20个丝瓜品种的花粉形态特征研究

陈朝文; 朱海生; 凌永胜; 郑雅超; 方桂花; 李扬; 王智卿; 林金秀; 郑凯玲

doi:10.19303/j.issn.1008-0384.2023.01.005

20个丝瓜品种的花粉形态特征研究

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.01.005

1.
泉州市农业科学研究所，福建　泉州　362212
2.
福建省农业科学院作物研究所，福建　福州　350013
3.
泉州市种子站，福建　泉州　362000

基金项目: 福建省科技计划项目（2022N0041）；泉州市科技计划项目（2019N026）

详细信息

作者简介:
陈朝文（1981−），男，硕士，助理研究员，研究方向：蔬菜良种选育及栽培技术（E-mail：38856776@qq.com）

通讯作者:
朱海生（1978−），男，博士，研究员，研究方向：蔬菜学遗传育种（E-mail：zhs0246@163.com）

中图分类号: S 642
计量
- 文章访问数: 376
- HTML全文浏览量: 155
- PDF下载量: 47
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2022-09-14
- 修回日期: 2022-10-12
- 网络出版日期: 2023-02-08
- 刊出日期: 2023-01-28

Morphological Characteristics of Pollens of Varieties of Luffa

1.
Quanzhou Institute of Agricultural Sciences, Quanzhou, Fujian　362212, China
2.
Crop Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou, Fujian　350013, China
3.
Quanzhou Seed Station, Quanzhou, Fujian　362000, China

摘要

摘要: 目的观察丝瓜品种间花粉粒形态特征，研究其品种间的差异性及各品种间的亲缘关系，为丝瓜品种的分类鉴定提供孢粉学依据。方法利用扫描电镜对20个丝瓜栽培品种的花粉进行观察，对所考察性状进行主成分分析和类平均法(UPGMA)聚类分析。结果参试品种的花粉粒形态相似，均为长球形，赤道面观为长椭圆形，极面观为三裂圆形，具3条萌发沟，裂至接近两极，未相接，均属于N3P4C5型花粉；品种间的花粉极轴长107.03～112.74 µm、赤道轴长57.17～61.04 µm、花粉大小6164.15～6814.02 µm²、花粉外壁均为网状纹饰，网孔密度为0.129～0.220 n·µm⁻²，均存在显著差异；经主成分分析可知，影响花粉分类的主要性状指标有极轴长、赤道长、花粉大小、花粉形状和外壁纹饰；对考察的8个花粉性状的聚类分析，在欧氏距离23的水平上，将20个品种聚类为三大类群。结论花粉粒极轴长、赤道轴长、形状、大小和网孔密度等性状差异可用作丝瓜品种间亲缘关系及分类鉴定的孢粉学依据。
- 丝瓜 /
- 花粉形态 /
- 电镜扫描 /
- 分类系统
Abstract: Objective Pollens morphology of a variety of Luffa cylindrica was characterized for taxonomic classification of the plants. Methods The palynological characteristics of 20 varieties of luffa were examined under a scanning electron microscope. The observation was analyzed for classification on the plant species using principal component analysis and UPGMA clustering method. Result Belonging to the N3P4C5 type, the pollens were similarly prolate in shape—oblong equatorially with a diameter ranging from 57.17 μm to 61.04 μm and trilobate-circular latitudinally with an axis ranging between 107.03 μm and 112.74 μm. The pollen size varied from 6 164.15 μm² to 6 814.02 μm². There were 3 separate apertures that almost reached both ends of a pollen. The exine was reticulated with a spinule density of 0.129-0.220 n·μm⁻², which differed significantly among the varieties. The major palynological traits for taxonomic differentiation included polar axis length, equatorial diameter, size, shape, and exine appearance of the pollens. On a Euclidean distance of 23 on 8 traits, the 20 luffa varieties were clustered into 3 categories. Conclusion Differences on polar axis length, equatorial diameter, shape, size, and spinule density of pollens provided the basis to classify the genetic relationship of 20 different species of luffa.
- Luffa cylindrica /
- pollen morphology /
- scanning electron microscope /
- classification

HTML全文

图 1 扫描电镜下不同丝瓜栽培品种花粉形态

1：三比2号；2：三比6号；3：优比1号；4：春香；5：白雪玉；6：秀丽；7：早秀1号；8：大皱皮；9：玉兔；10：早帅201；11：早靓1号；12：荷兰秀美；13：早佳玉；14：银田短棒；15：农杂八号；16：雅丽皱皮；17：泰国玉龙；18：精选雅绿；19：延陵丝瓜；20：农福805。a：花粉粒极面观；b：花粉粒赤道观面；c：花粉粒表面纹饰。

