白穗花胚胎发育的显微观察 怀特兰科。(陈心启等,1978)。白穗花(Speirantha gardenii(Hook.)Baill.)产于江苏、浙江(昌化)、安徽(黄山)和江西(陈心启等,1978),常被用作观赏植物(吴征镒等,2003),亦可入药,具活血祛瘀之功效(江纪武,2005)。因此,对白穗花的研究具有重要的经济意义和地方特色。过去对白穗花的研究主要集中在细胞学(杨涤清和朱燮桴,1983)、化学成分(Pauli,1995;陈梦菁,1999)、叶表皮及花粉形态(汤彦承和张无休,1985;马黎明和洪德元,1990)和濒危保护(周荣汉,1995;曹岚等,2000;胡绍庆等,2002)等几个方面。 由于植物胚胎学性状通常受外部环境因素影响较小,具有相对较大的遗传稳定性,一直是系统学研究的重要依据,特别在属以上的系统发育研究中更具重要意义。铃兰族包括铃兰属(Convallaria L.)、吉祥草属(Reineckea Kunth)、白穗花属(Speirantha Baker)、万年青属(Rohdea Roth)、开口箭属(Tupistra Ker-Gawler)、夏须草属(Theropogon Maxim.)、蜘蛛抱蛋属(Aspidistra Ker-Gawler)、Gonioscypha Baker、Campylandra Baker以及Tricalistra Ridley(Conran and Tamura,1998)。关于该族植物的胚胎学研究已有报道(Wiegand,1900;StenarBj?rnstad,1970;饶广远等,1995;兰可等2008;陈江华,2008),但对白穗花的胚胎学研究仅有Rudall等(2000)报道的白穗花具有T型的大孢子四分体。本文对白穗花的大小孢子发生、雌雄配子体发育以及胚胎发育进行研究,旨在为白穗花的生殖生物学和保护生物学提供新资料,并为探讨铃兰族内各属间的系统进化关系提供胚胎学证据。 1 材料和方法 1.1 植物植株生物量 研究材料白穗花(Speirantha gardenii(Hook.)Baill.)于2009年4–5月采自江西省庐山植物园和浙江省杭州植物园,均为栽培植株。 1.2 石蜡切片处理 采集白穗花不同发育时期的花蕾,用FAA固定液固定并保存。采用常规石蜡切片程序制片,切片厚度随发育阶段而异,一般在7–12μm之间。切片用番红-固绿对染,中性树胶封片。在Zeiss Image AI显微镜下观察并拍照。 2 结果与讨论 2.1 胎座前室室间 白穗花雄蕊6枚,着生于花被片基部;花药背着,椭圆形,丁字状,内向纵裂。雌蕊1枚,由3枚心皮组成;每个心皮的边缘内卷,形成隔膜,隔膜在胎座以下于子房中央连生形成3室,每室通常有4–6个胚珠,在胎座以上逐渐分离形成1室(图1A,B)。子房上位,中轴胎座,倒生胚珠(图1A)。花柱中央具花柱道,有通道细胞。 2.2 小菌株的出现和雄配子体的发育 2.2.1 白穗花小东南角的减数分裂和嘴唇 白穗花花药横切面呈蝶形,具有4个花粉囊(图1C)。其小孢子母细胞(图1D)的形态与周围药壁细胞的形态显著不同,小孢子母细胞体积大,核大,细胞质浓厚,没有明显的液泡,相互间排列紧密。随后小孢子母细胞进入减数分裂阶段,减数第1次分裂末期在2个子细胞之间出现隔壁(图1E),形成小孢子二分体(图1F);接着发生第2次减数分裂,最后形成具有4个细胞的小孢子四分体(图1G–I)。所以白穗花小孢子母细胞的胞质分裂方式为连续型,而四分体的排列方式主要为左右对称型(图1G),偶见T型(图1H)、直线型(图1G)和交互对生型(图1I)。在小孢子母细胞时期,开始积累胼胝质壁,减数分裂完成后,4个小孢子被共同的胼胝质壁包围;随着胼胝质壁的溶解,4个小孢子彼此分开,释放到花药的药室中(图1J)。 2.2.2 小芽孢杆菌细胞的发育 刚从小孢子四分体中释放出的小孢子形状不规则,体积较小,有浓厚的细胞质和1个位于中央的细胞核,细胞核占细胞体积的大部分(图1J)。虽然小孢子的形状不规则,但并不影响其后发育。随着小孢子体积的增大,细胞质液泡化,逐渐形成一个中央大液泡,细胞质变为一薄层并紧贴细胞壁,核随之从中央移到细胞的一侧,形成单核靠边期的小孢子(图1K)。随后小孢子的核进行1次有丝分裂,形成2个核。发育成熟时为1个包含生殖细胞和营养细胞的2-细胞型花粉(图1L)。 2.3 大肠菌的出现和雌性配体的发育 2.3.1 回复突变体的发育 白穗花的孢原细胞只有1个,较周围细胞大,核大细胞质比较浓厚,位于一层珠心表皮下方(图2A)。此时在靠珠心基部有一个小的环状突起,为内珠被。孢原细胞进行不均等的平周分裂,形成2个大小不等的细胞,即初生周缘细胞和造孢细胞(图2B)。初生周缘细胞进行分
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