雨水弃流井
磁流变阻尼器
园 艺 学 报 2006,33(1):38～45Acta Horticulturae Sinica
收稿日期:2005-01-17；修回日期:2005-05-23
基金项目：国家自然科学基金资助项目(3880041)
3通讯作者Author for corres pondence (E 2mail:hsdshenjiaheng@yahoo 1com 1cn )。哈尔滨师范大学生命与环境科学学院生物系王臣教授提供试材，特致谢意!
黄花菜大孢子和小孢子的发生及雌、雄配子体的发育申家恒1 申 业2 王艳杰1 袁秋红1 于春光 1(1哈尔滨师范大学生命与环境科学学院生物系，哈尔滨150080;
2黑龙江大学生命科学学院生物工程系，哈尔滨
150080)摘 要：用常规石蜡切片技术，对黄花菜大孢子和小孢子的发生及雌、雄配子体发育进行了研究，结
果表明：花药壁发育为单子叶型。小孢子母细胞减数分裂的胞质分裂为连续型。小孢子四分体排列为左右对称型和四面体型。成熟花粉为二细胞型。花粉为椭球形，具有一个萌发沟。生殖细胞呈现前期至早中期核形态。双珠被、薄珠心、倒生胚珠。珠心表皮下的雌性孢原直接发育为大孢子母细胞。减数分裂产生线形四分体。合点端大孢子为功能大孢子。雌配子体发育为蓼型。记录了雌、雄配子体发育的对应关系。成熟胚囊里，反足细胞早期退化，助细胞无钩状结构并具发达的丝状器以及中央细胞内没有明显大液泡是黄花菜胚囊发育的重要特征。 关键词：黄花菜；小孢子发生；雄配子体；大孢子发生；雌配子体
中图分类号:S 64413 文献标识码:A 文章编号:05132353X (2006)0120038208
M ega sporogenesis,M i crosporogenesis and D evelop m en t of Fema le and M a le Gam etophyte of H em eroca llis citrine Baron i
Shen J iaheng 1,Shen Ye 2,W ang Yanjie 1,Yuan Q iuhong 1,and Yu Chunguang 1
(1D epart m ent of B iology,College of L ife and Environm ent Science,Harbin N or m al U niversity,Harbin 150080,China;2D epart m ent of B iological Engineering,College of L ife Science,Heilongjiang U niversity,Harbin 150080,China )Abstract:This paper studies the megas por o
genesis,m icr os por ogenesis and devel opment of fe male and male megas por ogenesis by way of paraffin wax of He m eroca llis citrine Bar oni .The results are as f oll ows:The devel opment of anther wall foll ows Monocotyledonous type .Successive cyt okinesis in m icr os pore mother cell accompanies mei osis t o p r oduce tetrahedral tetrad as well as medianly zygo mor phic tetrad .Elli p s oidal pollen grains are 22celled when shed,with one ger m inal furr ow .A t this ti m e,the nucleus in generative cell p resent the state of p r ophase or metaphase of m it osis .Ovule is biteg m inous,te muinucellatae and anatr opous .The ar 2ches porial cell bel ow nucellus ep ider m functi ons directly as the megas pore mother cell .The chalazal mega 2s pore of linear tetrad devel op s int o a Polygonum type e mbryo sac .Recorded relative devel opment stage of p istil and sta men .I n mature e mbryo sac,anti podal cell degenerates early .The main characteristics of the devel op 2ment of e mbryo sac in this s pecies are that synergidswithout cr ook are abounded in filif or m apparatus and there is no e m inent vacuole in central cell .
