Page 131 - 广西植物2024年1期

１ 期 余道平等: 峨眉拟单性木兰雄性不育的细胞形态学及生理生化特性研究 １ ２ ７

( １. Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｅｍｅｉｓｈａｎ Ｂｏｔａｎｉｃａｌ Ｇａｒｄｅｎꎬ Ｅｍｅｉｓｈａｎ ６１４２００ꎬ
Ｓｉｃｈｕａｎꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３. Ｗｉｌｄ Ｐｌａｎｔｓ Ｓｈａｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅꎬ Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ４. Ｅｍｅｉｓｈａｎ
Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅꎬ Ｅｍｅｉｓｈａｎ ６１４２００ꎬ Ｓｉｃｈｕａｎꎬ Ｃｈｉｎａ )

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｐａｒａｋｍｅｒｉａ ｏｍｅｉｅｎｓｉｓ ａｎ ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ ｔｒｅｅ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ Ｐａｒａｋｍｅｒｉａ ｏｆ Ｍａｇｎｏｌｉａｃｅａｅꎬ ｉｓ ｌｉｓｔｅｄ ａｓ ａ ｃｒｉｔｉｃａｌｌｙ
ｅｎｄａｎｇｅｒｅｄ ｐｌａｎｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ￣ｇｒａｄｅ Ｓｔａｔｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ. Ａｉｍｅｄ ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ ａｂｏｒｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｉｔｙ ｉｎ ｂｉｓｅｘｕａｌ
ｆｌｏｗｅｒｓ ｏｆ Ｐ. ｏｍｅｉｅｎｓｉｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬ ｓｔｅｒｉｌｅ ｓｔａｍｅｎｓ ｏｆ ｂｉｓｅｘｕａｌ ｆｌｏｗｅｒ ａｎｄ ｆｅｒｔｉｌｅ
ｓｔａｍｅｎｓ ｏｆ ｍａｌｅ ｆｌｏｗｅｒ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ ｔｈｅ ａｎｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｂｙ ｐａｒａｆｆｉｎ ｓｅｃｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｓｏｌｕｂｌｅ
ｓｕｇａｒꎬ ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎꎬ ｐｒｏｌｉｎｅ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄꎬ ａｎｄ ｃａｔａｌａｓｅ (ＣＡＴ) ａｎｄ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ (ＰＯＤ) ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ. Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｉｎ ｍｅｉｏｓｉｓ ｓｔａｇｅ ｉｎ ａｎｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔｅｒｉｌｅ
ｓｔａｍｅｎｓ ａｎｄ ｆｅｒｔｉｌｅ ｓｔａｍｅｎｓꎬ ｔｈｅ ｔａｐｅｔｕｍ ｌａｙｅｒ ｏｆ ｓｔｅｒｉｌｅ ｓｔａｍｅｎｓ ｗａｓ ｄｅｎｓｅ ａｎｄ ｕｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄꎬ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｍｏｔｈｅｒ ｃｅｌｌｓ
ｄｉｄｎ’ｔ ｄｅｖｅｌｏｐ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｔｅｔｒａｄ ａｎｄ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｅｄꎬ ｓｏ ｔｈｅ ｐｏｌｌｅｎ ｓａｃ ｗａｓ ｅｍｐｔｙ. Ｔｈｅ ｔａｐｅｔｕｍ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ
ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｍｏｔｈｅｒ ｃｅｌｌｓ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｅ ｓｔａｍｅｎｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｎｏｒｍａｌｌｙꎬ ｍｏｓｔ ｐｏｌｌｅｎ ｓａｃ ｗｅｒｅ ｂｒｏｋｅｎ ａｎｄ ｐｏｌｌｅｎ ｇｒａｉｎ ｗｅｒｅ
ｅｘｐｏｒｔ. (２)Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒꎬ ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎꎬ ｐｒｏｌｉｎｅ ｏｆ ｓｔｅｒｉｌｅ ｓｔａｍｅｎｓ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｆｅｒｔｉｌｅ
ｓｔａｍｅｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ｍｅｉｏｓｉｓꎬ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｍｏｎｕｃｌｅａｒ ａｎｄ ｐｏｌｌｅｎ ｍａｔｕｒｅ. (３) ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｓｔｅｒｉｌｅ ｓｔａｍｅｎｓ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｏｖｅｒａｌｌ ａｎｄ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｆｅｒｔｉｌｅ ｓｔａｍｅｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ｍｅｉｏｓｉｓꎬ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｍｏｎｕｃｌｅａｒ ａｎｄ
ｐｏｌｌｅｎ ｍａｔｕｒｅ. ＣＡＴ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｓｔｅｒｉｌｅ ｓｔａｍｅｎｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｓ ａ ｗｈｏｌｅ ａｎｄ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｆｅｒｔｉｌｅ ｓｔａｍｅｎｓ ｉｎ ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｓｔａｇｅ. Ｗｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ａｂｏｒｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｓ ａｔ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｍｅｉｏｓｉｓꎬ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ
ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃａｕｓｅｓ ｔｈｅ ａｂｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｌｅ ｉｎ ｂｉｓｅｘｕａｌ ｆｌｏｗｅｒｓꎬ ｔｈｅ ｔａｐｅｔｕｍ ｌａｙｅｒ ｄｏｎ’ｔ ｄｅｖｅｌｏｐ ｆｕｒｔｈｅｒ ａｎｄ ｉｔ ｄｏｅｓｎ’ｔ ｐｒｏｖｉｄｅ
ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｔｏ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｍｏｔｈｅｒ ｃｅｌｌｓ. ＣＡＴ ａｎｄ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ａｒｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｉｍｅｌｙ
ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｆｒｅｅ ｒａｄｉｃａｌｓ ｉｎ ｃｅｌｌｓꎬ ａｎｄ ｍｅｉｏｓｉｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｍｏｔｈｅｒ ｃｅｌｌｓ ｉｓ ｂｌｏｃｋｅｄꎬ ｓｏ ｔｅｔｒａｄｓ ｆａｉｌ ｔｏ ｂｅ ｆｏｒｍｅｄ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｐａｒａｋｍｅｒｉａ ｏｍｅｉｅｎｓｉｓꎬ ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｉｔｙꎬ ａｎｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬ ｃｙｔｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ

