文冠果的自交败育机制研究

我国特有珍贵树木文冠果的坐果率很低，其中一个重要原因是它存在自交败育现象。自交传粉后，花粉能在柱头萌发，花粉管也能穿越花柱和子房到达胚珠和胚囊。然而，自交传粉后仅有胚乳游离核产生而没有原胚出现，存疑的"合子"不能分裂。申请者已经证实自交传粉后中央细胞发生了受精作用，但不能确定卵细胞是否如此。本项目通过多种手段比较研究自交和杂交传粉下的受精作用，以达到（1）查明自交传粉后，卵细胞是否与精子融合产生合子；（2）如果发现自交后不产生合子而发生单受精作用，那么查明卵细胞为什么不能受精；如果发生双受精作用，那么阐明自交产生的合子为什么不能分裂；（3）查明自交和杂交传粉下花粉管与雌蕊组织之间的相互作用，阐明后期自交不亲和性产生的环境原因。本项目不仅迎合国家经济建设需要，而且在前沿基础研究- - 自交不亲和性机理研究上也具有重要意义。

文冠果广泛分布于我国北方，生长在我国干旱半干旱的温带地区。文冠果种子的含油量很高，不仅可以作为优良的食用油，也可用作生物柴油等多种用途。然而可惜的是，文冠果的坐果率很低。为了理解坐果率低的原因，开展其生殖生物学的研究非常必要。.当前项目的研究结果表明，文冠果的两性花刚开放，其柱头即可接受花粉萌发。此时柱头湿润，表面有长的单细胞膨大乳头，乳头细胞具有大的液泡，表面有角质层。在自交和杂交传粉下，雄花的花粉在两性花的柱头上2 h萌发。有极少数两性花的雄蕊花药在花开放后2-4天可以开裂，刚开裂释放的花粉，无论是自交还是杂交传粉，都可在柱头上萌发。任何一种传粉处理萌发的花粉都可产生大量花粉管，它们沿着中空的花柱道生长到子房。.不同来源的花粉管生长速度大体相同，传粉后10-15 h到达子房，15 h 后进入胚珠。花粉管进入胚囊之前，2个助细胞之一开始退化。传粉后20-30 h花粉管进入退化助细胞并释放内容物。.无论自交还是杂交传粉，一个精子都移动到中央细胞并与之融合。传粉后48 h可见初生胚乳核有丝分裂产生8-16个游离胚乳核。传粉后6 d时间内，无论是自交还是杂交传粉，早期游离核有丝分裂都活跃进行，在传粉后6天胚囊内可见有几百个游离核存在。游离核平均分布在增大胚囊周围的原生质中。杂交后在球形胚时期游离核周围形成细胞壁，而自交胚乳的游离核在壁形成以前即退化。大多数杂交后的合子在传粉后9天内仍未见分裂。杂交产生的果实只有少数到达成熟。.增加文冠果亲和花粉供体的多样性，将提高花序上果实的坐果数量，同时也增加果实中的种子数量及单粒种子重量。在本研究中，4个亲和性花粉供体传粉后，花序上成熟果实的平均数最多；3个亲和性花粉供体传粉后，每果实中的种子数最多，单粒种子最重。如果混合花粉中含有自交花粉，那么果实将败育。除花粉多样性影响雌性生殖产出外，母本基因型也具有重要影响。从本研究结果可以看出，增加文冠果种植品系的多样性，将有助于提高和维持果实和种子产量。