佛手坐果及果形发育的初步研究

【摘要】：佛手(Citrus medica L.var.sarcodactylis Swingle),芸香科(Rutaceae)柑桔属(Citrus)植物,是香橼(Citrus medica)的变种,无籽。佛手奇特的指状果形极具观赏价值而倍受人们青睐。目前国内外对于佛手的研究不多,缺乏对佛手无籽原因和果形建成等基础理论研究。本文以三年生带花(芽)或幼果的金华佛手(青皮)和香橼为试材,研究佛手坐果过程、花芽分化过程,以期揭示佛手的坐果机制及果形形态建成机制。 1、对开花前佛手进行去雄套袋处理,与自然生长对照相比,去雄套袋果实生长量(横纵径积)变化不显著(p0.05),说明佛手无需传粉或别的刺激就能结实,属于天然单性结实。利用实时荧光定量PCR技术对佛手和香橼开花前后果实LAA9基因的表达水平进行比较分析,发现佛手果实基部LAA9基因的表达量在花后3d表现极显著下调,表明佛手内源生长素含量较高可自发坐果,推测柑桔属植物授粉受精作用发生在花后3d左右。佛手果实指部和基部LAA9基因在花后3d表达量不同,差异极显著(p0.01),其他时间均无太大差异,推测佛手指部与基部可能分别来源花柱和子房。 2、佛手开花当天剥离的花粉在5%蔗糖、0.05%硼酸、0.01%硝酸钙离体条件下培养,萌发率达到最大值30.57%,表明佛手雄蕊育性正常,佛手无籽与雄蕊无关。检验开花当天及花后Id、2d、3d、4d、5d、6d佛手幼果的小指(花柱)可授性,发现佛手在开花后几天时间内柱头(指部)酶活正常。以香橼为对照,比较佛手人工授粉当天、1d、2d、3d、4d、5d、6d后花粉在柱头的萌发情况。发现香橼花粉管在花后3-4d可长至子房,佛手指部(花柱)表面花粉量比香橼柱头少,部分萌发并伸长,随时间增加,花粉管未见长入基部(子房处),说明佛手无法正常受精。通过对开花当天的佛手和香橼幼果横切的石蜡切片观察发现,佛手的胚珠退化消失或异常,导致无法受精从而单性结实。 3、通过生长素极性运输抑制剂(NPA)处理对佛手果实发育和果形变化的影响,研究佛手果形与生长素(IAA)之间的相关性。结果表明,NPA对改变佛手果实果形具有一定效果,且作用效果和果实成熟度负相关。随着佛手果实的成熟,其IAA合成部位的活性顶端强于底端,这一结果与坐果率分析结果一致。单独施加NPA或IAA均可使佛手果实指部生长不均一,说明IAA在佛手果实果形建成中具有重要作用。 4、运用石蜡切片技术,取佛手的花芽到幼果进行连续切片。经番红固绿双染切片后观察发现,佛手花芽从原基分化开始,生长发育形成花序,花序中心顶花一般形成果实。佛手花芽分化过程与大多数植物花芽进程一致,可分为萼片期、花瓣期、雄蕊期和雌蕊期。在雄蕊原基启动发育后,中央雌蕊原基逐渐凸起,顶端分化形成小指,最后形成幼果。在切片的基础上,以免疫荧光抗体标记技术,对佛手果实发育中内源生长素(IAA)分布情况进行定位分析,发现IAA分布较密集区域,对应指部手指边缘位置。可见佛手果实发育过程中,其奇特果形的产生与IAA的分布规律有密不可分的关系。 总而言之,佛手果实因雌蕊胚珠退化或异常而无法完成受精,但其自身原有的生长素可促进佛手以单性结实方式坐果,并形成无籽果实。随着佛手果实的继续发育,其果实形状也发生变化,逐渐呈现指状,这可能与果实内源IAA的分布规律具有一定的相关性。