全 文 ：白背叶的胚胎学研究
梁 安 ,蒋道松 ＊,胡松梅　(湖南农业大学 ,湖南长沙 410128)
摘要　通过对雌配子发育、胚珠结构、胚乳与胚结构和发育的观察 ,研究了白背叶胚胎与其生殖生物学特征。
关键词　白背叶;大孢子发生;雌配子体发育;胚乳发育
中图分类号　S567.23+9　　文献标识码　　　文章编号　0517-6611(2008)20-08504-03
EmbryologicalStudyonMalotusaplta(Lour.)Muel.Arg.
LIANGanetal　(HunanAgriculturalUniversity, Changsha, Hunan410128)
Abstract　Throughtheobservationontheovulestructureoffemalegametophytedevelopment, thestructureanddevelopmentofendosperm
andembryo, theembryoofMalotusaplta(Lour.)Muell.Arg.anditsreproductivebiologicalcharacteristicswerestudied.
Keywords　Mallotusaplta(Lour.)Muel.Arg.;Megasporogenesis;Developmentoffemalegametophyte;Developmentofendosperm
作者简介　梁安(1982-), 男 ,湖南耒阳人 ,硕士研究生 ,研究方向:资
源植物。 ＊通讯作者。
收稿日期　 2008-05-17
　　白背叶 [ Malotusaplta(Lour.)Muel.Arg.]又名白叶野
桐 、白面戟 ,属大戟科(Euphorbiaceae)野桐属植物 [ 1] ,生长于
路边 、丘陵 、山坡的灌丛中;广泛分布于河南 、安徽 、浙江 、江
西 、湖南 、广东 、广西 、海南等地 ,为灌木或小乔木。白背叶花
单性异株 ,雌花序穗状顶生或侧生 ,子房 3 ～ 4室;蒴果近球
形 ,密生软刺与星状毛;种子近球形 ,直径约 3 mm,黑色;花
期 6 ～7月 ,果期 10 ～ 11月 [ 2] ;种子含油。白背叶种子可榨
油 ,供工业制肥皂 、润滑油 、油墨与鞣革等用途;茎皮为纤维
性原料 ,用于织麻袋或混纺;白背叶的叶和根具有清热利湿 、
止痛解毒和止血的功效 ,可用于治疗中耳炎 、口疮 、跌打损
伤 、湿疹 、外伤出血等;根具有柔肝活血 、健脾化湿 、收敛固脱
的作用 ,可用于治疗慢性肝炎 、肝脾肿大 、水肿等疾病 ,同时
也用于治疗胃痛呕水 、外伤出血和皮肤湿痒等疾病 [ 3-6] 。目
前 ,白背叶的研究主要集中在药理方面 ,有关其生理结构以
及生长发育方面的研究鲜少见报道 。
1　材料与方法
研究材料采自湖南农业大学校区周边及鹅羊山公园 。
在白背叶花期(6 ～7月)采集不同发育阶段的雌花 ,用 FAA
固定液固定 ,铁矾 -苏木精染色 ,常规石蜡切片法制片 ,切片
厚度 15 ～ 20 μm,显微镜观察并摄影 。
2　结果与分析
2.1　雌配子的发育　白背叶的胚珠为厚珠心 ,雌花长 2.0
mm左右时 ,珠心表皮下方的细胞分化 ,形成了一个大的孢原
细胞(图 1)。此时 ,胚珠直立 ,并且开始分化。子房胎座表
皮的细胞局部平周分裂 ,产生指状突起 ,其前端发育成珠心 ,
基部发育成珠柄。以后珠心与珠柄之间的细胞一侧发育快 ,
另一侧发育慢 ,产生弯曲 ,从而形成倒生胚珠 ,在孢原细胞分
裂时期 ,珠心基部发生一环状的突起 ,后发育为内珠被 ,接着
在紧靠内珠被的基部外侧又产生一个环状突起 ,发育成外珠
被 。外珠被较内珠被长 ,内外珠被形成珠孔 。珠被与珠心合
二处为合点。胎座的维管束延伸到珠柄。
孢原细胞平周分裂产生 2个细胞 ,其中一个为造孢细
胞 ,造孢细胞直接发育成大孢子母细胞。大孢子母细胞呈长
圆形 ,细胞核大 、圆形 ,细胞质浓。
图 1　孢原细胞(×800)
Fig.1　Archesporialcel(×800)
雌花长到 2.0 ～3.0 mm的时候 ,胚珠开始分化 ,与此同
