綿棗兒大小孢子的發(fā)生和雌雄配子體發(fā)育研究

孫穎，王蕾，崔蘭明，周蘊(yùn)薇

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綿棗兒大小孢子的發(fā)生和雌雄配子體發(fā)育研究

孫穎，王蕾，崔蘭明，周蘊(yùn)薇*

(東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040)

用常規(guī)石蠟切片法和光學(xué)顯微技術(shù)研究綿棗兒的花芽分化、大小孢子發(fā)生和雌雄配子體發(fā)育過(guò)程。結(jié)果表明：綿棗兒的花為兩性花，每朵花具有雄蕊6枚，花藥4室，花藥壁由表皮、藥室內(nèi)壁、中層(2層)、絨氈層共5層細(xì)胞構(gòu)成，其發(fā)育方式為雙子葉型，絨氈層為腺質(zhì)絨氈層類型；小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂的胞質(zhì)分裂方式為連續(xù)型，產(chǎn)生的四分體包括左右對(duì)稱型與四面體型2種，成熟的綿棗兒花粉為二細(xì)胞型花粉；子房為3心皮3室，中軸胎座，倒生胚珠，厚珠心，雙珠被；胚囊的發(fā)育方式為英地百合型，成熟胚囊為7胞8核。

綿棗兒；大孢子；小孢子；雌配子體；雄配子體

綿棗兒()又名石棗兒、地蘭、天蒜、鮮白頭等，是風(fēng)信子科綿棗兒屬的多年生草本植物，中國(guó)除新疆、西藏、青海、寧夏、貴州和海南外的其他各地均有其分布；朝鮮、日本和俄羅斯也有其自然分布[1]。綿棗兒通常生長(zhǎng)在海拔高度2 600 m以下的山坡、草地、路旁或林緣，鱗莖呈卵圓形，可藥食兩用[1–2]，其總狀花序?yàn)槎嗷?，淡紫色，花期較長(zhǎng)，具有良好的觀賞價(jià)值，且植株的耐寒、耐旱性強(qiáng)，病蟲害少，生長(zhǎng)季節(jié)不需要特殊管理，非常適合于城市園林綠化應(yīng)用。

近年來(lái)，綿棗兒因?yàn)榫哂休^高的觀賞價(jià)值而受到了一定的關(guān)注，但關(guān)于綿棗兒的研究尚少，現(xiàn)主要針對(duì)其藥物學(xué)[3–6]和基礎(chǔ)細(xì)胞學(xué)[7–8]方面進(jìn)行了研究，關(guān)于其生殖生物學(xué)研究，尤其是關(guān)于其胚胎學(xué)方面的研究尚少。Erika SVOMA等[8]研究綿棗兒屬11個(gè)種的胚囊發(fā)育方式，發(fā)現(xiàn)只有1個(gè)種的胚囊發(fā)育方式為德魯撒型，其余的均為蔥型。綿棗兒屬植物的胚囊發(fā)育方式為蔥型，胚發(fā)育方式為柳葉菜型，胚乳發(fā)育方式為沼生目型[9]。目前，中國(guó)對(duì)綿棗兒的選育工作尚屬空白，關(guān)于綿棗兒屬的分類地位學(xué)術(shù)界尚未達(dá)成共識(shí)，大部分人認(rèn)為綿棗兒屬應(yīng)該歸于風(fēng)信子科[10–11]，但一部分人認(rèn)為綿棗兒屬應(yīng)該歸為百合科，所以，有必要對(duì)綿棗兒進(jìn)行胚胎學(xué)方面的研究。筆者對(duì)綿棗兒大、小孢子發(fā)生及雌、雄配子體發(fā)育進(jìn)行研究，旨在為綿棗兒繁殖和新品種培育等提供生殖生物學(xué)依據(jù)，也為該屬植物的系統(tǒng)分類提供資料。

1　材料和方法

1.1　材料

試驗(yàn)材料為從長(zhǎng)白山引種至東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院苗圃的綿棗兒植株。

