茄子(Solanum melongena L.)是重要的世界性蔬菜作物之一，中国是世界上最大的茄子生产和消费国。根据FAO统计，2009年，中国茄子收获面积为1.05×10⁷ hm²，总产量1.90×10⁷ t，总面积和产量分别占全世界茄子产量的53.24%和53.86%。然而，随着设施农业的发展和连作的不可避免，生产上土传性病害如根结线虫、黄萎病等发生严重(陈钰辉等, 2010, 吉林蔬菜, 4: 47-51)。茄子近缘野生种中含有多种优良抗病基因(Collonnier et al., 2001)，通过远缘杂交创制新型异染色体系材料，开展染色体工程育种已成为茄子抗病育种的突破口。

开展细胞、分子遗传学研究对于茄子的染色体工程育种具有重要的理论和实践意义。了解茄子花粉母细胞中染色体的构型、比例及其动态变化是研究栽培茄与其野生种染色体互作的前提。同时，准确识别茄子花粉母细胞减数分裂特征，有利于提高各种异染色体系材料创制的效率(钱春桃等, 2003)。国内外关于茄子的细胞学研究主要集中在染色体的核型分析上(吴世斌和李正理, 1985; Ali and Fujieda, 1990; 詹园凤等, 2009a; 詹园凤等, 2009b)，迄今未见系统的减数分裂研究。因此，本实验采用改良的染色体制片技术，对茄子的减数分裂行为进行系统观察，以期为茄子染色体工程育种提供必要的细胞学依据。

1结果与分析
经观察发现，茄子的胞质分裂方式属同时型。现将各时期的特点总结如下。

1.1第一次减数分裂
花粉母细胞进入减数分裂第一次分裂的前期，从细线期(leptotene)到终变期(diakinesis)，细胞核体积增大，并清晰可见。细线期：染色体凝结成细长的线状结构，位于核仁一侧，形成所谓的‘花束’(bouquet)状染色体(图1A)。粗线期(Pachytene)：茄子的12对同源染色体进行配对，染色体收缩，比细线期粗(图1B)。双线期(diplotene)：染色体进一步螺旋化，配对的染色体形成交叉结(chiasmata) (图1C)。终变期：染色体更加超螺旋化，以环状二价体的形成为主(图1D)。前期Ⅰ结束后，核仁开始解体，核膜逐渐消失。

中期Ⅰ(metaphase I)，茄子的12个二价体紧凑的排列成一排，没有分散在赤道板平面之外，纺锤丝清晰可见(图1E)。后期Ⅰ(anaphaseⅠ)：在纺锤丝的牵引下，二价体中的2条同源染色体相互分离并移向两极(图1F; 图1G)。末期Ⅰ(telophaseⅠ)：到达两级的染色体开始解螺旋，变得模糊，而后浓缩成团，但没有出现细胞板，表明茄子的胞质分裂为同时型(图1H; 图1I)。
 

图1 茄子的花粉母细胞减数分裂过程(第一次减数分裂) 注: A: 细线期; B: 粗线期; C: 双线期; D: 钟变期; E: 中期I, 染色体排成一排; F和G: 后期I, 染色体被纺锤丝牵引, 移向两极; H和I: 末期I, 染色体到达两级, 并解螺旋, 变得模糊 Figure 1 Meiosis of pollen mother cells in eggplant (MI) Note: A: Leptotene; B: Pachytene; C: Diplotene; D: Diakinesis; E: Metaphase I, chromosomes came into line; F&G: Anaphase I, chromosomes separated and moved to two poles; H&I: Telophase I, chromosomes became illegible

1.2第二次减数分裂
茄子花粉母细胞进入第二次减数分裂后，两极的核仁解体和核膜消失，每个染色体的2个姐妹染色单体逐渐分开，进入前期II (prophase II)(图2A)。中期Ⅱ时(metaphase II)，两极的染色体短粗，又由纺锤丝牵引整齐地排列于各自的赤道板上(图2B)。后期Ⅱ，姊妹染色单体发生分离，移向四极(图2C)。进入末期Ⅱ(telophase II)，染色体开始解螺旋，核仁、核膜重新形成，经过细胞质分裂形成辐射状四分孢子(图2D; 图2E)，进而形成花粉粒(图2F)。
在茄子的减数分裂过程中，存在着非同步性分裂的现象。其表现为：在同一个花粉母细胞中的染色体存在着不同步的分裂：如在后期II中，一组染色体已开始分离，而另一组还未分离(图2B)。此外，同一花药中不同的花粉母细胞的减数分裂进程也并不一致，在同一视野中还可观察到前期II至末期II的各种不同减数分裂时期的细胞。
 