植物雄性不 育 ( ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｉｔｙꎬＭＳ) 是 指 植 物 氨酸等物质含量的研究表明ꎬ在不育株材料花器
体不能产生正常有功能的花粉、花药或雄配子的 官中ꎬ出现物质代谢水平降低、脯氨酸亏损现象
遗传现象( 范彦君等ꎬ２０１６) ꎮ 国内外研究者分别 ( 盛云燕等ꎬ２０１６ꎻ陈伟等ꎬ２０１７ꎻ王莹等ꎬ２０１８) ꎮ
从细胞发育、生理生化特性和分子生物学等领域 小麦( Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ) 和 大 豆 ( Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ) 等
对植物雄性不育材料进行了大量研究ꎬ并在禾本 不育材料花器官中过氧化氢酶 ( ｃａｔａｌａｓｅꎬ ＣＡＴ)
科( 沈亚琦等ꎬ２０２２) 、茄科( 吕晓菡等ꎬ２０１５ꎻ雷 和超氧 化 物 歧 化 酶 ( ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅꎬ ＳＯＤ)
刚等ꎬ２０２２) 和十字花科( 唐鑫等ꎬ２０２１) 等多种 活 性 多 数 低 于 可 育 材 料ꎬ 而 过 氧 化 物 酶
作物上取得了一系列新进展ꎬ阐明了这些农作物 ( ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅꎬ ＰＯＤ) 活性高于或低于可育材料ꎬ差
雄性不育发生败育的时期、细胞学特征及其基因 异较大( 刘子涵等ꎬ２０１７ꎻ 杨龙树等ꎬ２０１７) ꎮ
对雄性不育的调控作用ꎮ 但是ꎬ对木本植物的研 峨眉拟单性木兰( Ｐａｒａｋｍｅｒｉａ ｏｍｅｉｅｎｓｉｓ) 为木
究相对较少ꎬ并且局限在细胞形态学和生理生化 兰科(Ｍａｇｎｏｌｉａｃｅａｅ)拟单性木兰属的常绿乔木ꎬ成
等初步 研 究 上 ( 张 博 等ꎬ２０１５ꎻ 刘 望 舒 等ꎬ２０１９ꎻ 树高为 ２０ ~ ２５ ｍꎮ 为峨眉山特有种ꎬ分布于海拔
周洋等ꎬ２０２０) ꎮ 目前ꎬ有关木兰科植物的生殖发 １ １００ ~ １ ５００ ｍ 的常绿阔叶林中ꎬ个体数量不到
育研究以观察大小孢子和雌雄配子体发育的细 １００ 株ꎬ被列为国家一级重点保护野生植物( 国家
胞形态为主ꎬ探索了小孢子败育发生的时期和细 林草局 农业农村部ꎬ２０２１)ꎬ被世界自然保护联盟

胞学 特 征 ( 谭 金 桂 等ꎬ ２００７ꎻ 王 亚 玲 和 张 寿 洲ꎬ (ＩＵＣＮ) 红 色 名 录 列 为 极 度 濒 危 物 种 ( ＩＵＣＮꎬ
２００８ꎻ赵兴 峰 等ꎬ２００８ꎻ 张 凤 娟 等ꎬ２００８ꎻ 潘 丽 琴 ２０２２)ꎬ是我国亟待拯救保护的 １２０ 种极小种群野
等ꎬ ２０２１ ) ꎮ 对 甜 瓜 ( Ｃｕｃｕｍｉｓ ｍｅｌｏ ) 、 高 羊 茅 生植物之一( 国家林业局ꎬ２０１２ 年)ꎮ 峨眉拟单性
( Ｆｅｓｔｕｃａ ａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ ) 和 紫 花 苜 蓿 ( Ｍｅｄｉｃａｇｏ 木兰为雄花两性花异株( 胡先骕和郑万钧ꎬ１９５１ꎻ
ｓａｔｉｖａ) 等雄性不育材料的可溶性糖、蛋白质和脯 刘玉壶等ꎬ１９９５)ꎬ是木兰科植物中两性花向单性