1.2　方法

在2015年4月初至7月末，每3~5 d挖取綿棗兒的球根，取其鱗莖中央的小芽(初期難以分辨時(shí)可直接切取鱗莖的中央部分，末期時(shí)切取地上部分未開的小花序，此時(shí)可將小花序上未發(fā)育完全的小花分離)。取回的材料置于FAA固定液(50%乙醇89 mL+冰醋酸5 mL+福爾馬林6 mL)中固定和保存，并對(duì)其進(jìn)行抽氣處理，在4 ℃冰箱中保存。用愛(ài)氏蘇木精整體染色10~15 d，藍(lán)化后用常規(guī)石蠟切片法制片，切片厚度為8~12 μm，在LEICA DM2500顯微鏡下觀察并照相。

2　結(jié)果與分析

2.1　小孢子的發(fā)生和雄配子體的發(fā)育結(jié)果

2.1.1花藥壁的發(fā)育結(jié)果

綿棗兒花藥壁發(fā)育情況見(jiàn)圖1。

asc　孢原細(xì)胞；psc　初生造孢細(xì)胞；epi　表皮；end　藥室內(nèi)壁；ml　中層；tap　絨氈層；A　6枚花藥橫切；B　花藥4室；C　成熟花藥；D　幼小花藥；E　四邊形花藥；F　蝴蝶形藥；G，H，I　孢原細(xì)胞；J　初生壁細(xì)胞和初生造孢細(xì)胞；K　初生壁細(xì)胞；L　2層次生壁細(xì)胞；M　次生造孢細(xì)胞時(shí)期的花藥壁；N　小孢子母細(xì)胞時(shí)期的花藥壁；O，P，Q　小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂期的花藥壁；R　單核小孢子時(shí)期的花藥壁；S　單核靠邊期的花藥壁；T　二細(xì)胞花粉期的花藥壁。

綿棗兒的花為兩性花，每朵花具有6枚雄蕊(圖1–A)，花藥4室(圖1–B)，呈左右對(duì)稱型。發(fā)育初期的花藥由外層的原表皮和內(nèi)側(cè)的分生組織構(gòu)成(圖1–D)。隨后，花藥四角隅處分裂加速，花藥發(fā)育為四邊形，中部為原形成層(圖1–E，F(xiàn))。孢原細(xì)胞在原表皮下的第一層細(xì)胞中形成，經(jīng)1次平周分裂(圖1–G)形成初生壁細(xì)胞和初生造孢細(xì)胞(圖1–H，I)。初生壁細(xì)胞進(jìn)行1次平周分裂和數(shù)次垂周分裂，形成內(nèi)外2層細(xì)胞，外層為次生壁細(xì)胞，內(nèi)層將來(lái)發(fā)育為絨氈層(圖1–J，K，L)。次生壁細(xì)胞再次進(jìn)行平周分裂和垂周分裂，形成中層和藥室內(nèi)壁。在初生造孢細(xì)胞有絲分裂形成次生造孢細(xì)胞過(guò)程中，花藥壁已經(jīng)基本分化出了完整的5層結(jié)構(gòu)(圖1–M)，由外至內(nèi)分別為表皮、藥室內(nèi)壁、中層(2層)、絨氈層。按照文獻(xiàn)[12]中的劃分標(biāo)準(zhǔn)，綿棗兒花藥壁的發(fā)育屬于雙子葉類型。位于花藥中部的原形成層細(xì)胞不斷進(jìn)行分裂，形成由維管束和薄壁細(xì)胞構(gòu)成的藥隔(圖1– C)。

表皮細(xì)胞在小孢子母細(xì)胞時(shí)期開始變扁(圖1–N)，在小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中開始解體(圖1–O，P，Q)。在二胞花粉時(shí)期，大部分已解體消失(圖1–T)。與表皮相鄰的一層細(xì)胞為藥室內(nèi)壁(圖1–M)，小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)期，藥室內(nèi)壁細(xì)胞徑向延長(zhǎng)(圖1–O，P，Q)，單核小孢子時(shí)期體積繼續(xù)增大(圖1–R)，二細(xì)胞花粉時(shí)期體積達(dá)到最大，除外切向壁外，其他壁產(chǎn)生不均勻的條紋狀加厚，此時(shí)的藥室內(nèi)壁又稱作纖維層(圖1–T)。綿棗兒的中層細(xì)胞為2層，位于藥室內(nèi)壁內(nèi)側(cè)。在小孢子母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第1次分裂時(shí)，藥室內(nèi)壁細(xì)胞擠壓中層細(xì)胞，中層細(xì)胞開始解體(圖1–O，P)。至小孢子單核靠邊期時(shí)，中層細(xì)胞完全解體(圖1–S)。絨氈層是花藥壁最內(nèi)層的1層細(xì)胞，在小孢子母細(xì)胞時(shí)期，絨氈層細(xì)胞為多邊形，含雙核或多核(圖1–N)。從小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂開始，絨氈層開始解體(圖1–O，P，Q)，到二細(xì)胞花粉時(shí)期，絨氈層已經(jīng)完全解體(圖1–T)。在整個(gè)發(fā)育過(guò)程中，絨氈層的位置沒(méi)有發(fā)生改變，所以綿棗兒的絨氈層為腺質(zhì)絨氈層(或稱分泌絨氈層)。綿棗兒成熟花藥的中層和絨氈層已經(jīng)完全退化，只具備纖維層和未退化完全的表皮(圖1–C)。

