枣自交及异交花粉与柱头互作特性

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2025.06.009

植物研究 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (6): 919-927.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2025.06.009

枣自交及异交花粉与柱头互作特性

陈蕊红¹(), 李坤², 张紫楠², 张思源², 何晓华³, 刘汝懿¹, 曹文静¹, 张静¹

^1.西北农林科技大学园艺学院，园艺科学研究中心，杨凌 712100
^2.西北农林科技大学林学院，国家林业和草原局国家林业枣工程技术研究中心，杨凌 712100
^3.西北农林科技大学植物保护学院，杨凌 712100

收稿日期:2025-06-03 出版日期:2025-11-20 发布日期:2025-11-27
通讯作者: 陈蕊红 E-mail:chenruihong@nwafu.edu.cn
作者简介:陈蕊红（1975—），女，博士，副教授，主要从事枣树遗传育种研究。
基金资助:
国家自然科学基金地区科学基金项目(31860223);西北农林科技大学实验技术研究与实验室管理创新面上项目(SY20250204);西北农林科技大学实验技术研究与实验室管理创新揭榜挂帅项目(SY20250101)

Characteristics of Pollen-Stigma Interaction in Self-Pollination and Cross-Pollination of Ziziphus jujuba

Ruihong CHEN¹(), Kun LI², Zinan ZHANG², Siyuan ZHANG², Xiaohua HE³, Ruyi LIU¹, Wenjing CAO¹, Jing ZHANG¹

^1.Horticultural Science Research Center，College of Horticulture，Northwest A&F University，Yangling 712100
^2.Jujube Engineer Technique Research Center of National Forestry and Grassland Administration，College of Forestry，Northwest A&F University，Yangling 712100
^3.College of Plant Protection，Northwest A&F University，Yangling 712100

Received:2025-06-03 Online:2025-11-20 Published:2025-11-27
Contact: Ruihong CHEN E-mail:chenruihong@nwafu.edu.cn

1. 枣自交及异交花粉与柱头互作特性.pdf(7841KB)

摘要/Abstract

摘要：

为了探究枣（Ziziphus jujuba）自交不亲和花粉与柱头相互作用的特征，该研究比较了不同样品干燥方法对‘骏枣’（‘Junzao’）花柱样品的影响，并对扫描电镜的加速电压及工作距离等参数进行系统优化。结果表明：采用CO₂临界点干燥法进行骏枣花柱制备，在扫描电镜工作距离为5.4~10.8 mm、加速电压为3.0 kV的扫描电镜优化条件下，可获得高清晰度、高分辨率的枣柱头乳突细胞微观图像。基于优化后的扫描电镜技术体系，该研究对‘骏枣’花柱微观结构、‘骏枣’自交（‘骏枣’×‘骏枣’）和异交（‘骏枣’×‘清涧酸枣’（‘Qingjian Suanzao’））后的花粉与柱头相互作用进行观察。结果表明，‘骏枣’花柱为“二叉”型，柱头表面由乳突细胞群组成，单个乳突细胞直径为10~18 μm。‘骏枣’自交后花粉在柱头的黏附、水合、萌发和生长过程与异交后花粉在柱头生长特性无明显异常。进一步应用荧光显微镜观察发现，‘骏枣’自交后花粉管生长至花柱通道1/2处停滞并表现出膨大和卷曲等现象，而异交后花粉管则生长至花柱底部，表明枣具有典型的配子体自交不亲和特性。该研究阐明了枣自交不亲和花粉与柱头识别及花粉管生长的动态特征，对枣生殖生物学研究及指导杂交育种实践具有重要的科学价值和应用意义。

关键词: 枣, 花粉, 柱头, 乳突细胞, 自交不亲和

Abstract:

