田青蘭　吳艷艷　張英俊　劉潔云　黃偉華　溫放　韋毅剛　牟海飛

關(guān)鍵詞：西番蓮；自交；異交；授粉親和性；花粉管

中圖分類號(hào)：S667.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-9980（2023）01-0098-13

西番蓮（Passiflora edulis）又名百香果、雞蛋果等，是西番蓮科（Passifloraceae）西番蓮屬（Passiflo-ra L.）藤本植物，也是中國(guó)南方重要的特色果樹(shù)，可用作鮮食、加工或觀賞綠化。西番蓮栽培食用品種主要有紫色果和黃色果2種類型，紫色果的自交親和性普遍優(yōu)于黃色果，由于西番蓮自交不親和性的存在，有些黃色果品種自然授粉無(wú)法坐果或坐果率低，需要匹配異交親和性高的授粉樹(shù)，輔助人工授粉，提高生產(chǎn)成本。此外，自交和異交不親和性阻礙了雜交育種獲得純合和雜合后代。授粉與坐果、結(jié)實(shí)密切相關(guān)，植物的授粉受精需要經(jīng)歷花粉與柱頭的識(shí)別、花粉管與花柱的識(shí)別、雌雄配子之間的識(shí)別階段，其中任何過(guò)程受到阻礙，都會(huì)導(dǎo)致授粉受精不良。因此，探明西番蓮自交和異交授粉過(guò)程對(duì)提高西番蓮坐果率和雜交育種效率均具有重要意義。

在親和互作中，花粉管通過(guò)柱頭向子房生長(zhǎng)?；ǚ鄹街谥^上后進(jìn)行水合和萌發(fā)，長(zhǎng)出花粉管，花粉管穿透柱頭，并通過(guò)花柱引導(dǎo)組織生長(zhǎng)，而后花粉管進(jìn)入子房腔并沿子房?jī)?nèi)壁生長(zhǎng)，進(jìn)行珠孔受精，花粉管由珠孔進(jìn)入胚囊。每條花粉管都有兩個(gè)精子細(xì)胞，其中一個(gè)與卵細(xì)胞融合，形成受精卵，發(fā)育成胚；另一個(gè)與中央細(xì)胞的兩個(gè)極核融合，形成受精極核，發(fā)育成三倍體胚乳。由于自交不親和性的存在，西番蓮高度依賴異花授粉結(jié)實(shí)，這種異花雜交的機(jī)制促進(jìn)了物種內(nèi)的遺傳變異。植物常見(jiàn)的自交不親和主要有幾種表現(xiàn)：花粉在柱頭上不能萌發(fā)；花粉可以萌發(fā)但無(wú)法穿透柱頭；花粉管能穿透柱頭，但在花柱內(nèi)生長(zhǎng)受到抑制；花粉管能進(jìn)入子房，但不能進(jìn)入胚珠形成受精卵。前兩者屬于孢子體不親和，后兩者屬于配子體不親和。目前，關(guān)于國(guó)內(nèi)西番蓮栽培品種授粉受精過(guò)程的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，多集中在花粉萌發(fā)條件的研究上。鑒于目前國(guó)內(nèi)西番蓮栽培品種多而雜，但公知公用和種植面積較大的品種較少，目前獲得新品種保護(hù)的品種數(shù)量稀少，其中尚未有廣泛推廣的主栽品種，故筆者在本研究中選取了自交親和性差異較大的5個(gè)西番蓮品種（系）作為試驗(yàn)材料，包含了紫色果主栽品種臺(tái)農(nóng)1號(hào)和紫色果及黃色果（中果型和大果型）品系。試驗(yàn)結(jié)合西番蓮雌蕊解剖結(jié)構(gòu)及花粉管的熒光顯微觀察，對(duì)供試材料組成的4個(gè)自交授粉組合和6個(gè)異交授粉組合的花粉萌發(fā)時(shí)間、花粉管數(shù)量及花粉管生長(zhǎng)速度進(jìn)行觀察，并結(jié)合田間坐果率，以明確各個(gè)組合授粉親和性的強(qiáng)弱、親和及不親和組合花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)差異、不親和發(fā)生部位及特征，為西番蓮授粉及雜交育種提供參考。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)點(diǎn)及供試品種

