栓皮栎种内和种间杂交中花粉萌发规律的对比研究

被子植物的双受精是一个非常微妙且精确调控的过程,涉及雌雄配子(体)之间一系列的相互作用。栎属(Quercus)是北半球占主导地位的树种,其种类多,分布广,且在栎树的各种间普遍存在着基因渐渗现象,这在其他植物中是少有的,因此栎树也被称为"进化上最成功的树种"。但是,栎树的有性生殖过程是否或如何为栎树的"进化最成功"做出了贡献,目前尚不完全清楚。本研究以栓皮栎为母本,栓皮栎和蒙古栎分别作为父本进行野外杂交试验,采集授粉后不同时间点的栓皮栎雌花序,借助荧光显微观察、扫描电镜和石蜡切片等技术,对比研究栓皮栎种内和种间杂交中花粉萌发规律和受精过程差异。观察发现,蒙古栎和栓皮栎花粉均能在栓皮栎柱头上萌发。扫面电镜结果显示,在种内杂交中,授粉后 6 h栓皮栎花粉开始萌发,12 h花粉管明显伸长并在 24 h进入柱头感受细胞,而在种间杂交中,蒙古栎花粉在授粉后 15 h才开始萌发,27 h花粉管才进入柱头内部。除以上结果外,荧光显微镜还观察到,在 96 h栓皮栎部分花粉管开始汇集到花柱基部,与此不同的是,蒙古栎的花粉管在授粉后 144 h才到达花柱连接处。显微切片还发现,栓皮栎子房的发育在授粉当年并没有完全开始,而是经过休眠后,次年 4 月份才重新启动整个发育过程。蒙古栎和栓皮栎花粉均能在栓皮栎柱头上大量萌发,并穿过花柱汇集到花柱连接处,但即使如此,蒙古栎花粉比栓皮栎花粉在栓皮栎柱头上的萌发时间仍晚了约 9 h,到达花柱连接处的时间迟了近 48 h.本研究为了解栎树,特别是橡子两年熟栎树的有性生殖过程奠定了基础,并为探索栎树"杂交广泛存在"的原因提供了生殖发育上的参考。