Figure 1. SEM images of luffa pollen morphology

1: Sanbi No. 2; 2:Sanbi No. 6; 3: Youbi No. 1; 4: Spring fragrance; 5: White snow jade; 6: Xiuli; 7: Zaoxiu No. 1; 8: Large wrinkled skin; 9: Jade rabbit; 10: Zaoshuai No. 201; 11: Zaoliang No. 1; 12: Beautiful Netherlands; 13: ZaoJia jade; 14: Yintian short stick; 15: Nongza No. 8; 16: Elegant wrinkled skin; 17: Thailand Yulong; 18: Selected elegant green; 19: Yanling luffa; 20: Nongfu 805. a: Latitudinal view of pollen; b: Equatorial view of pollen; c: Surface appearance of pollen.

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 20个丝瓜栽培品种花粉形态的聚类分析

Figure 2. Palynology-based clustering of 20 luffa varieties

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 20个丝瓜栽培品种来源

Table 1. Origins of 20 luffa varieties

序号 Number	品种 Variety	熟性类型 Maturity type	品种来源 Variety source
序号 Number	品种 Variety	熟性类型 Maturity type	公司 Company	地区 Area
1	三比2号 SanbiNo.2	早熟	鼎牌种苗	湖南常德
2	三比6号 Sanbi No.6	早熟	鼎牌种苗	湖南常德
3	优比1号 Youbi No.1	特早熟	鼎牌种苗	湖南常德
4	春香 Spring fragrance	极早熟	银田蔬菜种子实业	湖南长沙
5	白雪玉 White snow jade	早熟	三诚种业	浙江金华
6	秀丽 Xiuli	特早熟	富新源种业	四川成都
7	早秀1号 Zaoxiu No.1	早熟	四川科喜种业	四川成都
8	大皱皮 Large wrinkled skin	早熟	四川科喜种业	四川成都
9	玉兔 Jade rabbit	中早熟	广东和利农	广东澄海
10	早帅201 Zaoshuai No.201	极早熟	银田蔬菜种子实业	湖南长沙
11	早靓1号 Zaoliang No.1	特早熟	四川泸旺种业	四川宜宾
12	荷兰秀美 Beautiful Netherlands	早熟	春秋种业	山东寿光
13	早佳玉 ZaoJia jade	早熟	种都高科种业	四川成都
14	银田短棒 Yintian short stick	早熟	银田蔬菜	湖南长沙
15	农杂八号 Nongza No. 8	早熟	农之子种业	湖南株洲
16	雅丽皱皮 Elegant wrinkled skin	早熟	种都高科种业	四川成都
17	泰国玉龙 Thailand Yulong	早熟	兴强种业	山东寿光
18	精选雅绿 Selected elegant green	早熟	青岛沃田种业	山东青岛
19	延陵丝瓜 Yanling luffa	中早熟	地方品种	福建泉州
20	农福805 Nongfu 805	早熟	超大种业	福建福州