試驗(yàn)于2021年11月中旬在廣西南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)石埠街道辦美麗南方示范園區(qū)（108°09′E，22°46′N）進(jìn)行。授粉當(dāng)天和次日最高溫度分別為34.9℃、29.1℃，平均溫度分別為19.2℃、19.9℃，授粉當(dāng)天夜間最低溫度17.0℃，天氣晴朗。供試品種共5個(gè)，包括臺(tái)農(nóng)1號(hào)（簡(jiǎn)稱TN，中果型，紫色果皮）和自主選育西番蓮品系4個(gè)，均為在黃色果和紫色果雜交后代中選育的品系，分別為H6（大果型，黃色果皮）、MB（中果型，黃色果皮）、H2（中果型，黃色果皮）、ZS（中果型，紫色果皮）；供試品種的花和果實(shí)性狀參見(jiàn)圖1，對(duì)試驗(yàn)地植株統(tǒng)一進(jìn)行常規(guī)水肥管理。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)4個(gè)自交授粉組合和6個(gè)異交授粉組合，觀察其授粉后花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的情況，詳見(jiàn)表1。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1授粉 （1）自交：挑選當(dāng)天會(huì)開(kāi)放的成熟花蕾，在上午還未開(kāi)花前進(jìn)行套袋，待開(kāi)花后揭開(kāi)袋子，用干凈的毛刷蘸上同一朵花的花粉進(jìn)行點(diǎn)授，在硫酸紙袋上標(biāo)記自交品種和具體的授粉時(shí)間，然后立即套袋。（2）異交：挑選當(dāng)天會(huì)開(kāi)放的成熟花蕾，在上午還未散粉前對(duì)母本去雄，剪除雄蕊（花藥），然后套袋。父本花粉收集：挑選當(dāng)天會(huì)開(kāi)放的成熟花蕾，在上午還未開(kāi)花前進(jìn)行套袋，待散粉后收集用于異交的父本植株花粉。對(duì)母本進(jìn)行授粉，在硫酸紙袋上標(biāo)記父母本和具體的授粉時(shí)間，然后立即套袋。

1.3.2熒光顯微觀察 分別采集授粉后0.5、1、2、4、6、8、18、24 h的花朵，每個(gè)授粉組合的每個(gè)時(shí)段各采集4朵花。將花瓣、副花冠花絲、萼片、苞片去掉，留下雌蕊，放入裝有FAA固定液的50 mL離心管中固定24 h，置于4℃冰箱保存?zhèn)溆谩Ｃ總€(gè)授粉組合在每個(gè)時(shí)段分別選取3組雌蕊制作壓片，其中每組雌蕊保留1個(gè)柱頭和1個(gè)子房用于觀測(cè)。先用蒸餾水洗去殘余固定液，加入3 mol·L^-1NaOH于60℃水浴鍋中軟化約1.5 h，用蒸餾水洗去殘余的NaOH。將苯胺藍(lán)溶于0.1 mol·L^-1K₃PO₄溶液中配制成0.1%苯胺藍(lán)染液，置于黑暗處染色3h。將花柱對(duì)半縱切，分別將柱頭外露面和花柱切面置于載玻片上，滴加甘油，加蓋玻片，施力將花柱壓平，以便觀察到柱頭表面花粉粒萌發(fā)情況和柱頭及花柱引導(dǎo)組織中花粉管的伸長(zhǎng)情況；將子房從中部縱切，再切取薄片置于載玻片上壓片；用奧特光學(xué)BK-FL熒光顯微鏡觀察花粉行為并拍照，統(tǒng)計(jì)柱頭上萌發(fā)的花粉管數(shù)量、進(jìn)入柱頭引導(dǎo)組織的花粉管數(shù)量、到達(dá)花柱中部的花粉管數(shù)量、進(jìn)入子房的花粉管數(shù)量，每個(gè)授粉組合的各取樣時(shí)段分別觀察3組數(shù)據(jù)；用Adobe PhotoshopCC軟件對(duì)圖片進(jìn)行處理和排版。