The aim of this study was to explore the characteristics of self-incompatible behavior between pollen and stigma during self-pollination of jujube（Ziziphus jujuba）. The effects of different sample drying methods on jujube ‘Junzao’ flower stigma samples were compared by scanning electron microscopy（SEM）， and the technical parameters of SEM acceleration voltage and sample working distance were systematically optimized respectively. The results showed that high-clarity and high-resolution microscopic images of jujube flower stigma papillae cells were obtained by using CO₂ critical point drying and optimized parameters of SEM working distance with 5.4-10.8 mm and acceleration voltage of 3.0 kV. Based on the optimized SEM system，the microstructure of jujube ‘Junzao’ stigmas and pollen-stigma interactions after self-pollination（‘Junzao’×‘Junzao’）and cross-pollination（‘Junzao’×‘Qingjian Suanzao’）were observed respectively. The results indicated that the pistil of jujube was a “bifurcate” type of pistil，the stigma surface was composed of clusters of papillae cells，the diameter of individual papillae cell was 10-18 μm. There were no significant differences in the adhesion，hydration，germination and growth of pollen on the stigma between self-pollination and cross-pollination. Further observations using fluorescence microscopy revealed that self-pollinated pollen tubes grew to 1/2 style channels and showed swelling and curling，while the cross-pollinated pollen tubes grew to the bottom of the style， indicating that jujube had a typical gametophytic self-incompatibility. This study systematically elucidated the dynamic characteristics of pollen-stigma recognition and pollen tube growth in self-incompatible jujube， which had important scientific value and application significance for understanding the reproductive characteristics of jujube and the guidance for practical hybrid breeding.

Key words: Ziziphus jujuba, pollen, stigma, papilla cell, self- incompatibility

中图分类号:

Q944.44

陈蕊红, 李坤, 张紫楠, 张思源, 何晓华, 刘汝懿, 曹文静, 张静. 枣自交及异交花粉与柱头互作特性[J]. 植物研究, 2025, 45(6): 919-927.

Ruihong CHEN, Kun LI, Zinan ZHANG, Siyuan ZHANG, Xiaohua HE, Ruyi LIU, Wenjing CAO, Jing ZHANG. Characteristics of Pollen-Stigma Interaction in Self-Pollination and Cross-Pollination of Ziziphus jujuba[J]. Bulletin of Botanical Research, 2025, 45(6): 919-927.

