【摘要】: 单性花植物被认为是从两性花的祖先进化来的,根据其具体的发育的过程,可被分为不经历两性花阶段的单性花以及经历两性阶段的单性花。对于那些经历两性花阶段的单性花植物来说,其某一个特定生殖器官(雌蕊或雄蕊)的退化往往发生在花发育的早期阶段。无患子科(Sapindaceae)的许多单性花植物中,其雄蕊的退化发生在花药发育的后期,从而形成表型为两性花的功能性雌花,这种雌花又被称为假两性花(Pseudo-bisexual flower)。关于无患子科假两性花的分化过程、雄花和假两性花花药发育过程已有研究报道,但这些研究主要以该科的木本植物为研究材料,草本植物的相关研究较少。故本研究以该科草本植物倒地铃(Cardiospermum halicacabum)为材料,运用形态观察、改良Alexander染色、人工授粉试验、花药整体压片法、半薄切片、超薄切片、高碘酸-希夫氏反应(Periodic Acid and Shiff's Reaction, PAS)和苏丹黑B染色等方法和技术,研究了倒地铃的雄花和假两性花发育过程中花形态特征、花粉活力、花药发育过程及花药发育过程中多糖和脂类的代谢特征等,并探讨了其雄花和假两性花分化过程及假两性花雄性不育的原因等。(1)当花蕾长度小于1.10mm时(小孢子液泡化之前)倒地铃处于两性花阶段;当花蕾长度为1.20-1.30 mm时(两细胞花粉粒时期),大部分两性花中的雌蕊发育停滞,形成雄花。同时,小部分两性花雌蕊和雄蕊都在正常发育,开花时这些两性花花药不开裂,从而形成功能性的雌花即假两性花。(2)花粉活力检测表明,雄花花粉内容物丰富,花粉活力高达97.91%;假两性花花粉内容物较少,花粉活力较低,为17.12%。(3)倒地铃的雄花和假两性花在两细胞花粉粒之前,花药发育过程是相似的。倒地铃的花药具有四个花粉囊,每个花粉囊完全分化的花药壁细胞从内到外分别是绒毡层、中层(2层)、药室内壁和表皮;且其花药壁发育的方式为基本型;绒毡层为单核分泌型;四分体为四面体形;成熟花粉粒为两细胞花粉粒。与雄花相比,假两性花进入两细胞花粉粒后绒毡层快速降解;唇形细胞存在,药室内壁加厚不完全,药隔细胞降解但细胞壁存在,开花时花药不开裂。(4)两细胞花粉粒之前,雄花和假两性花花药多糖和脂类分布规律相同:仅药隔、表皮、药室内壁和中层细胞中可见多糖颗粒的分布。与雄花相比,进入两细胞花粉粒后,假两性花绒毡层仅可观察到少量脂滴;开花时,大部分花粉粒只含有少量淀粉粒。综上所述:倒地铃两性花发育早期,雌蕊发育停滞,形成的雄花;开花时,两性花花药不开裂形成了假两性花。假两性花花药不开裂可能是其绒毡层细胞快速降解、药室内壁的加厚不完全和药隔等共同作用造成的。同时,假两性花绒毡层的快速降解,也可能造成了其合成脂类的代谢通路障碍,致使其花粉粒得不到足够的营养物质而降解。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
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