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木兰科(Magnoliaceae)自从有自然分类以来,一直被认为是被子植物中最原始的类群,对研究有花植物的起源和系统发育有重要价值[1]。木兰科全世界有15属260余种植物,是热带亚热带地区常绿阔叶林的重要组成树种,因各树种存在较多的性状交叉和形态变异,目前,在属的界限和种的确定上仍有较大的争议[2-3]。灰木莲(Manglietia conifera Dandy),原产越南及印度尼西亚[4],因其树形优美、花大清香、干形通直、生长快、木材纹理细致易加工,我国于1960年从越南中北部引入,因其适生性强、生长快且材性优良而在我国推广[5]。目前主要在我国华南、福建及云南等地大规模种植,是一种优良的速生用材树种,在建筑、家具、胶合板及纸浆生产中具有广阔的市场前景[6]。
灰木莲在我国引种地的花期为每年1月下旬至4月下旬,开花时满树繁花,但自然结实率几乎为零,即使偶有结实,其聚合蓇葖果的绝大部分子房败育,每果仅见十余粒甚至几粒种子[7-8]。灰木莲在我国结实率极低的问题,严重制约其大规模发展。目前,有关灰木莲的研究主要集中于栽培繁育[5-6, 9-11]、早期生长适应性[12]、材性[13]及生态效应[14-15]等方面,而对其有性生殖及种实败育机制了解甚少,为探明灰木莲引种条件下的种实败育原因,拟采用石蜡切片和扫描电镜技术,对灰木莲花药结构及其小孢子发育过程进行解剖观察,以确定是否存在雄性不育的异常现象。同时,与木兰科其他近缘种的胚胎学发育资料进行比较,为进一步确立灰木莲的分类学地位和木兰科系统发育的研究积累资料和提供佐证。
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本研究试验点设在中国林业科学研究院热带林业实验中心(以下简称中国林科院热林中心),位于广西壮族自治区凭祥市,属南亚热带季风气候区,年均气温21.5℃,≥ 10℃积温7 500℃,年降水量1 220~1 400 mm,降水集中期为4月中旬至8月末,年均日照约1 260 h。选取中国林科院热林中心的伏波实验场(FB)、白云实验场(BY)和中心树木园(ZX)栽培的灰木莲人工林为研究对象,各林分造林苗均为1.5年生的实生苗,种源来自越南尚河,无病虫侵害,健康状况良好,均有零星结实,基本情况见表1。
表 1 观测林分基本情况
Table 1. General information of the observation stands
林分
Stand造林年度
Planting year树高
Height/m胸径
DBH/cm密度
Density/(株·hm−2)海拔
Altitude/mZX 2002 16.69 ± 1.13 26.13 ± 1.46 800 240 BY 1998 18.45 ± 3.75 28.70 ± 5.59 1 200 540 FB 2003 24.65 ± 2.85 32.40 ± 4.19 1 000 630
灰木莲花药结构和花粉发育特征
Anther Structure and Pollen Development Characteristic of Manglietia conifera
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摘要:
目的 研究灰木莲花药结构及其小孢子发育过程以确定是否存在雄性不育的异常现象,并为进一步确立灰木莲分类学地位和木兰科系统发育的研究提供佐证和积累资料。 方法 通过解剖和形态观察对灰木莲的花药结构和小孢子及雄配子体发育过程进行观察。 结果 灰木莲成熟花药由表皮层、药室内壁、中层和绒毡层等5~7层细胞组成。4~6个小孢子囊呈线形排列,花药开裂方式为向心或侧向开裂。小孢子母细胞胞质分裂方式同时具有连续型和同时型2种类型。小孢子四分体排列方式为左右对称型、直线型或四面体型,成熟花粉二细胞型。花粉壁光滑,极轴面具极稀疏穴状纹饰。 结论 灰木莲花药结构和发育特征与其他木莲属相似,但在花粉囊结构、胞质分裂方式和小孢子四分体排列方式表现不同,小孢子发育过程的异常现象主要发生于四分体时期,为引起灰木莲花粉败育和结实率低的原因之一。 Abstract:Objective The anther structure and microspore development of Manglietia conifera were studied to determine the abnormal phenomenon of male microspore development, and to provide evidence and accumulation data for further study on the taxonomic status of M. conifera and the phylogeny of Magnoliaceae. Method The anther structure, microspore and male gametophyte development of M. conifera were observed by means of anatomy and morphology. Result The results showed that the mature anther of M. conifera was composed of 5 to 7 layers of cells, including the surface layer, the inner wall, the middle layer and the tapetum. The 4-6 microsporangia were arranged in a linear pattern and the anther dehiscence was centripetal or lateral. There were two types of cytokinesis of microspore mother cell: continuous type and simultaneous type. The arrangement of microspore in a tetrad was isobilateral, linear or tetrahedral, and the mature pollen was two-celled. The pollen wall was smooth with very sparse cave-like ornamentation. Conclusion The anther structure and developmental characteristics of M. conifera were similar to those of other genera in Manglietia, but the structure of pollen sac, the mode of cytoplasm division and the arrangement of microspore tetrad were different. The abnormal phenomenon of microspore development mainly occurs in the tetrad stage, which is one of the reasons for the abortion the pollen and low seed setting rate of fruit. -
Key words:
- Manglietia conifera
- / anther
- / pollen
- / microspore
- / male gametophyte
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表 1 观测林分基本情况
Table 1. General information of the observation stands
林分
Stand造林年度
Planting year树高
Height/m胸径
DBH/cm密度
Density/(株·hm−2)海拔
Altitude/mZX 2002 16.69 ± 1.13 26.13 ± 1.46 800 240 BY 1998 18.45 ± 3.75 28.70 ± 5.59 1 200 540 FB 2003 24.65 ± 2.85 32.40 ± 4.19 1 000 630 -
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