图/表 6

图1

图2

图3

图4

图5

图6

参考文献 28

[1]	曲泽洲，王永蕙.中国果树志：枣卷［M］.北京：中国林业出版社，1993.
	QU Z Z， WANG Y H.Chinese fruit trees record：Chinese jujube［M］.Beijing：China Forestry Publishing House，1993.
[2]	LIU M J， WANG J R， WANG L L，et al.The historical and current research progress on jujube：a superfruit for the future［J］.Horticulture Research，2020，7：119.
[3]	ASATRYAN A， TEL-ZUR N.Pollen tube growth and self-incompatibility in three Ziziphus species （Rhamnaceae）［J］.Flora-Morphology，Distribution，Functional Ecology of Plants，2013，208（5/6）：390-399.
[4]	NETTANCOURT D.Incompatibility and incongruity in wild and cultivated plants［M］.New York：Springer，2001.
[5]	ZHANG D Y， LI Y Y， ZHAO X W，et al.Molecular insights into self-incompatibility systems：from evolution to breeding［J］.Plant Communications，2024，5（2）：100719.
[6]	HATER F， NAKEL T， GROß-HARDT R.Reproductive multitasking：the female gametophyte［J］.Annual Review of Plant Biology，2020，71：517-546.
[7]	HESLOP-HARRISON J.Incompatibility and the pollen-stigma interaction［J］.Annual Review of Plant Biology，1975，26：403-425.
[8]	HESLOP-HARRISON Y.The pollen-stigma interaction：pollen-tube penetration in Crocus ［J］.Annals of Botany，1977，41（5）：913-922.
[9]	GUO L， HUANG Z Y， CHEN X Y，et al.SD‐RLK28 positively regulates pollen hydration on stigmas as a PCP‐Bβ receptor in Arabidopsis thaliana ［J］.Journal of Integrative Plant Biology，2023，65（10）：2395-2406.
[10]	刘珠琴.罂粟科植物自交不亲和反应中信号转导的研究进展［J］.生命科学研究，2010，14（2）：172-176.
	LIU Z Q.Advances in signal transduction during self-incompatibility response of Papaveraceae［J］.Life Science Research，2010，14（2）：172-176.
[11]	XUE Y B， ZHANG Y J， YANG Q Y，et al.Genetic features of a pollen-part mutation suggest an inhibitory role for the Antirrhinum pollen self-incompatibility determinant［J］.Plant Molecular Biology，2009，70（5）：499-509.
[12]	LI J H， ZHANG Y， SONG Y Z，et al.Electrostatic potentials of the S-locus F-box proteins contribute to the pollen S specificity in self-incompatibility in Petunia hybrida ［J］.The Plant Journal，2017，89（1）：45-57.
[13]	何敏，谷超，吴巨友，等.果树自交不亲和机制研究进展［J］.园艺学报，2021，48（4）：759-777.
	HE M， GU C， WU J Y，et al.Recent advances on self-incompatibility mechanism in fruit trees［J］.Acta Horticulturae Sinica，2021，48（4）：759-777.
[14]	王婧瑜，杨雯昕，边靓，等.强冬性白菜型油菜自交亲和系主要特征特性分析［J］.中国油料作物学报，2025，47（2）：289-301.
	WANG J Y， YANG W X， BIAN L，et al.Characterization of the main feature in self-compatibility strong winter rapeseed（Brassica rapa L.）［J］.Chinese Journal of Oil Crop Sciences，2025，47（2）：289-301.
[15]	高超，杨瑞，郭其强，等.油茶柱头和花柱的显微与超微结构特征［J］.林业科学研究，2019，32（1）：1-7.
	GAO C， YANG R， GUO Q Q，et al.Microstructure and ultrastructure characteristics of stigma and style of Camellia oleifera ［J］.Forest Research，2019，32（1）：1-7.
[16]	肖媛，刘伟，汪艳，等.生物样品的扫描电镜制样干燥方法［J］.实验室研究与探索，2013，32（5）：45-53.
	XIAO Y， LIU W， WANG Y，et al.Drying methods of biological sample preparation for scanning electron microscope［J］.Research and Exploration in Laboratory，2013，32（5）：45-53.
[17]	贾维宸，王宇，董鹏媛，等.植物花粉与雌蕊结合方式的扫描电镜观察［J］.电子显微学报，2025，44（2）：219-227.
	JIA W C， WANG Y， DONG P Y，et al.Scanning electron microscope observation on the binding mode of plant pollen and pistil［J］.Journal of Chinese Electron Microscopy Society，2025，44（2）：219-227.
[18]	徐国辉，张明军，王贺新，等.中国野生朝鲜越桔枝条蜡质组分及微观结构分析［J］.分子植物育种，2019，17（16）：5454-5462.
	XU G H， ZHANG M J， WANG H X，et al.Analysis of wax components and microstructure in Vaccinium koreanum Nakai of China［J］.Molecular Plant Breeding，2019，17（16）：5454-5462.
[19]	LIU C， SHEN L P， XIAO Y，et al.Pollen PCP-B peptides unlock a stigma peptide-receptor kinase gating mechanism for pollination［J］.Science，2021，372（6538）：171-175.
[20]	WANG L D， CLARKE L A， EASON R J，et al.PCP-B class pollen coat proteins are key regulators of the hydration checkpoint in Arabidopsis thaliana pollen-stigma interactions［J］.New Phytologist，2017，213（2）：764-777.
[21]	ZHANG L L， HUANG J B， SU S Q，et al.FERONIA receptor kinase-regulated reactive oxygen species mediate self-incompatibility in Brassica rapa ［J］.Current Biology，2021，31（14）：3004-3016.
[22]	FUJII S， KUBO K I， TAKAYAMA S.Non-self- and self-recognition models in plant self-incompatibility［J］.Nature Plants，2016，2（9）：16130.
[23]	侯思皓，张钟，李一荷，等.枣自交与异交花粉管生长行为及早期胚胎发育研究［J］.果树学报，2019，36（11）：1515-1523.
	HOU S H， ZHANG Z， LI Y H，et al.Observation of pollen tubes behavior and early embryogenesis following self and cross-pollination in Chinese jujube［J］.Journal of Fruit Science，2019，36（11）：1515-1523.
[24]	ENTANI T， IWANO M， SHIBA H，et al.Comparative analysis of the self-incompatibility （S-） locus region of Prunus mume：identification of a pollen-expressed F-box gene with allelic diversity［J］.Genes to Cells，2003，8（3）：203-213.
[25]	USHIJIMA K， YAMANE H， WATARI A，et al.The S haplotype-specific F-box protein gene，SFB，is defective in self-compatible haplotypes of Prunus avium and P.mume ［J］.The Plant Journal，2004，39 （4）：573-586.
[26]	CHEN R H， CHEN G L， HUANG J.Shot-gun proteome and transcriptome mapping of the jujube floral organ and identification of a pollen-specific S-locus F-box gene［J］.PeerJ，2017，5：e3588.
[27]	KUBO K I， PAAPE T， HATAKEYAMA M，et al.Gene duplication and genetic exchange drive the evolution of S-RNase-based self-incompatibility in Petunia ［J］.Nature Plants，2015，1：14005.
[28]	AKAGI T， HENRY I M， MORIMOTO T，et al.Insights into the Prunus-specific S-RNase-based self-incompatibility system from a genome-wide analysis of the evolutionary radiation of S locus-related F-box genes［J］.Plant and Cell Physiology，2016，57（6）：1281-1294.