由石蠟切片結(jié)果可以看出，絨氈層細(xì)胞發(fā)育早期，細(xì)胞染色較深(圖1–M)，說(shuō)明其細(xì)胞質(zhì)濃厚，細(xì)胞內(nèi)貯存了大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。之后絨氈層細(xì)胞程序性死亡，逐漸解體，絨氈層細(xì)胞的著色逐漸變淺，細(xì)胞液泡化，內(nèi)含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被轉(zhuǎn)移利用。據(jù)相關(guān)報(bào)道，花粉細(xì)胞可能利用了這一營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[13]。綿棗兒絨氈層的解體始于小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂，終于花藥發(fā)育成熟。絨氈層活動(dòng)狀態(tài)與小孢子發(fā)生、雄配子發(fā)育對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求相一致。

2.1.2小孢子發(fā)生結(jié)果

小孢子發(fā)生與花藥壁的發(fā)育同步，初生造孢細(xì)胞進(jìn)行數(shù)次有絲分裂，形成次生造孢細(xì)胞(圖2–A，B)，次生造孢細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)育為小孢子母細(xì)胞(圖2–C)，隨后進(jìn)入小孢子母細(xì)胞的減數(shù)分裂階段。

減數(shù)分裂Ⅰ前期的時(shí)間比有絲分裂前期的時(shí)間長(zhǎng)。減數(shù)分裂Ⅰ前期共分為5個(gè)時(shí)期：細(xì)線期(圖2–D)、偶線期、粗線期、雙線期和終變期(圖2–E)。在減數(shù)分裂Ⅰ中期，核膜、核仁消失，二價(jià)體排列在赤道板兩側(cè)，紡錘體出現(xiàn)(圖2–F)。在減數(shù)分裂Ⅰ后期，同源染色體在紡錘絲的牽引下移向兩極(圖2–G)。在減數(shù)分裂Ⅰ末期，染色體重新變?yōu)榻z狀，核膜和核仁重現(xiàn)，細(xì)胞中央赤道板處形成細(xì)胞板，二分體形成(圖2–H)。隨后，小孢子母細(xì)胞進(jìn)入減數(shù)分裂二階段。

在減數(shù)分裂Ⅱ前期，二分體內(nèi)的染色質(zhì)螺旋縮短變粗(圖2–I)。在減數(shù)分裂Ⅱ中期，2個(gè)細(xì)胞內(nèi)的染色體排列在各自的赤道板上，著絲點(diǎn)與紡錘絲相連，兩極出現(xiàn)紡錘體(圖2–J)。在減數(shù)分裂Ⅱ后期，受紡錘絲的牽引，染色體在著絲點(diǎn)處一分為二，染色單體分別向兩極移動(dòng)(圖2–K)。在減數(shù)分裂Ⅱ末期，移向兩極的染色體再次解螺旋，形成細(xì)胞核，細(xì)胞質(zhì)同時(shí)分裂，四分體形成。四分體存在的時(shí)間較短暫。綿棗兒四分體的排列方式為左右對(duì)稱型(圖2–L)，偶見(jiàn)四面體型(圖2–M)，胞質(zhì)分裂為連續(xù)型，此時(shí)二倍體的小孢子母細(xì)胞已經(jīng)形成4個(gè)單倍體的配子體細(xì)胞。