Key words:He m erocallis citrine Bar oni;M icr os por ogenesis;Male ga met ophyte;Megas por ogenesis;Fe 2male ga met ophyte
黄花菜(He m eroca llis citrine Bar oni )为百合科萱草属多年生草本植物，可供食用(花蕾经蒸晒加
工成为干菜———金针菜)和观赏。萱草属植物，世界上约14种，我国有11种〔1〕，通常以很短的根
状茎进行无性繁殖。有关萱草属植物的有性生殖研究开展得很少,Sat o 〔2〕对大苞萱草(He m erocallis
m iddendorfii )的胚囊形成进行了的细胞化学研究,Kuran 〔3〕对萱草(H.fulva )大孢子母细胞和大孢
子胚囊壁的胼胝质定位进行了观察。郝建华等〔4〕对金针菜
(H.citrine )的大孢子发生及雌配子体发
1期申家恒等：黄花菜大孢子和小孢子的发生及雌、雄配子体的发育
93育作过报道，毛学文对黄花菜的花药发育和花粉的形成做过观察〔5〕。作者在对黄花菜受精过程研究的基础上〔6〕对黄花菜的大、小孢子发生与雌、雄配子体发育进行了研究，为遗传育种和生殖生物学提供基础资料。
1 材料与方法
材料为栽种于哈尔滨师范大学植物园内的黄花菜。2003和2004年每年的7月10～20日取材，按其花蕾发育顺序，依据长度不同分为5组，小花蕾期整体花蕾固定，稍大的花蕾将花药与子房分别固定，每组取花蕾50个。固定液为无水乙醇∶冰醋酸(3∶1)，固定1h后转70%乙醇保存于冰箱中。爱氏苏木精
整体染2～4d，蓝化后，常规石蜡法制片，切片厚度为8μm。O ly mpus BH22型光学显微镜下观察与摄影。
2 结果与分析
211 小孢子发生
黄花菜每朵花有6枚雄蕊，每个雄蕊由花药与花丝组成，每个花药具有4个小孢子囊，其花药壁发育为单子叶型，分化完全的花药壁由4层细胞组成，自外向内分别为表皮，药室内壁，中层(1～2层)，绒毡层。腺质绒毡层。小孢子母细胞阶段，细胞为多边形，细胞核大，染质分散，可见到核仁，细胞质浓厚，无明显液泡(图版Ⅰ,1)。减数分裂时，前期Ⅰ的细线期，小孢子母细胞彼此被胼胝质壁隔开，染体呈现线团状(图版Ⅰ,2)。自偶线期之后，小孢子母细胞呈圆球状，其外被胼胝质壁包围。图版Ⅰ,1～9为其经历的偶线期、粗线期、双线期、终变期、中期Ⅰ、后期Ⅰ和末期Ⅰ。两子核之间出现成膜体、形成细胞板，经胞质分裂形成二分体的前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ和末期Ⅱ(图版Ⅰ,10～13、15)。子核间出现成膜体与细胞板，胞质分裂为连续型，最终形成左右对称型的四分体(图版Ⅰ,16)和四面体型四分体(图版Ⅰ,14)，其中左右对称型四分体占多数。四分体均被胼胝质的细胞壁包围。
212 雄配子体的发育
随着胼胝质壁的水解，小孢子被释放到充满绒毡层分泌物的药室中，细胞形态不规则，多数为新月形。随后，单核小孢子一侧内陷，呈马蹄形(图版Ⅰ,17)。进而花粉壁纵向拉直，核位于中央，细胞质内出现液泡，花粉壁的萌发沟显现，单核花粉呈现椭球状(图版Ⅰ,18)。单核花粉体积迅速增加，细胞核两边的液泡增大(图版Ⅰ,19)，并融合为中央大液泡，将细胞核推向花粉壁的一侧，成为单核靠边期的花粉(图版Ⅰ,20)。
小孢子核在贴近花粉壁的位置进行有丝分裂(图版Ⅰ,21)。图版Ⅰ,22为刚刚形成的不均等的二细胞花粉，生殖细胞呈透镜形，体积较小；细胞体积较大，两细胞之间形成弧形细胞壁。二细胞花粉形成后，营养细胞内的大液泡逐渐消失，细胞质内开始贮藏营养物质，花粉体积增加至最大。与此同时，生殖细胞与营养细胞之间的细胞壁消失，生殖细胞呈椭球形，细胞核外围的细胞质稀少(图版Ⅰ,23)。生殖细胞脱离花粉壁之后逐渐浸到营养细胞的细胞质里(图版Ⅰ,24)。开花时，成熟花粉为二细胞型，生殖细胞呈纺锤形，细胞核大，占据了细胞的大部分，染质凝集为染体，呈现前期至早中期染体的形态，核仁不明显，细胞质稀薄。营养核大并呈裂瓣状，染质凝聚成线状，大核仁明显，细胞质里贮存大量营养物质(图版Ⅰ,25)。花粉为椭球形，具1个萌发沟。