1.3.3石蠟切片制作及觀察 取1.3.2中固定好的MB自交授粉后18 h和24 h的雌蕊樣品經(jīng)脫水浸蠟、包埋、切片（厚度4μm）、脫蠟、番紅一固綠染色、透明封片制作石蠟切片，將切片分別放于奧特光學(xué)BK-FL顯微鏡和奧林巴斯S261解剖鏡下觀察雌蕊的解剖形態(tài)，拍照。

1.3.4坐果率調(diào)查 于2020年9—10月調(diào)查H6xMB、H6×TN、MB×H6、MB×TN共4個(gè)異交組合的坐果情況。授粉步驟同1.3.1，套袋后20 d調(diào)查坐果數(shù)、坐果失敗數(shù)和落果數(shù)，計(jì)算坐果率和落果率。授粉數(shù)=坐果數(shù)+坐果失敗數(shù)+落果數(shù)，坐果率／%=（坐果數(shù)／授粉數(shù)）×100，落果率（%）=（落果數(shù)／授粉數(shù)）×100。

2結(jié)果與分析

2.1西番蓮雌蕊的解剖結(jié)構(gòu)

西番蓮雌蕊由柱頭、花柱和子房構(gòu)成。由圖1可知，西番蓮的花柱有3個(gè)分支，其頂端各連接一個(gè)柱頭，花柱底端連接子房。對(duì)授粉后18～24 h的西番蓮雌蕊進(jìn)行顯微觀察，由圖2可以看出，柱頭上密布乳突結(jié)構(gòu)，柱頭乳突長(zhǎng)度為90～130μm，呈多細(xì)胞緊密排列（圖2-A）；從柱頭乳突的橫截面可觀察到中部空腔，為花粉管穿過(guò)乳突中央細(xì)胞間隙后花粉管所在的位置（圖2-B）。與柱頭乳突連接的是柱頭引導(dǎo)組織，再往下是實(shí)心花柱，引導(dǎo)組織從柱頭延伸至花柱（圖2-C）。柱頭橫截面可觀察到乳突與引導(dǎo)組織的連接（圖2-F），柱頭縱切面可見(jiàn)引導(dǎo)組織呈漏斗狀（圖2-G）。引導(dǎo)組織一直延伸至花柱基部（圖2-C～E），并連接子房。子房?jī)?nèi)可見(jiàn)上百枚倒生胚珠（圖2-H～I(xiàn)），胚珠呈梨形，珠孔在珠柄基部一側(cè)，胚囊呈長(zhǎng)橢圓形，胚囊外覆蓋珠被（圖2-1）。

2.2 4個(gè)西番蓮自交授粉組合的花粉管熒光顯微觀察及自交親和性比較

苯胺藍(lán)染液可與花粉管生長(zhǎng)過(guò)程中的胼胝質(zhì)結(jié)合，在紫外光的激發(fā)下花粉管壁和胼胝質(zhì)發(fā)出特定的黃綠色熒光。通過(guò)對(duì)4個(gè)不同自交授粉組合的觀察，發(fā)現(xiàn)其自交親和性有較大差異。其中，MB自交授粉后0.5 h未見(jiàn)花粉粒附著或萌發(fā)，可見(jiàn)少量柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積；授粉后th少量花粉萌發(fā)出花粉管（圖3-A1）；授粉后2h花粉管伸長(zhǎng)，穿過(guò)柱頭乳突，但未進(jìn)入引導(dǎo)組織；授粉后4h少量花粉管進(jìn)入引導(dǎo)組織（圖3-B1）；授粉后6h大量花粉管穿過(guò)引導(dǎo)組織，集中進(jìn)入花柱上端（圖3-C1）；授粉后8h花粉管到達(dá)花柱2/5處；授粉后18 h花粉管到達(dá)花柱3/5處（圖3-D1），但未見(jiàn)花粉管進(jìn)入子房；授粉后24h花粉管到達(dá)花柱基部，可見(jiàn)大量花粉管進(jìn)入子房（圖3-E1），觀察到花粉管進(jìn)入胚珠（圖3-F1）。