Mmc　小孢子母細(xì)胞；ms　小孢子；A　初生造孢細(xì)胞；B　次生造孢細(xì)胞；C　小孢子母細(xì)胞；D　減數(shù)第一次分裂前期細(xì)線期；E　減數(shù)第一次分裂前期終變期；F　減數(shù)第一次分裂中期；G　減數(shù)第一次分裂后期；H　減數(shù)第一次分裂末期；I　減數(shù)第二次分裂前期；J　減數(shù)第二次分裂中期；K　減數(shù)第二次分裂后期；L　左右對(duì)稱型四分體；M　四面體型四分體；N，O　胼胝質(zhì)；P　小孢子；Q，R　單核小孢子；S　單核靠邊期小孢子；T，U　營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞(白色箭頭)與生殖細(xì)胞(黑色箭頭)；V　新形成的二細(xì)胞花粉粒；W　生殖細(xì)胞進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中；X　成熟的二細(xì)胞花粉。

通過(guò)對(duì)綿棗兒小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程的觀察，發(fā)現(xiàn)同一花藥的不同藥室或同一朵花的不同花藥內(nèi)小孢子母細(xì)胞的發(fā)育進(jìn)程相差2~5個(gè)時(shí)期。出現(xiàn)這種不同步的原因尚不清楚。同一藥室內(nèi)小孢子母細(xì)胞的發(fā)育時(shí)期基本相同。胞間連絲的存在使同一藥室內(nèi)的小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂同步化[14]。

2.1.3雄配子體發(fā)育結(jié)果

小孢子母細(xì)胞進(jìn)入減數(shù)分裂時(shí)，在小孢子母細(xì)胞壁上逐漸積累胼胝質(zhì)，剛形成的四分體被包裹在胼胝質(zhì)內(nèi)。后絨氈層分泌的胼胝質(zhì)酶將四分體的胼胝質(zhì)壁水解，4個(gè)單核小孢子被釋放(圖2–N，O)。從四分體中剛分離出的小孢子形狀不規(guī)則，細(xì)胞核明顯(圖2–P)；隨后，小孢子體積增大(圖2–Q)，細(xì)胞發(fā)生液泡化，細(xì)胞核大而明顯，為單核居中期小孢子(圖2–R)；之后，小孢子液泡化的程度加強(qiáng)(圖2–S)，細(xì)胞核被擠向一側(cè)(此時(shí)期稱為單核靠邊期)。單核靠邊期小的孢子在貼近細(xì)胞壁的位置發(fā)生一次胞質(zhì)分裂不均等的有絲分裂(圖2–T，U)，形成2個(gè)子核，分別為生殖細(xì)胞和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞?？拷ǚ郾诘捏w積較小的細(xì)胞是生殖細(xì)胞，呈凸透鏡狀；體積大的是營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，具有大液泡(圖2–V)。隨后，兩細(xì)胞間的細(xì)胞壁溶解消失，生殖細(xì)胞漸漸移向營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，沉浸在營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中(圖2–W)。此時(shí)的生殖細(xì)胞漸漸由凸透鏡狀變?yōu)閳A球形，核結(jié)構(gòu)致密且染色較深，細(xì)胞質(zhì)少，僅被質(zhì)膜包被，而營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞核大，染色淺，核內(nèi)結(jié)構(gòu)松散，核仁明顯，大液泡消失(圖2–X)。直至綿棗兒花粉發(fā)育成熟時(shí)，花粉粒內(nèi)只含有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和生殖細(xì)胞，生殖細(xì)胞沒(méi)有進(jìn)行有絲分裂而產(chǎn)生精細(xì)胞，因此，綿棗兒的花粉類型為二細(xì)胞型。

切片結(jié)果顯示，在雄配子體發(fā)育過(guò)程中，營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞在形成時(shí)接受了來(lái)自小孢子的大量細(xì)胞質(zhì)，其細(xì)胞質(zhì)的染色程度淺(圖2–U)，內(nèi)含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)少，之后隨著營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的發(fā)育，染色程度逐漸加深(圖2–X)，說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸積累。這一過(guò)程能為其將來(lái)的花粉萌發(fā)提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