下载: 导出CSV

表 2 不同丝瓜栽培品种花粉形态特征比较

Table 2. Morphological characteristics of pollens of L. cylindrica varieties

序号 Number	品种 Variety	极轴长 Polar axis length/µm	赤道轴长 Equator axis length/µm	萌发沟长 Germinal furrow length/µm	沟脊宽度 Ridge width/ µm	花粉大小 P×E Pollen grain size/µm²	花粉形状 P/E Pollen grain shape
1	三比2号 SanbiNo.2	107.03±2.69 g	58.49±2.87 defgh	96.94±3.32 hi	34.88±2.08 fghi	6265.39±435.36 ef	1.83±0.01 efg
2	三比6号 Sanbi No.6	109.95±2.82 cde	60.72±2.28 a	100.47±2.76 bcdef	36.79±2.84 abcde	6681.13±397.95 abc	1.81±0.01 fg
3	优比1号 Youbi No.1	108.84±2.04 ef	60.66±1.96 a	95.73±3.61 i	36.35±1.71 bcdefg	6603.64±285.78 abcd	1.80±0.01 fg
4	春香 Spring fragrance	109.53±2.73 de	60.07±2.21 abc	98.92±3.41 fgh	35.74±2.93 cdefg	6582.17±352.32 bcd	1.82±0.01 fg
5	白雪玉 White snow jade	109.74±2.09 de	59.88±1.95 abcd	98.08±3.12 gh	36.26±2.2 bcdefg	6573.33±300.51 bcd	1.83±0.01 efg
6	秀丽Xiuli	111.56±1.87 abc	59.1±1.76 bcdef	102.24±2.71 abc	35.90±2.09 cdefg	6594.29±275.14 abcd	1.89±0.01 abc
7	早秀1号 Zaoxiu No.1	112.74±3.10 a	60.43±2.07 ab	102.80±4.15 a	33.65±2.66 ij	6814.02±341.61 a	1.87±0.02 cde
8	大皱皮 Large wrinkled skin	112.71±2.06 a	60.28±2.08 ab	102.36±2.99 ab	32.71±2.85 j	6795.15±297.77 ab	1.87±0.01 cde
9	玉兔 Jade rabbit	109.76±2.04 de	57.17±1.44 h	99.87±2.72 defg	33.77±1.81 hij	6275.6±235.16 ef	1.92±0.01 ab
10	早帅201Zaoshuai No.201	112.22±2.1 ab	58.15±1.62 efgh	101.87±2.07 abcd	35.39±1.69 defgh	6526.41±259.72 cd	1.93±0.01 a
11	早靓1号 Zaoliang No.1	107.55±1.82 fg	57.30±1.76 gh	98.17±2.76 gh	36.40±2.41 bcdef	6164.15±247.41 f	1.88±0.01 bcd
12	荷兰秀美 Beautiful Netherlands	110.74±2.20 bcd	58.39±2.11 defgh	101.41±3.08 abcde	38.40±2.12 a	6467.21±294.14 cde	1.90±0.02 abc
13	早佳玉 ZaoJia jade	110.83±2.63 bcd	57.76±2.13 fgh	100.12±2.55 cdefg	35.33±2.85 efghi	6403.88±338.55 de	1.92±0.01 ab
14	银田短棒 Yintian short stick	109.80±1.81 de	58.36±2.2 efgh	101.44±2.35 abcde	38.30±3.17 a	6409.97±321.64 de	1.88±0.01 bc
15	农杂八号 Nongza No. 8	112.69±2.60 a	58.71±1.68 cdefg	102.88±3.12 a	36.88±2.41 abcde	6617.71±283.97 abcd	1.92±0.01 ab
16	雅丽皱皮 Elegant wrinkled skin	109.30±1.87 de	61.04±1.58 a	100.29±2.53 bcdefg	37.78±2.42 ab	6672.28±223.07 abc	1.79±0.01 g
17	泰国玉龙 Thailand Yulong	110.12±2.72 cde	60.50±1.76 ab	99.84±3.33 defg	34.61±2.54 ghi	6664.38±298.36 abc	1.82±0.01 fg
18	精选雅绿 Selected elegant green	108.55±2.11 efg	59.67±2.29 abcde	99.05±2.04 fg	37.88±2.94 ab	6479.07±331.39 cde	1.82±0.01 fg
19	延陵丝瓜 Yanling luffa	109.47±2.26 de	58.71±3.05 cdefg	100.17±3.52 cdefg	37.22±1.94 abc	6427.82±381.32 de	1.87±0.02 cde
20	农福805Nongfu 805	108.54±2.32 efg	59.14±2.08 bcdef	99.38±3.23 efg	37.12±2.17 abcd	6418.71±264.45 de	1.84±0.02 def
同列数据后不同小写字母表示差异显著(P＜0.05)，表3同。 Data with different lowercase letters on same column indicate significant difference (P＜0.05). Same for Table 3.