H6自交授粉后0.5 h柱頭可見(jiàn)零星花粉粒附著，幾?；ǚ坶_(kāi)始萌發(fā)；授粉后th可見(jiàn)零星幾?；ǚ鄹街^，剛開(kāi)始萌發(fā)，可見(jiàn)柱頭乳突點(diǎn)狀胼胝質(zhì)堆積；授粉2h后可見(jiàn)少數(shù)花粉附著并萌發(fā)出花粉管（圖3-A2）；授粉后4h可見(jiàn)花粉萌發(fā)數(shù)量增多，但花粉管仍然較短，可見(jiàn)花粉管進(jìn)入柱頭乳突（圖3-B2）；授粉后6h可見(jiàn)部分花粉粒附著在柱頭上，花粉管未繼續(xù)伸長(zhǎng)，花粉管底部出現(xiàn)膨大畸形（圖3-C2）；授粉后8h可見(jiàn)大量花粉附著柱頭萌發(fā)，但花粉管較短，未繼續(xù)伸長(zhǎng)，花粉管底部變粗，無(wú)法繼續(xù)穿透柱頭乳突（圖3-D2）；授粉后18 h可見(jiàn)大量柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積，僅見(jiàn)零星花粉粒附著柱頭；授粉后24h少量花粉粒附著柱頭，花粉管較短且未伸長(zhǎng)，可見(jiàn)柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積（圖3-E2），同時(shí)引導(dǎo)組織未見(jiàn)花粉管進(jìn)入（圖3-F2）。

此外，TN授粉后0.5 h柱頭已有少數(shù)花粉萌發(fā)出花粉管，并進(jìn)入柱頭乳突；授粉后1h柱頭可見(jiàn)大量花粉萌發(fā)，花粉管已伸入引導(dǎo)組織；授粉后8h大量花粉管通過(guò)花柱基部，少量花粉管到達(dá)子房，但未觀察到進(jìn)入胚珠；授粉后18 h大量花粉管進(jìn)入子房，少數(shù)花粉管進(jìn)入胚珠；授粉后24 h可見(jiàn)大量花粉管進(jìn)入胚珠。H2自交授粉后th大量花粉萌發(fā)，花粉管進(jìn)入柱頭乳突；授粉后8h花粉管到達(dá)花柱1/2處；授粉后18 h大量花粉管到達(dá)花柱基部，少量或零星花粉管到達(dá)子房；授粉后24 h部分花粉管到達(dá)子房，可見(jiàn)花粉管進(jìn)入胚珠。

結(jié)合表2和表3分析可知，4個(gè)自交授粉組合花粉與雌蕊的相互作用表現(xiàn)出較大差異，其中，TN、H2、MB自交授粉后，其花粉均能萌發(fā)并穿過(guò)柱頭到達(dá)子房，進(jìn)入胚珠；而H6自交授粉后花粉可以萌發(fā)，但花粉管不能正常伸長(zhǎng)，而是出現(xiàn)末端膨大畸形，最終停留在柱頭乳突中。對(duì)4個(gè)自交組合授粉后8、18、24 h的授粉親和性指數(shù)平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由表3可以看出TN自交親和性指數(shù)為1.25，而H6自交親和性指數(shù)僅為0.03，4個(gè)西番蓮品種（系）的自交親和性排序?yàn)椋篢N>H2>MB>H6。