在綿棗兒花藥發(fā)育過(guò)程中，花藥壁發(fā)育的同時(shí)，小孢子及雄配子也在發(fā)育，二者在發(fā)育時(shí)間上有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系(表1)，待成熟二細(xì)胞花粉形成時(shí)，花藥壁的發(fā)育過(guò)程已基本完成。

表1　花藥壁發(fā)育與小孢子發(fā)生及雄配子發(fā)育時(shí)期的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.2　大孢子發(fā)生和雌配子體發(fā)育結(jié)果

2.2.1胚珠

綿棗兒為子房上位，具有3心皮3室(圖3–A)，中軸胎座，每室具有1枚倒生型胚珠，并且為雙珠被，厚珠心。發(fā)育初期，胚珠原基在子房?jī)?nèi)壁的胎座處開始分化(圖3–B)，產(chǎn)生一團(tuán)凸起，體積增大成為胚珠原基(圖3–C)。胚珠原基進(jìn)一步發(fā)育，其前端成為珠心，基部分化為珠柄?？拷榭滓欢说闹樾谋砥は路只鲆粋€(gè)孢原細(xì)胞(圖3–E)。孢原細(xì)胞進(jìn)行1次平周分裂(圖3–F)，靠近內(nèi)側(cè)的為造孢細(xì)胞，靠近珠孔的為周緣細(xì)胞(圖3–G)。造孢細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)育為大孢子母細(xì)胞，周原細(xì)胞再進(jìn)行0–1次平周分裂和數(shù)次垂周分裂，使大孢子母細(xì)胞位于珠孔頂端2~3層細(xì)胞之下，所以，綿棗兒的珠心為厚珠心。在胚珠的發(fā)育過(guò)程中，由于珠柄比其他部分生長(zhǎng)快，加上珠柄較長(zhǎng)，所以珠心出現(xiàn)180°倒轉(zhuǎn)，成為倒生胚珠(圖3–D)。

2.2.2大孢子的發(fā)生情況

大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)期，珠被還未發(fā)育完全，包裹住珠心的中下部，兩層珠被不易區(qū)分，而珠心組織基本成型。大孢子母細(xì)胞體積大，細(xì)胞質(zhì)濃厚，能明顯與周圍細(xì)胞區(qū)分(圖3–H)。大孢子母細(xì)胞通過(guò)第一次減數(shù)分裂形成二分體，兩核之間形成細(xì)胞板(圖3–I)。二分體中靠近合點(diǎn)端的一個(gè)退化(圖3–J)，珠孔端的細(xì)胞作為有功能細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育(圖3–K)，之后，其通過(guò)有絲分裂產(chǎn)生2個(gè)大孢子核，成為二核大孢子(圖3–L)，胚囊繼續(xù)發(fā)育。

Ovp 胚珠原基；fu　珠柄；ii　內(nèi)珠被；nu　珠心；oi　外珠被；vb　維管束；asc　孢原細(xì)胞；mec　大孢子母細(xì)胞；ant　反足細(xì)胞；cc　中央細(xì)胞；ea　卵器；ec　卵細(xì)胞；pn　極核；sy　助細(xì)胞；A　子房三室；B　橫切，胚珠原基形成；C　縱切，胚珠原基；D　胚珠結(jié)構(gòu)；E　孢原細(xì)胞； F　平周分裂的孢原細(xì)胞；G　造孢細(xì)胞；H　大孢子母細(xì)胞；I　二分體；J　二分體中靠近合點(diǎn)端的細(xì)胞退化；K　珠孔端留下的功能細(xì)胞；L　二核大孢子；M　二核胚囊；N　四核胚囊；O　八核胚囊中位于合點(diǎn)端的4個(gè)核；P　八核胚囊中位于珠孔端的4個(gè)核；Q　八核胚囊；R　助細(xì)胞；S　卵器；T　初期的卵細(xì)胞；U　位于合點(diǎn)端的卵細(xì)胞；V　位于珠孔端的卵細(xì)胞；W　卵細(xì)胞和極核；X　中央細(xì)胞；Y　3個(gè)反足細(xì)胞和極核。

在大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂期間，其細(xì)胞質(zhì)染色狀態(tài)由深變淺，附近珠心細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)染色也逐漸變淺，并呈現(xiàn)出退化狀態(tài)。由此可推測(cè)，供應(yīng)大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂的營(yíng)養(yǎng)一部分來(lái)自大孢子母細(xì)胞自身貯存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，另一部分來(lái)自珠心細(xì)胞。

