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目的:通过观察千里光双受精(double fertilization)过程以及自交不亲和(self-incompatibility)相关基因(I类和II类SLG基因)在千里光不同器官的转录累积水平,为千里光遗传性状改良的人工杂交育种和合子发育的胚胎学研究提供理论依据。 方法:⑴取千里光人工授粉后1、2、4、6、8、10、12、18、24、36、48、72和96 h的雌蕊和雄蕊放入FAA固定液中固定24h以上。使用苯胺蓝染色法和石蜡切片观察千里光双受精过程和花器官的基本结构。⑵基于双受精观察结果,利用实时荧光定量PCR技术检测class-I SLG和class-II SLG在千里光叶片、花瓣和柱头在授粉24h后SLG基因转录累积水平。 结果:①千里光柱头2裂,闭合型花柱,下位子房,一室,聚药雄蕊。千里光开花时胚囊尚未发育成熟,在授粉后8h,可见“败育胚囊”,授粉后12h,可以看到成熟胚囊里含有3个反足细胞、1个中央细胞(含有2个极核)和1个成熟卵细胞,2个极核有呈上下排列,此时助细胞已经退化;②花粉萌发和花粉管生长:人工授粉后1h,未见花粉粒萌发;授粉后2h,花粉粒萌发并形成花粉管;授粉后4h,花粉管进入花柱道;授粉后6h,花粉管在花柱道中继续向子房方向延伸;授粉后8h,花粉管穿过花托,进入子房;授粉后10h,花粉管进入胚囊并释放出花粉粒内容物。③雌雄配子融合:授粉后12h,两个精核分别向卵细胞和次生核靠近;授粉后18h,一个精核靠近卵细胞,一个精核和次生核融合完成,并且在次生核中出现小的雄性核仁;授粉后24h,精子和卵细胞融合,形成合子;授粉后36h,合子分裂完成,形成二细胞原胚。④胚的发育:二细胞原胚后形成梨形原胚,随着原胚分化,在梨形原胚上出现凹沟,凹沟程度较深,最终胚发育成熟。⑤胚乳的发育:初生胚乳核在卵细胞受精之前就已经开始分裂,从2、4个胚乳游离核到自由胚乳核时期,游离胚乳核越来越多,胚乳游离核逐渐细胞化,胚囊被胚乳细胞充满,最终,胚乳细胞核和细胞壁解体,胚乳被胚吸收。⑥qPCR检测受精完成后SLG基因在千里光各器官mRNA表达量,class-I SLG引物在花瓣上相对表达量较高,差异显著性分析表明花瓣中的表达量与叶片、柱头存在显著性差异,叶片和柱头之间无显著性差异。class-II SLG基因在叶片和柱头上表达量无显著性差异,而花瓣中的表达量与叶片和柱头均有显著性差异(p<0.05)。 结论:⑴千里光双受精过程为:1-10h花粉萌发为花粉管并穿过花柱道,经过花托和子房,最终到达胚囊,释放花粉粒内容物;12-24h精卵细胞融合形成合子,另一精细胞与极核融合形成初生胚乳核,完成双受精过程;24h-36h合子分裂形成二细胞原胚,并发育形成胚,初生胚乳核进一步分裂、细胞化、充满胚囊形成胚乳,在胚的发育过程中逐渐被吸收解体。⑵千里光开花时胚囊尚未发育成熟;在授粉后12h,可观察到成熟胚囊,包含3个反足细胞、1个中央细胞(含有2个极核)和1个成熟卵细胞,此时2个助细胞已经退化,表明可能是授粉触发了千里光胚囊逐渐发育成熟。⑶千里光中存在class-I SLG基因和class-II SLG基因,并且在授粉后显示出组织表达差异性,表明其可能参与千里光有性繁育过程。