2.3西番蓮6個(gè)異交授粉組合的花粉管熒光顯微觀察及異交親和性比較

通過(guò)以H6、MB、ZS為母本，分別設(shè)置2個(gè)父本，比較不同異交授粉組合的親和性，熒光顯微觀察結(jié)果如下：

2.3.1 H6為母本的異交組合 H6×MB異交組合授粉后4h花粉已萌發(fā)但花粉管較短（圖4-A3）；授粉后6h柱頭引導(dǎo)組織可見(jiàn)花粉管，花粉管進(jìn)入花柱上端（圖4-B3）；授粉后8h少量花粉管到達(dá)花柱中部位置；授粉后18 h大量花粉管到達(dá)花柱基部（圖4-D3）；授粉后24 h大量花粉管進(jìn)入子房（圖4-E3），可見(jiàn)花粉管進(jìn)入胚珠（圖4-F3），同時(shí)柱頭乳突有大量胼胝質(zhì)堆積。H6×TN異交組合授粉后2h未見(jiàn)花粉萌發(fā)（圖4-A4）；授粉后6h可見(jiàn)少數(shù)或幾?；ǚ鄹街^，有少量柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積（圖4-B4）；授粉后8h柱頭可見(jiàn)少量花粉萌發(fā)，但花粉管較短（圖4-C4）；授粉后18 h有少數(shù)花粉粒附著在柱頭上，但未能伸長(zhǎng)，同時(shí)可見(jiàn)大量柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積（圖4-D4）；授粉后24 h柱頭可見(jiàn)少量花粉附著在柱頭上，花粉管仍然無(wú)法伸長(zhǎng)（圖4-F4），且柱頭乳突出現(xiàn)大面積胼胝質(zhì)堆積（圖4-E4）。

結(jié)合自交授粉親和性的結(jié)論和表2可知，西番蓮異交授粉的過(guò)程中，花粉和雌蕊的相互作用與自交授粉類似，具有異交親和性的組合花粉管萌發(fā)后最終能進(jìn)入子房和胚珠，而不具有異交親和性的組合花粉能萌發(fā)但隨后花粉管不能正常伸長(zhǎng)，相比于正常的花粉管（圖5-A5），其出現(xiàn)末端膨大變粗的畸形形態(tài)，最終只能停留在柱頭乳突中，不能穿透柱頭（圖5-B5）。此外，由表3可知，H6×MB和H6×TN的授粉親和性指數(shù)分別為0.45和0.01，故以H6為母本的異交組合的親和性，MB作為父本優(yōu)于TN。

2.3.2 MB為母本的異交組合 以MB為母本的異交組合中，MB×H6在授粉后4h柱頭可見(jiàn)少量花粉粒附著并萌發(fā)，柱頭乳突胼胝質(zhì)熒光面積加大；授粉后18 h部分花粉管到達(dá)花柱中部，少數(shù)花粉管到達(dá)花柱基部；授粉后24 h大量花粉管到達(dá)花柱基部，進(jìn)入胚珠。而MB×TN異交組合授粉后4h柱頭仍未見(jiàn)花粉粒萌發(fā)，可見(jiàn)少部分柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積；授粉后6h柱頭可見(jiàn)零星花粉粒附著并萌發(fā)，柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積增多；授粉后18 h花粉萌發(fā)數(shù)量增多，花粉管集中到達(dá)花柱1/3處，少數(shù)花粉管到達(dá)花柱中部；授粉后24 h部分花粉管到達(dá)花柱基部，但還未進(jìn)入子房。故MB×H6的花粉萌發(fā)數(shù)量和速度、花粉管生長(zhǎng)速度均優(yōu)于MB×TN，且授粉親和性指數(shù)為MB×H6（0.30>MB×TN（0.07），故MB×H6異交親和性優(yōu)于MB×TN。

2.3.3 ZS為母本的異交組合 ZS×MB組合授粉后4h可見(jiàn)大量花粉萌發(fā)，花粉管穿過(guò)柱頭乳突進(jìn)入引導(dǎo)組織；授粉后8h花粉管到達(dá)花柱2/3處；授粉后1～8 h均可見(jiàn)部分柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積；授粉后18 h大量花粉管已到達(dá)花柱基部并進(jìn)入子房，部分花粉管進(jìn)入胚珠；同時(shí)授粉后18～24 h可見(jiàn)大量柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積。ZS×H6組合授粉后6h可見(jiàn)部分花粉萌發(fā)，花粉管伸長(zhǎng)進(jìn)入花柱上部；授粉后8h可見(jiàn)花粉管到達(dá)花柱中部位置；授粉后1～8 h未見(jiàn)明顯的柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積；授粉后18 h大量花粉管到達(dá)子房，花粉管進(jìn)入胚珠，可見(jiàn)大量柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積；授粉后24h大部分胚珠已受精，同時(shí)柱頭乳突胼胝質(zhì)熒光覆蓋90%以上。此外，由表3可知授粉親和性指數(shù)ZS×MB（1.12>ZS×H6（0.86），故前者異交親和性優(yōu)于后者，同時(shí)，ZS×MB和ZS×H6也是6個(gè)異交組合中授粉親和性指數(shù)最高的兩個(gè)組合。