2.2.3雌配子體發(fā)育情況

二核大孢子中的2個(gè)核分別向合點(diǎn)端和珠孔端移動(dòng)，兩核之間漸漸形成液泡，最終發(fā)育為二核胚囊(圖3–M)。之后，2個(gè)核各進(jìn)行1次有絲分裂，成為4核胚囊(圖3–N)。4核胚囊中的每個(gè)核再進(jìn)行1次有絲分裂，形成8核胚囊(圖3–O，P，Q)。8核胚囊停留的時(shí)間較短，隨即開始分化。核與核之間形成細(xì)胞壁，兩端各有1個(gè)細(xì)胞分化為極核并向中央移動(dòng)，形成中央核，構(gòu)成中央細(xì)胞，珠孔端剩下的3個(gè)子核分化為1個(gè)卵細(xì)胞和2個(gè)助細(xì)胞，構(gòu)成卵器，合點(diǎn)端的3個(gè)核分化成3個(gè)反足細(xì)胞，逐漸發(fā)育成為7個(gè)細(xì)胞8個(gè)核的成熟胚囊，所以，綿棗兒的胚囊發(fā)育類型為英地百合型。

胚囊中各細(xì)胞的發(fā)育各具特點(diǎn)，助細(xì)胞分布于珠孔端，是并列的2個(gè)細(xì)胞(圖3–R)，與卵細(xì)胞呈三角形排列，構(gòu)成卵器(圖3–S)。卵細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)在初期相對(duì)濃厚(圖3–T)。成熟的卵細(xì)胞有時(shí)位于合點(diǎn)端(圖3–U)，有時(shí)位于珠孔端(圖3–V)，細(xì)胞液泡化明顯，核較小，其體積比助細(xì)胞的小。中央細(xì)胞位于胚囊中心，是體積最大的細(xì)胞，液泡化程度高，包含2個(gè)極核(圖3–W)。2個(gè)極核在受精作用發(fā)生之前沒(méi)有融合(圖3–X)。反足細(xì)胞是位于合點(diǎn)端的3個(gè)細(xì)胞，呈“品”字型排列，珠孔端較鈍，合點(diǎn)端較尖，靠近合點(diǎn)端的反足細(xì)胞體積較大，細(xì)胞質(zhì)濃，代謝較旺盛，另外2個(gè)體積較小(圖3–Y)。

胚囊發(fā)育期間體積逐漸增大，周圍的珠心細(xì)胞逐漸消亡，細(xì)胞質(zhì)染色變淺，珠心細(xì)胞在消亡過(guò)程中通過(guò)胚囊的表面向其提供了營(yíng)養(yǎng)。此外，靠近合點(diǎn)端反足細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)濃厚，代謝旺盛。這是因?yàn)槠鋮⑴c了珠心攝入代謝物轉(zhuǎn)移至中央細(xì)胞的過(guò)程。合點(diǎn)端被認(rèn)為是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)移至胚囊的主要通道[13]。

2.3　雌雄配子體發(fā)育的對(duì)應(yīng)關(guān)系

綿棗兒的雄蕊分化與發(fā)育都早于雌蕊，直到雄蕊發(fā)育到小孢子母細(xì)胞時(shí)期，雌蕊才開始形成孢原細(xì)胞。當(dāng)花粉囊內(nèi)已經(jīng)形成成熟的二細(xì)胞花粉時(shí)，胚囊內(nèi)還在進(jìn)行核分裂，因此，綿棗兒雄蕊成熟早于雌蕊(表1)，但在花朵開放前，雌、雄蕊均已成熟。

表2　雌蕊與雄蕊發(fā)育時(shí)期的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3 結(jié)論與討論

綿棗兒的胚胎學(xué)特征。綿棗兒的每朵花有6枚雄蕊，花藥4室?；ㄋ幈谟杀砥?、藥室內(nèi)壁、中層(2層)、絨氈層共5層細(xì)胞構(gòu)成，為雙子葉型發(fā)育方式，為腺質(zhì)絨氈層類型。小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂的胞質(zhì)分裂方式為連續(xù)型，產(chǎn)生的四分體包括左右對(duì)稱型與四面體型2種。成熟的綿棗兒花粉為二細(xì)胞型花粉。子房為3心皮3室，中軸胎座，倒生胚珠，厚珠心，雙珠被。胚囊為英地百合型發(fā)育方式，成熟胚囊為7胞8核。