下载: 导出CSV

表 3 不同丝瓜栽培品种花粉表面纹饰特征比较

Table 3. Pollen appearance and morphological characteristics of luffa varieties

序号 Number	品种 Variety	网脊宽 Strip ridge width/nm	网孔密度 Pore density/(n·µm⁻²)	外壁纹饰 External ornamentation
1	三比2号 SanbiNo.2	639.41±115.03 g	0.207±0.031 ab	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
2	三比6号 Sanbi No.6	829.13±109.67 ab	0.170±0.019 def	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
3	优比1号 Youbi No.1	830.34±167.15 a	0.144±0.018 gh	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
4	春香 Spring fragrance	713.77±103.95 defg	0.155±0.020 fg	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
5	白雪玉 White snow jade	523.74±137.87 h	0.147±0.030 g	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
6	秀丽 Xiuli	717.47±74.19 defg	0.176±0.020 de	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
7	早秀1号 Zaoxiu No.1	761.23±152.07 abcde	0.129±0.014 h	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
8	大皱皮 Large wrinkled skin	676.56±105.48 fg	0.160±0.014 efg	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
9	玉兔 Jade rabbit	741.83±84.15 cdef	0.150±0.021 g	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
10	早帅201Zaoshuai No.201	773.01±109.5 abcde	0.148±0.026 g	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
11	早靓1号 Zaoliang No.1	756.11±84.95 abcdef	0.170±0.020 def	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
12	荷兰秀美 Beautiful Netherlands	719.43±130.2 defg	0.197±0.037 bc	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
13	早佳玉 ZaoJia jade	745.68±111.28 bcdef	0.145±0.022 gh	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
14	银田短棒 Yintian short stick	766.25±93.5 abcde	0.175±0.022 de	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
15	农杂八号 Nongza No. 8	814.35±131.2 abc	0.180±0.033 d	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
16	雅丽皱皮 Elegant wrinkled skin	791.57±96.59 abcd	0.199±0.03 bc	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
17	泰国玉龙 Thailand Yulong	751.57±102.78 abcdef	0.182±0.032 cd	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
18	精选雅绿 Selected elegant green	769.91±114.53 abcde	0.202±0.037 b	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
19	延陵丝瓜 Yanling luffa	724.58±117.19 def	0.198±0.018 bc	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显
20	农福805 Nongfu 805	688.01±81.86 efg	0.220±0.035 a	网状纹饰，穿孔，孔穴不规则，网脊凸起明显

下载: 导出CSV

表 4 主成分的特征根、贡献率和累积贡献率

Table 4. Eigenvalue, contribution rate and total contribution of principal components

主成分 Principal component	特征根 Eigenvalue	贡献率 Contribution rate/%	累积贡献率 Total contribution rate/%
第一主成分 Principal component 1	2.934	36.678	36.678
第二主成分 Principal component 2	2.305	28.816	65.494
第三主成分 Principal component 3	1.401	17.519	83.013
第四主成分 Principal component 4	0.88	11.005	94.018
第五主成分 Principal component 5	0.405	5.062	99.080
第六主成分 Principal component 6	0.073	0.918	99.998
第七主成分 Principal component 7	0.000	0.001	99.999
第八主成分 Principal component 8	0.000	0.001	100.000

下载: 导出CSV

表 5 主成分分析特征

Table 5. Eigenvectors of principal components analysis

性状 Characters	第一主成分 Principal component 1	第二主成分 Principal component 2	第三主成分 Principal component 3	第四主成分 Principal component 4
极轴长 Polar axis length	0.970	−0.059	0.127	0.128
赤道轴长 Equator axis length	0.166	0.984	0.008	0.062
花粉形状 P/E Pollen shape	0.469	−0.874	0.077	0.025
花粉大小 P×E Size pollen	0.796	−0.208	0.443	0.286
萌发沟长度 Germinal sulcus length	0.196	0.103	0.611	−0.731
网脊宽 Reticular ridge width	−0.506	0.037	0.723	0.056
沟脊宽 Strip ridge width	−0.597	0.032	0.531	0.475
网孔密度 Pore density	0.679	0.716	0.073	0.120

下载: 导出CSV

参考文献(17)