2.4不同授粉親和性組合的柱頭乳突和花粉管胼胝質(zhì)積累特性

筆者在自交和異交多個(gè)組合中發(fā)現(xiàn)柱頭乳突出現(xiàn)不同程度的胼胝質(zhì)堆積現(xiàn)象（圖5-C5），其中，H6自交和H6×TN異交不親和組合在授粉后24 h柱頭乳突均可見(jiàn)大量胼胝質(zhì)堆積，而TN自交、H2自交2個(gè)自交親和性最強(qiáng)的組合均未觀察到明顯的柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積，此外，H6×MB、ZS×MB、ZS×H6異交授粉組合雖然也有花粉管到達(dá)子房進(jìn)入胚珠，但進(jìn)入子房的花粉管數(shù)量和授粉親和性均低于TN自交和H2自交，且其柱頭上能觀察到大量乳突細(xì)胞胼胝質(zhì)堆積。故推測(cè)乳突細(xì)胞的胼胝質(zhì)堆積可能與授粉親和性有一定關(guān)系，表現(xiàn)出乳突細(xì)胞胼胝質(zhì)堆積量隨著親和性的減弱而增加。除了柱頭乳突的胼胝質(zhì)堆積，筆者也發(fā)現(xiàn)花粉管的伸長(zhǎng)伴隨著胼胝質(zhì)的積累，在具有親和性組合的花粉管中形成近等距離的胼胝質(zhì)塞（圖5-D5）。

2.5西番蓮4個(gè)異交授粉組合的坐果率

前期對(duì)H6和MB為母本的4個(gè)西番蓮異交授粉組合的坐果率調(diào)查結(jié)果（表4）顯示，異交授粉后部分子房可正常膨大并收獲果實(shí)，而部分子房雖然也出現(xiàn)膨大，但在授粉后2～3周提前出現(xiàn)落果現(xiàn)象，未能成功坐果。H6為母本的異交組合中，H6×MB異交坐果率遠(yuǎn)高于H6 ×TN，其中H6×TN坐果率為0，與花粉管熒光顯微觀察的結(jié)果一致，證實(shí)該組合為異交不親和。MB為母本的異交組合中，MB×H6的坐果率高于MB×TN，但同時(shí)分別有18.90%和28.57%的落果率。MB×TN異交組合的熒光顯微觀察顯示其花粉管萌發(fā)數(shù)量較少、花粉管生長(zhǎng)速度較慢，授粉后24 h花粉管到達(dá)花柱基部但未進(jìn)入子房，授粉親和性指數(shù)較低，這與坐果率的結(jié)果不一致，可能是由于坐果率調(diào)查時(shí)間為10月中旬而花粉管熒光顯微觀察時(shí)間為11月中旬，溫度和光照條件相差較大，對(duì)TN花粉管的萌發(fā)和生長(zhǎng)有影響。此外，對(duì)比H6和MB正交和反交的坐果率可知，H6×MB坐果率（60.0%）較MB×H6（37.5%）高出60%，MB×H6落果率較高；同時(shí)熒光顯微觀察的授粉親和性指數(shù)H6×MB （0.45）較MB×H6 （0.30）高出50%，故二者均可證實(shí)H6xMB異交親和性高于MB×H6。