枣自交及异交花粉与柱头互作特性

Characteristics of Pollen-Stigma Interaction in Self-Pollination and Cross-Pollination of Ziziphus jujuba

RichHTML

PDF (PC)

补充材料

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 28

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	何利钦, 谷海燕. 峨眉山13种野生兰科植物花粉形态特征[J]. 植物研究, 2025, 45(6): 939-951.
[2]	尹丹丹, 魏豪辉, 吴倩. 睡莲种质花粉形态特征[J]. 植物研究, 2025, 45(2): 287-298.
[3]	马小玲, 章英才. 一种枣植物组织改良的Steedman’s wax石蜡切片方法[J]. 植物研究, 2025, 45(1): 139-147.
[4]	聂羽伶, 罗青红, 何苗, 张兆祥. 塔里木河中下游盐碱地2种沙枣林植物-土壤碳氮磷生态化学计量特征[J]. 植物研究, 2025, 45(1): 45-56.
[5]	唐双龙, 陈时鑫, 王煜, 马丹炜, 杨世辉, 聂申明, 扎西泽里, 田正友. 中国特有种大理白前对高寒环境的形态适应特征[J]. 植物研究, 2024, 44(3): 389-399.
[6]	荀宝茹, 秦洪涛, 马蕊, 郭楠枫, 刘运平, 吴莹, 蓝兴国. 羽衣甘蓝类受体激酶FERONIA基因克隆、表达及与相互作用蛋白分析[J]. 植物研究, 2024, 44(2): 298-306.
[7]	蔡艳清, 陈玉军, 李玫, 邓创发, 黄烈健. 榄李开花生物学和繁育系统[J]. 植物研究, 2024, 44(1): 152-160.
[8]	王静, 章英才, 陶珊珊, 杨雪. 果胶酶对灵武长枣果实发育中阿拉伯半乳糖蛋白分布的影响[J]. 植物研究, 2024, 44(1): 62-74.
[9]	张淑钧, 杨欣欣, 罗建. 西藏色季拉山区风毛菊属植物花粉形态特征及其分类学意义[J]. 植物研究, 2023, 43(5): 741-755.
[10]	杨庆华, 葛斌杰, 张大生. 唇形科兰香草蓝色花粉形成观察与成分分析[J]. 植物研究, 2023, 43(5): 794-800.
[11]	张亚利, 杨耐英, 宋垚, 李湘鹏, 郭卫珍, 蔡友铭. 20种山茶属连蕊茶组和毛蕊茶组植物的花粉形态特征研究[J]. 植物研究, 2023, 43(3): 470-480.
[12]	杨建伟, 李宗艳, 冯尧, 任书娴, 胡梦露, 叶松菩. 束花石斛的繁育生物学特性[J]. 植物研究, 2023, 43(1): 150-160.
[13]	王静, 章英才, 陶珊珊. 灵武长枣果实发育过程中阿拉伯半乳糖蛋白组织化学分布[J]. 植物研究, 2022, 42(6): 1106-1120.
[14]	栗赫铭, 秦洪涛, 魏德强, 李旭, 蓝兴国. 羽衣甘蓝BoMAPK4原核表达、抗体制备及蛋白表达分析[J]. 植物研究, 2022, 42(4): 584-591.
[15]	汪颖, 张玉洁, 焦子惠, 李雪丽, 王凯, 达晓伟, 孙坤, 张辉. 中国‘苦水’玫瑰杂交育性的初步研究[J]. 植物研究, 2022, 42(3): 403-411.