213 大孢子的发生
黄花菜为3心皮组成的3室子房，中轴胎座，每室2列胚珠，每列6～8个胚珠，胚珠倒生，双珠被，薄珠心，由内珠被形成珠孔。
花蕾长度小于5mm时，珠心表皮下方的珠心细胞分化出孢原细胞，此时内珠被原基出现(图版Ⅱ,26)。孢原细胞直接发育成为大孢子母细胞(图版Ⅱ,27)，细胞纵向延伸其体积，细胞核大,
04
园 艺 学 报33卷
细胞质浓厚，核内有多个核仁。花蕾长度为5～12mm时，大孢子母细胞进行减数分裂。细线期经历的时间较长，细胞纵向增加体积，细胞核位于珠孔端，染质呈细线团状，一个大核仁(图版Ⅱ, 28～30)。偶线期(图版Ⅱ,31)以后，细胞核移至中央，内珠被包围了珠心，形成珠孔。经粗线期、双线期、终变期进入中期Ⅰ(图版Ⅱ,32～35)。图版Ⅱ,36图为后期Ⅰ,37图为末期Ⅰ，两子核之间出现成膜体。中期Ⅱ(图版Ⅱ,38)二分体的纺锤体相互垂直，以后形成“T”形四分体。个别情况下，二分体的分裂不同步，珠孔端的二分体细胞分裂较迟，处在中期Ⅱ；而合点端的二分体的分裂已经结束，形成2个大孢子(图版Ⅱ,39)。一般情况下，二分体的分裂接近同步，图版Ⅱ, 40显示末期Ⅱ，合点端的二子核之间出现细胞板，而珠孔端的两个子核之间刚出现成膜体。当减数分裂完成时，形成线形排列的四个大孢子(图版Ⅱ,41),“T”形四分体较为少见。大孢子母细胞减数分裂过程中的胞质分裂为连续型。随后大孢子的退化呈现多样性，有时珠孔端的大孢子正常，而其余3个退化(图版Ⅱ,42)；有时珠孔端与合点端2个大孢子保留，而其余退化(图版Ⅱ,43)；有时相隔大孢子退化或保留(图版Ⅱ,44)。最常见的还是合点端的大孢子
成为功能大孢子，其余的3个大孢子退化。功能大孢子的细胞核较大，细胞质内尚未出现液泡(图版Ⅱ,45)。
214 雌配子体的发育
花蕾长12～30mm时，功能大孢子的体积纵向延长，出现液泡，细胞核位于中央，珠孔端的液泡大于合点端的液泡，功能大孢子发育成为单核胚囊(图版Ⅲ,46)。单核胚囊经有丝分裂形成二核胚囊，两核之间形成大液泡，合点端保留一个小液泡(图版Ⅲ,)。花蕾长30～90mm时，二核胚囊分裂成为四核胚囊，其中珠孔端的一个核的一部分位于相邻切面上(图版Ⅲ,48)，胚囊中央为大液泡，胚囊合点端仍保留小液泡。图版Ⅲ,49和50为相邻的两张切片，显示八核胚囊形成的初期，珠孔端4个核和合点端4个核。八核胚囊阶段停留的时间极短，很快便进行胚囊的细胞化，图版Ⅲ, 51～53是相邻的3张切片，显示珠孔端分化出2个助细胞和1个卵细胞，而上极核向胚囊的合点端移动，进而与下极核相靠，而合点端的3个反足细胞刚刚形成，便开始退化。花蕾长90～160mm 时，经细胞分化形成的7细胞8核胚囊建成后，至开花之前，胚囊内的细胞仍在发育。
21411 卵细胞 刚刚分化的卵细胞，细胞核较大，细胞质浓厚，无液泡(图版Ⅲ,52)。随后卵细胞纵向延长呈楔形，卵核移至合点端，细胞核大，染质分散，有一雌性核仁，卵核周围的细胞质稀薄，中央大液泡位于珠孔端，卵细胞呈现极性(图版Ⅲ,56、57)。
21412 助细胞 刚分化的2个助细胞呈楔形，细胞核位于中部，合点端为大液泡，珠孔端尚未分化出丝状器，缺乏钩状结构(图版Ⅲ,51)。随着助细胞纵向体积延长，分化出明显的丝状器，楔形丝状器自珠孔端延伸至助细胞中部，丝状器的形成是助细胞发育成熟的最后一个特征。助细胞核由最初的圆球状变得不规则，染较深，核仁不明显，液泡位于合点端，助细胞的极性恰与卵细胞相反(图版Ⅲ,54、55)。成熟胚囊里，助细胞没有退化，助细胞发达的丝状器是本物种的特征。
21413 中央细胞 7细胞8核胚囊形成初期，上极核下移与下极核相靠，进而两个极核随着胚囊发育，上移至卵细胞下方。开花前，大部分极核融合为次生核，少部分以极核相靠，极核或次生核的体积增大，次生核内有一个大核仁(图版Ⅲ,54～56)。图版Ⅲ,57为2个极核融合后,2个核仁正在融合。发育初期的中央细胞具有大液泡，细胞质稀薄(图版Ⅲ,51)。开花前，中央大液泡逐渐缩小，细胞质浓厚，其内逐渐贮藏营养物质。成熟胚囊里，中央细胞无明显大液泡是本物种的特征。21414 反足细胞 胚囊细胞化的初期，刚分化的反足细胞便开始退化。成熟胚囊里，胚囊的合点端可见到3组染极深的团块，核质难以区别，这便是退化的反足细胞(图版Ⅲ,54、57)。黄花菜的胚囊发育为蓼型。