3討論

授粉受精需要經(jīng)歷3個(gè)層次的識(shí)別：花粉與柱頭、花粉管與花柱、雌雄配子之間。石蠟切片及熒光顯微觀察均顯示，在具有親和性的西番蓮自交和異交組合中，花粉粒附著在柱頭后，萌發(fā)出花粉管，花粉管是從柱頭乳突細(xì)胞間隙穿過(guò)進(jìn)入柱頭的，而非從柱頭乳突之間穿過(guò)，乳突橫截面可觀察到花粉管通過(guò)乳突中央留下的空腔，與Madureira等的觀察結(jié)果一致。之后花粉管穿過(guò)柱頭乳突進(jìn)入柱頭和花柱引導(dǎo)組織，進(jìn)入子房和胚珠，完成受精。但在相同的環(huán)境條件下，不同授粉組合的花粉萌發(fā)數(shù)量、開(kāi)始萌發(fā)時(shí)間、花粉管生長(zhǎng)速度存在差異。快者在授粉后0.5 h花粉已萌發(fā)出花粉管，如TN自交和H2自交組合；慢者則在授粉后4h才觀察到花粉萌發(fā)，且花粉數(shù)量較少，如MB×H6異交組合。而花粉管的生長(zhǎng)速度快者如TN自交組合在授粉后8h已有少量花粉管到達(dá)子房，而慢者如MB自交、MB×H6等異交組合在授粉后24 h才觀察到花粉管進(jìn)入子房。大部分授粉組合花粉管在授粉后18 h或24 h進(jìn)入子房和胚珠，這與Ishihata和Ho等的報(bào)道一致，但也有7h和12h的報(bào)道。因此，可以依據(jù)不同組合的花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)速度鑒定其親和性強(qiáng)弱，筆者在本研究中依據(jù)上述指標(biāo)計(jì)算了授粉親和性指數(shù)從而量化授粉親和性，但前提是在相同環(huán)境下比較，因?yàn)榄h(huán)境因素如溫度、光周期和空氣相對(duì)濕度會(huì)影響花粉萌發(fā)和花粉管的生長(zhǎng)。

自交不親和性（Self-incompatibility，SI）是被子植物阻止自交的一種遺傳機(jī)制，SI在自然界中非常常見(jiàn)。自交不親和的過(guò)程使雌性生殖細(xì)胞能夠區(qū)分遺傳相關(guān)（不親和）和遺傳無(wú)關(guān)（親和）的花粉，并明確拒絕不親和花粉。自交不親和過(guò)程是由具復(fù)等位基因的單基因位點(diǎn)——S位點(diǎn)（S-locus）控制的。SI根據(jù)花粉粒表達(dá)的S等位基因的數(shù)量分為孢子體自交不親和（sporophytic self-incompatibili-ty，SSI）和配子體自交不親和（gametophytic self-in-compatibility，GSI）兩種類型。SSI的抑制發(fā)生在柱頭上，而GSI的抑制發(fā)生在花柱中。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)，H6自交不親和的表現(xiàn)為花粉?？梢愿街谥^上并萌發(fā)出花粉管，但花粉管出現(xiàn)末端膨大變粗的畸形形態(tài)，僅停留在柱頭乳突中，不能穿透柱頭；這種不親和的特征表現(xiàn)為孢子體不親和類型。Suassuna等對(duì)西番蓮屬植物SI的研究也支持了孢子體同態(tài)不親和假說(shuō)。有研究認(rèn)為在西番蓮的SI系統(tǒng)中，不親和花粉粒的排斥以花粉和花粉管的劇烈結(jié)構(gòu)變化為特征，如不親和的花粉粒外壁紋飾改變和花粉管的膜系統(tǒng)受損。此外，有研究表明，成熟柱頭發(fā)出的信號(hào)是西番蓮自交不親和反應(yīng)的原因，認(rèn)為花前24 h的柱頭不能區(qū)分親和和不親和花粉粒，還需進(jìn)一步研究。