[1]	王益奎, 黎炎, 李文嘉. 我国丝瓜资源及遗传育种研究进展 [J]. 北方园艺, 2009(4):121−124. WANG Y K, LI Y, LI W J. Reviews of the sponge gourd germplasm resources and genetic breeding in China [J]. Northern Horticulture, 2009(4): 121−124.(in Chinese)
[2]	朱海生, 叶新如, 陈敏氡, 等. 丝瓜种质资源的SRAP分析 [J]. 分子植物育种, 2016, 14(8):2217−2223. ZHU H S, YE X R, CHEN M D, et al. SRAP analysis of germplasm resources of Luffa [J]. Molecular Plant Breeding, 2016, 14(8): 2217−2223.(in Chinese)
[3]	林珲, 陈朝文, 温庆放, 等. 丝瓜种质资源遗传多样性分析 [J]. 分子植物育种, 2017, 15(9):3759−3766. LIN H, CHEN C W, WEN Q F, et al. Genetic diversity analysis of Luffa germplasm resources [J]. Molecular Plant Breeding, 2017, 15(9): 3759−3766.(in Chinese)
[4]	钟海丰, 陈剑锋, 陈宇华, 等. 基于DUS测试的丝瓜种质资源形态多样性分析 [J]. 东南园艺, 2021, 9(6):9−18. ZHONG H F, CHEN J F, CHEN Y H, et al. Morphological diversity of Luffa germplasm based on DUS test [J]. Fujian Fruits, 2021, 9(6): 9−18.(in Chinese)
[5]	陈常颂, 彭艾, 钟秋生, 等. 34份茶树种质的花粉形态特征研究 [J]. 福建农业学报, 2012, 27(11):1219−1226. CHEN C S, PENG A, ZHONG Q S, et al. Morphological studies on pollen of camellias for 34 species (Camellia sinensis) [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2012, 27(11): 1219−1226.(in Chinese)
[6]	孙晓陆, 肖英, 王钫. 葫芦科花粉外壁超微结构的观察 [J]. 电子显微学报, 1990, 9(3):31. SUN X L, XIAO Y, WANG F. Observation on ultrastructure of pollen exine of Cucurbitaceae [J]. Journal of Chinese Electron Microscopy Society, 1990, 9(3): 31.(in Chinese)
[7]	庞丽琴, 付宝春, 康红梅, 等. 瓜类植物花粉形态扫描电镜观察 [J]. 山西农业科学, 2006, 34(4):39−41. PANG L Q, FU B C, KANG H M, et al. Scanning electron microscope observation to pollen morphology of melon crops [J]. Journal of Shanxi Agricultural Sciences, 2006, 34(4): 39−41.(in Chinese)
[8]	杨德奎, 马成涛, 宋艳梅. 葫芦科8属11种植物花粉形态的扫描电镜观察 [J]. 广西植物, 2008, 28(2):148−153. YANG D K, MA C T, SONG Y M. Scanning electron microscope observation to pollen morphology of eleven species of eight Genera in Cucurbitaceae [J]. Guihaia, 2008, 28(2): 148−153.(in Chinese)
[9]	魏国芹, 李芳东, 孙玉刚, 等. 甜樱桃20个品种花粉粒形态扫描电镜观察 [J]. 果树学报, 2014, 31(S1):41−47. WEI G Q, LI F D, SUN Y G, et al. Observation of pollen grains of twenty sweet cherry cultivars with scan-Ning electron microscope [J]. Journal of Fruit Science, 2014, 31(S1): 41−47.(in Chinese)
[10]	齐秀娟, 王然, 兰彦平, 等. 3个猕猴桃栽培种花粉形态扫描电镜观察 [J]. 果树学报, 2017, 34(11):1365−1373. QI X J, WANG R, LAN Y P, et al. Morphologic study of pollens of three cultivated Actinidia species by scanning electron microscopy [J]. Journal of Fruit Science, 2017, 34(11): 1365−1373.(in Chinese)
[11]	谢微微, 于文涛, 杨国一, 等. 14个茶树品种的花粉微形态观察 [J]. 南方农业学报, 2018, 49(9):1698−1704. XIE W W, YU W T, YANG G Y, et al. Micromorphological observation on pollen of 14 cultivars of tea tree(Camellia sinensis) [J]. Journal of Southern Agriculture, 2018, 49(9): 1698−1704.(in Chinese)
[12]	方仁, 安振宇, 黄伟雄, 等. 8个番荔枝栽培品种的花粉形态扫描电镜观察 [J]. 南方农业学报, 2020, 51(7):1553−1559. FANG R, AN Z Y, HUANG W X, et al. Morphology of pollens of eight Annona squamosa L. varieties by scanning electron microscope [J]. Journal of Southern Agriculture, 2020, 51(7): 1553−1559.(in Chinese)
[13]	周静伟, 吴晓梦, 周慧晶, 等. 10个八仙花品种花粉粒形态扫描电镜观察 [J]. 分子植物育种, 2021, 19(21):7240−7250. ZHOU J W, WU X M, ZHOU H J, et al. Observation of pollen grains of ten Hydrangea varieties with scanning electron microscope(SEM) [J]. Molecular Plant Breeding, 2021, 19(21): 7240−7250.(in Chinese)
[14]	王开发, 王宪曾. 孢粉学概论[M]. 北京: 北京大学出版社, 1983.
[15]	埃尔特曼. 中国科学院植物研究所古植物研究室孢粉组, 译. 孢粉学手册[M]. 北京: 科学出版社, 1978.
[16]	郑雅馨, 陈雪鹃, 孙明. 地被菊及部分菊属近缘种花粉形态分析 [J]. 上海农业学报, 2013, 29(4):47−51. ZHENG Y X, CHEN X J, SUN M. Morphological analysis on pollens of several ground-cover chrysanthemum cultivars and their allied species [J]. Acta Agriculturae Shanghai, 2013, 29(4): 47−51.(in Chinese)
[17]	李京璟, 张日清, 马庆华, 等. 榛属植物花粉形态扫描电镜观察 [J]. 电子显微学报, 2017, 36(4):404−413. LI J J, ZHANG R Q, MA Q H, et al. SEM observation on the pollen morphology in Corylus [J]. Journal of Chinese Electron Microscopy Society, 2017, 36(4): 404−413.(in Chinese)