215 雌、雄配子体发育的对应关系
黄花菜为两性花，同一朵花中，雄蕊发育略早于雌蕊，发育后期，当花粉成熟时，雌配子体也达到成熟胚囊阶段，具体对应关系用表1示意。
1期申家恒等：黄花菜大孢子和小孢子的发生及雌、雄配子体的发育
表1 花蕾长度及其雌、雄配子体发育的相互关系
Table1 The rel a ti on sh i p between the develop m en t a l st age of p istil and st am en and the si ze of the bud
花蕾长度
Size of the bud(mm)雌蕊发育期
Pistil
雄蕊发育期
Stamen
5 孢原细胞；大孢子母细胞
A rches porium;megas por ocyte
小孢子母细胞；减数分裂
针织牛仔布
M icr os por ocyte mei osis
5～12 大孢子母细胞；减数分裂；功能大孢子
Megas por ocyte mei osis;f ouncti onal megas pore
减数分裂；四分体；单核小孢子
Mei osis;Tetrad;monokaryotic m icr os pore
12～30 单核胚囊；二核胚囊；四核胚囊
Mononucleate e mbry o sac;t w o2nucleate e mbry o sac;four2nucleate e mbry o sac
单核小孢子；二细胞花粉
Mononucleate m icr os pore;t w o2celled pollen
30～90
四核胚囊；八核胚囊；七细胞八核胚囊
Four2nucleate embryo sac;eight2nucleate embryo sac;seven2celled eight2
nucleate e mbryo sac
二细胞花粉
T wo2celled pollenrs232和ttl
90～160 7细胞7核胚囊；成熟胚囊luciano rivarola
Seven2celled seven2nucleate e mbryo sac;mature e mbryo sac
二细胞花粉
T wo2celled pollen
3 讨论
黄花菜的胚胎学发育特征基本上与百合科的胚胎学特征〔7〕相符合，花药壁的发育为单子叶型，小孢子母细胞减数分裂时胞质分裂为连续型，产生四面体型和左右对称型四分体。成熟花粉为二细胞型。胚珠倒生、双珠被、薄珠心。大孢子母细胞减数分裂产生线形四分体。合点端功能大孢子发育成
为蓼型胚囊。成熟胚囊里，反足细胞早期退化，助细胞无钩状结构并具有发达的丝状器以及中央细胞内没有明显大液泡是黄花菜胚囊发育的重要特征。
杏蜜郝建华等〔4〕报道金针菜开花前，近珠柄一侧的助细胞退化。而我们观察开花前的大量胚囊制片时，助细胞没有退化，而且在8核胚囊分化为7细胞7核胚囊的发育过程中，从最初分化的助细胞里没有丝状器到成熟胚囊时形成发达的楔形丝状器，都与黄花菜的胚囊结构和功能相关。刚刚分化的反足细胞随之很快退化，反足细胞吸收并转运营养物质的功能丧失。具有发达丝状器的助细胞显示了传递细胞的功能，通过助细胞的丝状器吸收珠心贮备的营养物质，并将营养物质向卵与中央细胞运输，将珠心营养物质转入胚囊很可能成为黄花菜助细胞的功能之一。当花粉管进入一个助细胞后，助细胞才退化，成为释放精子和帮助精子转移的场所。
被子植物成熟胚囊里的中央细胞高度液泡化，具有一个大的中央液泡，极核融合的时间可能在受精前或受精时〔8,9〕。黄花菜的中央细胞在发育早期具有大液泡，细胞质稀薄，开花前成熟胚囊里，中央液泡逐渐消失，细胞质浓厚并贮藏营养物质，这在被子植物中是很少见的。而郝建华等〔4〕关于金针菜的中央细胞具有大液泡的报道，可能是取材较早，尚没有发育至成熟胚囊阶段所致。
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