胼胝質(zhì)是一種β-1，3-葡聚糖，普遍存在于高等植物中，多見(jiàn)于細(xì)胞壁，在植物生長(zhǎng)發(fā)育中起著重要的調(diào)節(jié)作用。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)，西番蓮自交和異交多個(gè)組合中柱頭乳突均出現(xiàn)不同程度的胼胝質(zhì)堆積，且乳突細(xì)胞胼胝質(zhì)堆積量隨著親和性的減弱而增加；可能與乳突細(xì)胞的胼胝質(zhì)堆積會(huì)阻礙花粉萌發(fā)和花粉管向下伸長(zhǎng)有關(guān)。此外，筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)具親和性組合的花粉管伴隨近等距離的胼胝質(zhì)塞積累。前人研究認(rèn)為親和的花粉管伴有規(guī)則的胼胝質(zhì)堆積，而不親和的花粉管被不規(guī)則的胼胝質(zhì)堆積所封閉，無(wú)法正常生長(zhǎng)，故筆者在本研究中觀察到的花粉管伴有胼胝質(zhì)堆積為正?，F(xiàn)象。

坐果率是反映親和性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，筆者前期對(duì)4個(gè)西番蓮品種（系）坐果率的調(diào)查結(jié)果顯示，H6×TN坐果率為0，與花粉管熒光顯微觀察的結(jié)果一致，即H6×TN為異交不親和組合；而對(duì)H6田間的觀察也表明其不能自然坐果，為自交不親和品系。此外，MB×TN異交組合雖然熒光顯微觀察下其在11月中旬花粉管生長(zhǎng)速度較慢，但該組合10月中旬坐果率可達(dá)41.23%，故親和性組合的授粉親和性強(qiáng)弱可能受季節(jié)和環(huán)境條件變化以及花粉活力和柱頭可授性的影響，而不親和組合在環(huán)境改變時(shí)仍不具親和性。筆者在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)部分異交組合授粉后，其中一部分子房在授粉后2～3周出現(xiàn)生長(zhǎng)停滯和大量落果現(xiàn)象。在其他果樹(shù)如榆葉梅、甜櫻桃、棗中均發(fā)現(xiàn)有類似現(xiàn)象，并推測(cè)子房生長(zhǎng)停滯和落果可能是由胚胎發(fā)育不良、受阻導(dǎo)致胚胎敗育引起的。此外，供試西番蓮品系正交和反交的親和性和落果率存在差異，如H6作為母本，MB作為父本時(shí)異交組合的親和性較高且落果率低，反之則親和性降低、落果率升高；說(shuō)明親本的選擇與異交組合的授粉親和性和坐果有關(guān)。這種現(xiàn)象在遠(yuǎn)緣雜交中較為普遍，如李和桃作為親本時(shí)正反交親和性差異較大，可能與單側(cè)種間不親和性有關(guān)。

在實(shí)際應(yīng)用中，供試材料中黃色果皮的品系中H2的自交親和性較好，MB其次，必要時(shí)也可補(bǔ)充人工授粉；黃色果皮大果型的H6為自交不親和品系，需要配置異交親和性較高的授粉樹(shù)，MB可作為其授粉樹(shù)的選擇之一；臺(tái)農(nóng)1號(hào)雖然自交親和性較強(qiáng)，但其不宜作為部分黃色果皮品種（系）的授粉樹(shù)。由于西番蓮屬于孢子體不親和類型，在雜交育種中，需要克服材料自身的SI和材料間的異交不親和性，如本研究中的H6自交和H6×TN異交組合，以獲得純合和雜合后代，由于不親和反應(yīng)部位在柱頭，可嘗試切柱等方法，并進(jìn)一步研究花粉與柱頭的交互作用及授粉后的胚胎發(fā)育。

4結(jié)論

具親和性的西番蓮自交和異交組合于授粉后18～24h花粉管進(jìn)入胚珠，而不親和組合的花粉管出現(xiàn)末端膨大變粗畸形形態(tài)，無(wú)法穿過(guò)柱頭乳突，屬于孢子體不親和類型，且親和性降低伴隨柱頭乳突細(xì)胞胼胝質(zhì)堆積量的增多?？梢罁?jù)花粉萌發(fā)數(shù)量、開(kāi)始萌發(fā)時(shí)間、花粉管生長(zhǎng)速度、柱頭乳突胼胝質(zhì)堆積量鑒定親和性強(qiáng)弱。