时 ,大孢子母细胞进行减数分裂 。大孢子母细胞减数分裂
第一次分裂后形成了二分体(图 2)。二分体中靠近珠孔端
的一个退化 ,另外一个进行第二次分裂(图 3a)。第二次分
裂之后不形成细胞壁 ,产生的 2个大孢子共同参与胚囊的形
成。此时 ,近珠孔端和胚囊两侧的珠心组织开始解体。白背
叶的胚囊发育为葱型。
当雌花生长到 4 ～ 5 mm的时候 ,二核胚囊中 ,细胞质开
始发生液泡化 , 2个核逐渐开始向胚囊的两极开始移动。两
核进行 1次有丝分裂 ,形成四核胚囊(图 3b),其中两核分别
位于合点端和珠孔端 ,而在胚囊的中间 ,则为一个大液泡所
占据。这个时候 ,近珠孔端和胚囊两侧的珠心组织已经有很
多解体 。随着核的分裂 ,胚囊随之扩大。
图 2　珠孔端的二分体细胞(×600)
Fig.2　Micropylarcellofdyad(×600)
　　四核胚囊中的核各进行一次分裂 ,这时候形成了八核胚
囊(图 3c),此时胚珠已经发育 ,完全为倒生。八核胚囊经历
的时间很短 ,随即进行泡质分裂 ,合点端分化出 3个反足细
胞和一个下极核 ,珠孔端分化出卵器和 1个上极核(图 4)。
随后珠孔端和合点端各有一核移向胚囊中央 ,这 2个极核融
合 ,形成中央细胞 ,在受精前 , 2个极核融合成为 1个次生核。
责任编辑　张彩丽　责任校对　傅真治安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2008, 36(20):8504-8506, 8512
　注:a～d分别为二核胚囊(×600)、四核胚囊(×600)、八核胚囊(×400)、成熟胚囊(×400)。
　Note:a-dare2-nucleatedembryosac.(×600), 4-nucleatedembryosac(×600), 8-nucleatedembryosac(×400)andmatureembryosac(×400).
图 3　胚囊
Fig.3　Embryosac
中央细胞高度液泡化 ,次生核较大 ,位于合点端。而胚囊中
的卵细胞 ,在珠孔端由大液泡占据 ,细胞核位于合点端;助细
胞体积稍小 , 2个助细胞紧靠着 ,与卵细胞排成品字形的卵
器 。反足细胞位于胚囊合点端。反足细胞与助细胞在受精
前就都已经发生了退化。开花后 20 ～ 30 d胚囊发育成熟为
七细胞胚囊(图 3 d)。成熟胚囊前端和中间宽 ,前端圆形 ,合
点端变窄。
2.2　胚珠结构　白背叶的雌蕊由 2～ 3心皮组成 ,具有 2 ～ 3
室 ,每室通常为 1个胚珠 ,珠心珠心顶端的表皮有 1个体积
大 、细胞质浓 、细胞核大的为孢原细胞 ,孢原细胞进行平周分
裂 ,产生 1个造孢细胞和 1个周缘细胞 。周缘细胞垂周分裂
形成 1层周缘组织细胞。珠孔端的周缘细胞在胚囊时期进
行平周分裂 ,形成了珠孔塞。造孢细胞两侧的珠心细胞和周
缘细胞 ,以及后部的珠心细胞进行有丝分裂 ,增加珠心细胞 ,
大孢子母细胞被包藏在发达的珠心组织中(图 1)。白背叶
胚珠属厚珠心型 [ 8] 。随着胚囊的发育 ,胚囊周围的珠心细胞
从一核胚囊开始逐渐被消耗。受精后 ,胚和内胚乳的发育继
续消耗珠心细胞。
图 4　卵细胞与开始退化的助细胞(×800)
Fig.4　Eggcelandthedegeneratedsynergids(×800)
珠心冠原珠孔端珠心表皮细胞从大孢子母细胞时期开
始逐渐径向伸长 ,细胞壁渐渐加厚。珠被成熟时 ,珠被基部 3
～4层细胞 ,顶端 9层细胞呈棒状。珠被的内表皮细胞呈正
方形 ,细胞核大 、圆形 、染色深 ,以后发育成种子的一层种皮 。
图 5　雌花(×200)
Fig.5　Femaleflower(×200)
珠孔大孢子母细胞时期珠被渐渐靠拢 ,减数分裂时期合拢 ,
但仍留有孔隙 ,形成珠孔 。
合点大孢子母细胞时期 ,合点区的珠心细胞小 ,核染色
深 ,不断分裂增加新的细胞。胚囊成熟时 ,这些等径的薄壁
细胞已有 12 ～ 15层 ,形成弧状长条形。种子成熟时 ,这些薄
壁细胞发育成合点区厚壁细胞群 [ 9] (图 5)。