綿棗兒屬胚胎學(xué)特征的系統(tǒng)學(xué)意義。綿棗兒被歸為風(fēng)信子科綿棗兒屬。風(fēng)信子科是于1998年根據(jù)基因親緣關(guān)系分類的APG分類法而設(shè)置的獨(dú)立科，屬天門冬目。在此之前，根據(jù)克朗奎斯特的分類法，風(fēng)信子科下的屬都?xì)w于百合目百合科。綿棗兒的胚胎學(xué)特征與百合科的胚胎學(xué)特征接近，但也有不同，如百合科花藥壁為單子葉型發(fā)育方式，中層為1層，具有薄珠心[12,15–16]，所以，綿棗兒屬與百合科并不能完全納入百合科。

綿棗兒具有一些較為原始的胚胎學(xué)特征，如二細(xì)胞型花粉、厚珠心、倒生胚珠[13,17]，同時(shí)，綿棗兒也具有較為進(jìn)化的胚胎學(xué)特征，如綿棗兒花藥絨氈層類型就是較為進(jìn)化的腺質(zhì)絨氈層；此外，綿棗兒也具備過(guò)渡階段的胚胎學(xué)特征。JOHRI[17]認(rèn)為胚囊發(fā)育進(jìn)化過(guò)程中單孢子胚囊是最原始的類型，而四孢子胚囊是最進(jìn)化的類型。綿棗兒胚囊發(fā)育方式為英地百合型，屬雙孢子胚囊的一種，為過(guò)渡類型。由以上幾點(diǎn)推測(cè)，綿棗兒在系統(tǒng)進(jìn)化中較為原始，是一種過(guò)渡植物類群。

綿棗兒雄蕊的分化和發(fā)育均早于雌蕊，但雄蕊分化和發(fā)育持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，雌、雄蕊在開花前的發(fā)育同步。這可能與遺傳因素和環(huán)境因素相關(guān)[18]，也可能與花芽分化的進(jìn)程相關(guān)[19]。本試驗(yàn)中，綿棗兒雄蕊原基的出現(xiàn)早于雌蕊原基，這可能是綿棗兒雄蕊分化、發(fā)育早于雌蕊的原因。

雌、雄蕊的發(fā)育關(guān)系與植物的授粉方式具有相關(guān)性，如雌雄異熟能有效保證異花授粉，避免自花授粉[20]。綿棗兒的授粉方式為異花授粉，部分自交親和(待發(fā)表)，這可能與其雌雄蕊同時(shí)發(fā)育成熟有關(guān)。

[1] 中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì)．中國(guó)植物志：第39卷[M]．北京：科學(xué)出版社，1988．

[2] 邵建章，張定成，聶劉旺，等．綿棗兒2個(gè)不同居群的核型研究[J]．安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版)，1995(4)：40–44．

[3] 任福才，王麗霞，王飛，等．綿棗兒化學(xué)成分研究[J]．中草藥，2014，45(14)：1984–1988．DOI:10.7501/j.issn. 0253–2670.2014.14.004．

[4] KATO A，KATO N，ADACHI I，et al．Isolation of glycosidase–inhibiting hyacinthacines and related alkaloids from[J]．J Nat Prod，2007，70(6)：993–997．DOI:10.1021/np0700826．

[5] ASANO N，IKEDA K，KASAHARA M，et al. Glycosidase–inhibiting pyrrolidines and pyrrolizidines with a long side chain in[J]．J Nat Prod，2004，67(5)：846–850．DOI:10.1021/np0499721．

[6] ARAKI H．The distribution of diploids and polyploids of thecomplex in Korea[J]．Genetica，1985，66(1)：3–10．DOI:10.1007/bf00123600．

[7] Yü Z，ARAKI H．The distribution of diploids and polyploids of the Scomplex in the northeastern district of China[J]．The Botanical Magazine Tokyo，1991，104(3)：183–190．DOI:10.1007/bf02489 451．

[8] SVOMA E，GREILHUBER J．Systematic embryology of thealliance (Hyacinthaceae)[J]．Nordic Journal of Botany，1989，8(6)：585–600．DOI:10.1111/j. 1756–1051.1989.tb01733.x．

[9] Cos?Kun Z M，ünal M．Embryological and cytochemical features ofL.[J]．Turkish Journal of Botany，2010，34(4)：291–301.

