兴安鹿蹄草胚胎发育过程的研究

生物技术  全维丽
指导教师  马玉心

摘  要：用常规石蜡切片技术，以兴安鹿蹄草Pyrola dahurica (H.Andr.) Kom花为材料研究了兴安鹿蹄草的胚胎发育过程。结果表明：1）小孢子母细胞的发育为离心式发育，初形成的小孢子母细胞为多角形。2）花药壁的表皮细胞为长方形，药室内壁细胞中具有多核，绒毡层的类型为变形绒毡层。3）雄配子体的发育过程中始终保持2核状态。4）兴安鹿蹄草的胚囊发育属于蓼型，经过一次有丝分裂，发育成2核胚囊，2个核再同时进行一次有丝分裂形成4个核，4个核两两向两极移动，再进行一次有丝分裂，形成8个。
关键词：兴安鹿蹄草；石蜡切片；胚胎发育

1 引言
兴安鹿蹄草Pyrola dahurica (H.Andr.) Kom.为鹿蹄草属植物，主要分布在我国黑龙江省、辽宁省、吉林省、内蒙古东部也有分布,是北方针阔混交林下的主要地被植物常常成为林下草本层的优势种。（胡文光，张泽荣等.1990）兴安鹿蹄草是一种重要的中草药,主要用于治疗风湿及心脑血管疾病,是目前被广泛开发的一种中药资源。（江苏医学院.1997)近几年随着森林的大量砍伐, 兴安鹿蹄草的生存环境遭到了破坏,加上人们盲目的采挖,目前野生群正逐渐减小。（孙霜红，张启翔.2003）因此,为保护兴安鹿蹄草资源研究其胚胎发育特征是当务之急。目前,关于兴安鹿蹄草胚胎发育特征尚未见报道,本文主要从兴安鹿蹄草小孢子母细胞的发生、花药壁的发育、雄配子体的发育、雌配子体的发育、胚珠的形成等方面进行研究,目的在于揭示兴安鹿蹄草胚胎发育的特征。
2实验材料与方法
２.1实验材料
取材地位于黑龙江省帽儿山(尚志县境内),地理位置为东经127°30′~127°34′,北纬45°20′~45°25′,（李祥伟，张羽，马红波.1996）是东北阔叶红松林植被的边缘。
2.2实验方法
在同一兴安鹿蹄草样地,采集同花期的兴安鹿蹄草花朵4~5朵固定于FAA固定液中,经过50％~70％~85％~95％~100％逐级酒精脱水,二甲苯透明,石蜡包埋,10um厚度切片,经过固绿染色,加拿大树胶封片，OLYMPUS显微镜拍摄。
3兴安鹿蹄草胚胎发育过程的研究
3.1兴安鹿蹄草花柱、子房的解剖学观察
柱头顶端5裂，裂片表面具有柱状细胞，在裂片的横切片上可以见到维管束，裂片的边缘具有分泌细胞，其染色较深。花柱的表皮细胞排列整齐，方形。表皮下具有2~3层厚壁组织细胞。在花柱的中间横切面上可以见到5个呈星状的裂隙，裂隙构成了上下连通的5个花柱道，在花柱基部与子房相连的横切面上可以见到5个花柱裂隙与5个子房胎座相连，而且把胎座从中间分为两个部分，从而使整个子房成为不完全的5室（图版Ⅰ-1~6）（夏国华，2006）
3.2小孢子母细胞的发生
兴安鹿蹄草的每一朵花具有10枚雄蕊，每一枚花药具有4个药室（图版Ⅱ-19）。小孢子母细胞的发育为离心式发育(图版Ⅱ-20)，在花粉囊中间的造胞细胞首先发育成小孢子母细胞，逐渐向花粉囊的边缘发展，初形成的小孢子母细胞为多角形，一般为4角形或5角形(图版Ⅱ-21)，（胡久清.1982）细胞核大, 占据细胞的整个体积，没有明显的液泡，细胞质浓厚，染色质与核仁形成染色深的圆球体，细胞核中往往有1~2个大的核仁。
3.3花药壁的发育
