍照。

2 结果与分析

2.1 小孢子发育时期与花蕾外部形态的相关性

经观察发现花蕾的外部形态与小孢子的发育进程关系密切,下列取材标准均能代表一个特定的发育时期,虽然不是绝对吻合,但至少90%以上的母细胞处于同一发育阶段,这不仅证实按如下取样标准确实可行,

而且说明花粉母细胞发育具有一定的

华北农学报 2008,23(增刊):190 193

不同步性。心叶卷曲成条状,花萼紧裹花冠 造孢细胞期;心叶半展开,花萼紧裹花冠 花粉母细

胞;心叶展开,花萼紧裹花冠,花柄直立 减数分裂期;花萼稍裂开,微露花冠,花柄弯曲 四分体时期;花萼与花冠齐平 单核小孢子期;花冠伸出花萼部分与花萼等长 花粉粒成熟期。2.2 花粉母细胞减数分裂

每个孢母细胞需经过两次减数分裂才能产生四个一群的单倍体细胞,即小孢子。减数分裂的结果使双倍性的孢子体细胞转变为单倍体的配子体,是有性生殖植物世代转变的关键期。现将各时期的特点总结如下:

2.2.1 减数分裂

2.2.1.1 前期 花粉母细胞进入减数分裂期,首先细胞核显著增大,核内出现细丝状染色体,核仁明显,为细线期早期阶段(图1 A);继而细丝状染色体集成一团,位于核的一侧,形成凝花结,即细线期晚期阶段(图1 B)。偶线期染色体更为清晰,同源染色体联会,可见多处形成连接点(图1 C)。染色体进一步收缩进入双线期,同源染色体互相排斥,彼此分离,呈现X,V,O 等形状(图1 D,E)。终变期染色体更为短粗,12个二价体在细胞内松散分布(图1

F),有1~2对染色体附着在核仁上(图1 G),染色体可以清楚计数。

2.2.1.2 中期 染色体螺旋化程度加剧,核仁、核膜消失,纺锤体形成,纺锤丝清晰,二价体集中、整齐地排列在赤道板上(图1 H)。

2.2.1.3 后期 因纺锤丝牵引,二价体彼此分离并移向细胞两极,无染色体落后分离现象(图1 I)。2.2.1.4 末期 两组染色体各自到达极区,形成两个子核(图1 J)。第一次分裂后无细胞壁形成,只形成一双核细胞而没有二分体时期。经极短的分裂间期后,直接进入第二次减数分裂。2.2.2减数分裂

2.2.2.1 前期 两个子核的核膜、核仁出现,染色体松散变细(图1 K)。2.2.2.2 中期 染色体短粗,又整齐地排列于各自的赤道板上(图1 L)。

2.2.2.3 后期 染色单体彼此分离并移向两极,浓缩成4个团块(图1 M,N)。

2.2.2.4 末期 四组染色体到达四个极区后随即形成4个子核,即末期 (图1 O,P),以四面体型(图1 O)或十字交叉型(图1 P)

排列。

A,B.细线期(早期、晚期);C.偶线期;D.双线期(X 、V 型);E.双线期(O 型)gakf;F.终变期(松散分布);G.终变期(部分染色体附着

在核仁上);H.中期I;I.后期I;J.末期I;K.前期II;L.中期II(纺锤体平行);M ,N.后期II(正四面体型,十字交叉型);

O,P.末期II(正四面体型,十字交叉型);Q,R.隔壁形成(正四面体型,十字交叉型);S,T.四分体(正四面体型,十字交叉型)。A,B.Leptotene(earl y s tage,advanced s tage);C.Zygonema;D.Diplotene( X and V types of chromos omes);E.Dipotene( O type of chromosomes);F.Di akinesis(the c hromosomes scattered i n the cells);G.Diaki nesis(some of the chromos omes focus on the nucleolus);H.Metaphase I(s ide view);

I.Anaphase I;J.Tel ophase I;K.Prophase ;L.Metaphase (with the parallel spindle);M ,N.Anaphas e (tetrahedral,decuss ate);O,P.Telophas e (tetrahedral,decuss ate);Q,R.Dissepiments came i nto being(tetrahedral,decus sate);S,T.Te trad(tetrahedral,decus sate).

图1 辣椒可育株系114B 花粉母细胞减数分裂过程Fig.1 Meiosis of pollen mother cell of hot pepper 114B

增刊郝雪峰等:辣椒花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育

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