图2 茄子的花粉母细胞减数分裂过程(第二次减数分裂) 注: A: 前期II; B: 中期II; C: 后期II, 染色单体分开，移向四级; D: 末期II, 到达四级的染色体解螺旋; E: 四分孢子形成; F: 花粉粒 Figure 2 Meiosis of pollen mother cells in eggplant (MII) Note: A: Prophase II; B: Metaphase II; C: Anaphase II, chromosomes separated and moved to four poles; D: Telophase II, chromosomes were de-helixed; E: tetrad formed; F: pollen grain

1.3花蕾长度与花粉发育时期的关系
通过取样观察发现，花蕾和花药的长度和花粉发育时期密切相关。处于减数分裂期的花蕾纵径大约在0.8 cm~1.2 cm之间，此间大小的花蕾能够观察到花粉发育的各个时期；当花蕾纵径大于1.5 cm时，只能观察到成熟的花粉粒。

2讨论
本研究首次系统的报道了茄子花粉母细胞减数分裂各个时期的主要特征，为茄子细胞分子遗传学的深入开展提供了必要的基础信息。实验中我们将卡宝品红染色、火焰烤片和醋酸分色相结合，减弱了细胞质背景色的干扰，为进一步研究优化茄子染色体制片技术提供了参考依据。

植物花粉母细胞分裂过程历时较短，合理的取材时间是进行减数分裂观察的关键。在实验中我们发现，茄子花粉母细胞减数分裂进程与花蕾大小呈正相关性，当花药长度在0.8 cm~1.2 cm之间时，是观察减数分裂的较好时期。因此，可以通过对茄子花蕾的外形观察初步估测其减数分裂进程，为进一步研究的开展提供了实验依据。

此外，经观察还发现，无论是不同单株、同一单株的不同花蕾，还是同一花蕾的不同花药，其花粉母细胞减数分裂的进程都有不同步的现象。在茄子花粉母细胞减数分裂的同一视野中可以观察到几个不同时期的分裂相。这种不同步性在辣椒、酸枣、菊花中也有报道(郝雪峰等, 2008; 许晓光等, 2009; 李健等, 2009)这可能是适应环境条件的进化表现，以扩展花期，增加两性功能的有效作用时间(郝雪峰等, 2008)。

3材料与方法
3.1材料
供试材料为江苏省地方品种苏州牛角，由江苏省农业科学院蔬菜研究所提供。苏州牛角茄属紫茄类型，果实细长条形，果皮、果柄及萼片为深紫色。

3.2方法
2010年7月中旬将茄子种子催芽后播种，4~5片真叶时移栽至江苏省农业科学院蔬菜实验大棚内。于盛花期8:00~10:00采集花蕾，将花蕾按长度分为<1.0 cm，1.0 cm~1.49 cm，1.50 cm~2.0 cm等三个级别，分别用卡诺固定液(1体积冰醋酸:3体积无水酒精)固定24 h后，再转入75%酒精中于4℃冰箱中保存。

参考钱春桃等(2003)的方法，采用压片法制取减数分裂制片。将花药置于载玻片上，用镊子轻轻挤压出花粉母细胞，加1滴卡宝品红染色1 min~3 min后，覆盖洁净的盖玻片，轻压。采用火焰微烤，并结合45%醋酸分色处理进行制片。用OLYMPUS (BX-51)显微镜观察并拍照。

作者贡献
周晓慧是本研究的实验设计和实验研究的执行人；周晓慧及庄勇完成数据分析，论文初稿的写作；江蛟参与实验设计、试验结果分析；庄勇、王述彬是项目的构思者及负责人，指导实验设计，数据分析、论文写作与修改。全体作者都阅读并同意最终的文本。

致谢
本研究由江苏省科技基础设施建设计划(BM2008008)和江苏省农业科技自主创新基金项目[CX(10)103]共同资助。

参考文献
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