当初生造胞细胞经次生造胞细胞而发育成小孢子母细胞时，花药壁分化完成，自外向内依次为表皮、药室内壁、2~3层中层，以及绒毡层(图版Ⅲ-1~6)。表皮细胞横切面为长方形。具有厚的角质层，表皮细胞的径向壁长度远远大于药室内壁的径向壁长度，所以从横切面来看表皮细胞层的厚度远远大于药室内壁层细胞的厚度(图版Ⅲ-1，4)。（马德伟, 徐双才， 王灵敏.1988）在药室接近药隔处的表皮细胞充满了填充物质，经固绿染色为深绿色，而远离药隔在药室边缘的花药壁的表皮细胞壁比较薄，而且细胞无填充物(图版Ⅲ-3)，经固绿染色颜色较为淡，可见到细胞中有大的液泡，细胞核偏向内切向壁。在1000倍镜下可见到表皮细胞中含有大量椭球形的储藏颗粒(图版Ⅲ-4，6)。有时可以见到在两个大的表皮细胞中间夹有一个小细胞。（刘存海，艾启俊.1997）小细胞为短的长方形（图版Ⅲ-4)。在药室的边缘表皮细胞还含有大量的细胞器。表皮以内为药室内壁细胞，药室内壁细胞也为扁平的长方形，不过细胞壁并不纤维质加厚，细胞高度液泡化，细胞核椭球形偏于细胞的一侧，有时可以见到药室内壁细胞中具有多核（图版Ⅲ-5,6)。（桂明珠，李桂琴，李燕华.1994）药室内壁的内层为中层，中层细胞一般有2~3层细胞厚，中层细胞较薄，呈梭形，细胞核较大，小孢子刚刚形成时中层保存完好，到四分体形成时期中层细胞逐渐开始萎缩。绒毡层细胞初形成时为扁平的长方形，细胞核较大，小孢子发育初期绒毡层细胞解体，发生内壁和径向壁的破坏，原生质体溢出分散于小孢子周围，供给小孢子发育的营养。这种绒毡层的类型为变形绒毡层(图版Ⅲ-6)。（曹玉芳，辛华，初庆刚，吕瑞云，陶世蓉.2001）
3.4小孢子的发生
小孢子母细胞继续发育，由多边形逐渐变圆球形，其细胞中出现一个大液泡，核偏向一侧。小孢子母细胞进入减数分裂时期，其分裂过程与大多数被子植物相同，经历前期Ⅰ的细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期、中期、后期、末期。胞质分裂形成二分体，随后经过前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ，产生四分体。（王萍, 肖增宽.1993）胞质分裂为连续型，开始形成2分体，之后形成左右对称的四分孢子，初形成的四分体四个孢子间距较大，并不形成四面体形，以后随着花粉的进一步发育，四个小孢子聚成四分体（图版Ⅳ-7~11）。
3.5雄配子体的发育
小孢子形成以后，并不脱离四分体，小孢子细胞质浓厚，细胞核位于细胞中央，花粉壁尚未加厚，细胞里面有许多小液泡，此时为单核小孢子时期，随着小孢子体积的增大，液泡也逐渐增大。小孢子核在贴近花粉壁的位置进行有丝分裂，有丝分裂后形成大小悬殊的两个细胞，大的细胞为营养细胞，小的为生殖细胞。（王宝娟，吉成均，胡东.2005）两个细胞间存在明显的细胞壁，随着生殖细胞壁的消失，生殖细胞浸在营养细胞的细胞质中，从而形成2细胞的花粉。2细胞的花粉粒液泡逐渐消失，雄配子体始终保持2核状态（图版Ⅳ-12）
3.6胚珠的形成
早期的胚珠形成于5月中旬以后，随着子房的发育，在球形胎座形表面形成突起即胚珠原基，刚形成的胚珠原基只有两个柱状细胞，长条形，柱状细胞之间具有一定间隔，柱状细胞具有大型的细胞核（图版Ⅳ-1）。5月下旬，柱状细胞增生，形成半球形胚珠幼体，每个半球形胚珠具由许多长方形细胞构成。胚珠之间没有间距。每一个胚珠幼体多为2~3列柱状细胞。在胚珠的中间已经明显分化出方形细胞（图版Ⅳ-2，3）。（姜静，李同华，庄振东，杨传平.2003）6月初，胚珠迅速延伸，形成长长的珠柄，珠柄顶端膨大形成胚珠，基部缢缩，在其顶端中间分化出方形细胞，但一般细胞只有三列（图版Ⅳ-4）。至6月中旬珠柄系统迅速延伸，顶端庞大的部分形成胚珠，由于珠柄的不平衡生长，胚珠向珠柄方向弯曲，在珠柄基部细胞增生并包围胚珠形成珠被，一般形成两层珠被，在顶端形成珠孔（图版Ⅳ-5），到6月20日左右，胚珠基部的珠柄向上延伸形成狭翼，胚珠的珠孔端弯向珠柄的基部，到6月23日胚珠变成长梭形，基部为两列细胞宽的珠柄（图版Ⅳ-6）。（陈立松，万蜀渊.1995）