[10] TOBE H．The embryology of angiosperms：its broad application to the systematic and evolutionary study[J]. The Botanical Magazine Tokyo，1989，102(2)：351–367．DOI:10.1007/bf02488572．

[11] PFOSSER M，SPETA F．Phylogenetics of hyacinthaceae based on plastid DNA sequences[J]．Annals of the Missouri Botanical Garden，1999，86(4)：852．DOI:10. 2307/2666172．

[12] FOGG G G．Book Review：Systematic embryology of theL．Davis[J]．The Quarterly Review of Biology，1969(2)：228．DOI:10.1086/406098．

[13] 胡適宜．被子植物生殖生物學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2005．

[14] HESLOP'HARRISON J．Cytoplasmic connexions between[J]．Annals of Botany，1966，30(2)：221–222．DOI:10.1093/oxfordjournals.aob.a084 069．

[15] 王璐赟，盧梅，陳春燕，等．蔥蘭大小孢子發(fā)生和雌雄配子體發(fā)育及其系統(tǒng)學(xué)意義[J]．西北植物學(xué)報(bào)，2015，35(5)：942–947．DOI:10.7606/j.issn.1000–4025. 2015.05.0942．

[16] 張娜，趙樺，李永玲．黃花油點(diǎn)草大小孢子發(fā)生及雌雄配子體發(fā)育[J]．西北植物學(xué)報(bào)，2013，33(8)：1589–1594．

[17] JOHRI B M，AMBEGAOKAR K B，SRIVASTAVA P S. Comparative embryology of angiosperms [M]．Dordrecht: Springer Science & Business Media，2013．

[18] 桂明珠，譚余，王慧生．黑穗醋栗雌雄配子體的發(fā)育[J]．東北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1986(2)：130–138．

[19] 王慶亞，李揚(yáng)漢．絞股藍(lán)大小孢子發(fā)生和雌雄配子體的發(fā)育[J]．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，25(3)：17–21．DOI:10.3321/j.issn:1000–2030.2002.03.005．

[20] 張大勇．植物生活史進(jìn)化與繁殖生態(tài)學(xué)[M]．北京：科學(xué)出版社，2004．

責(zé)任編輯：王賽群

英文編輯：王庫(kù)

Research on the genesis of megaspore and microspore inand the development of its gametophytes

SUN Ying, WANG Lei, CUI Lanming, ZHOU Yunwei*

(College of Landscape Architecture, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

In order to enrich the contents of embryology researchon, the megasporogenesis, microsporogenesis and development of female and male gametophytes were studied by means of paraffin–embedded sectioning technique. The results show that each floret of inflorescence usually has six stamens, and each anther has four chambers.The development of the anther wall, which is formed by epidermis, endothecium, tapetum and two middle layers, belongs to a dicotyledonous type, and the tapetum is glandular type. Microspore cytokinesis of mother cell is continuously split twice and resulted in medianly zygomorphic tetrad and tetrahedral tetrad. Mature pollen grain is 2-cell type. The pistil ofconsisted of three carpels, and the ovary has three locules. Ovules are anatropous on axile placenta, bitegminous and crassinucellate. The development of embryo sac isclassified as endymiontype, and the mature embryo sac has seven cells and eight nuclei.

; megaspore; microspore; female gametophyte; male gametophyte

Q944.4

A

1007-1032(2017)05-0496-08

2017–03–17

2017–09–03

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金項(xiàng)目(2572017CA13)

孫穎(1979—)，女，吉林長(zhǎng)春人，博士，副教授，主要從事園林植物種質(zhì)資源開發(fā)與利用研究，littlesuning@126.com；*通信作者，周蘊(yùn)薇，博士，教授，主要從事園林植物種質(zhì)資源及繁殖栽培研究，yunwei_zhou@yahoo.com.cn

投稿網(wǎng)址：http://xb.hunau.edu.cn