维管束胎座的维管束通过珠柄进入胚珠的合点 ,在合点
区分支 ,形成 8 ～10条维管束。白背叶胚珠维管束属合点后
多维管束 [ 10] 。
2.3　胚乳与胚的结构与发育　成熟胚囊进行双受精。花粉
管经过珠孔和珠心冠原进入胚囊。一个精子和卵融合形成
合子;一个精子与中央细胞次生核融合成为二倍体的初生胚
乳核。初生胚乳核经多次分裂 ,产生大量的核 ,但不形成壁。
这些核是游离状态分布在细胞质中 ,后因液泡的扩大 ,被挤
到周围 。发育后期在游离核之间产生细胞壁 ,变为细胞的胚
乳。白背叶胚乳的发育属核型胚乳 [ 11] (图 6)。
白背叶的胚呈圆柱体 ,种子脱落时 ,胚尚未分化 。白背
叶种子需要经过后熟 ,胚才能分化出胚芽和胚根。
合子经过一段时间休眠 ,进行一次横向分裂 ,形成了具
有顶细胞和基细胞的两细胞原胚(图 7,图 8a),顶细胞比较
小 ,细胞质浓 ,液泡化程度低 ,基细胞比较大 ,液泡占据了大
部分的细胞。顶细胞纵向分裂一次 ,产生了 2个子细胞 , 2个
850536卷 20期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　梁安等　白背叶的胚胎学研究
图 6　游离核(×400)
Fig.6　 Freenucleus(×400)
子细胞再行分裂一次 ,形成了五细胞原胚(图 8b)。五细胞
原胚经过合点端的 2层细胞进行一次纵向分裂 ,形成了具有
8个顶端细胞的原胚(图 8c)。靠近基细胞的细胞分裂次数
比合点端的低很多 ,甚至造成了顶端细胞分裂出来的原胚的
脱落(图 8d,图 9)。随着胚体细胞进一步不同方向的分裂 ,
形成了球形原胚 。不过尚未观察到胚体的器官分化 。
图 7　合子(×600)
Fig.7　Zygote(×600)
　注:a、b、c、d分别为二细胞原胚(×800)、五细胞原胚(×800)、顶端具有八分体的原胚(×800)、球形胚(×400)。
　Note:a, b, c, dare2-celledproembryo(×800), 5-celedproembryo(×800), proembryowithanoctant(×800)andglobularproembryo(×400).
图 8　原胚(×800)
Fig.8　Proembryo(×800)
图 9　球形胚(×400)
Fig.9　Globularembryo(×400)
3　结论与讨论
3.1　白背叶胚胎主要特征　白背叶胚珠倒生 ,厚珠心 ,单珠
被 ,周缘细胞组织仅 1层 ,造孢细胞直接发育成大孢子母细
胞 ,胚囊发育属葱型。成熟胚囊合点端变窄 ,反足细胞存活
时间较短 ,胚珠具有珠心冠原 ,胚乳发育属核型。种子脱落
时 ,胚尚未分化。
3.2　白背叶生殖生物学特性　白背叶传粉至受精的间隔期
约为 20d左右 。开花时花药已成熟散花粉 ,花粉主要是单核
花粉 ,少数为两细胞花粉。此时胚珠只是大孢子母细胞时
期 ,开花后 20 ～ 30 d胚囊发育成熟。白背叶花期为 1个月 ,
每朵花的花期为 7 d。白背叶开花时柱头已发育成熟 ,具有
单细胞长毛状腺组织 ,腺组织有许多粘液在 7 d花期中能够
接受花粉 ,萌发的花粉管经过花柱进入子房的延长部 ,花粉
中的单核细胞和 2-细胞随之进入延长部。花凋谢后 ,单核
细胞和 2-细胞在延长部 20 d左右 ,继续发育产生 2个精子
与成熟胚囊进行双受精。
参考文献
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(下转第 8512页)
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表 2。 Cu2+和 Fe2+对酶的活力有显著的抑制作用 (P<
0.001), Mg2+、Zn2+和 Mn2+对酶的活力也有抑制作用(P<
0.01),而其他金属离子对酶的活力影响较小(P>0.05),这
可能是因为重金属离子容易使蛋白质变性的缘故。
表 2　金属离子对 β-葡聚糖酶活性的影响
Table2　Effectsofmetalionontheactivityofβ-glucanase
离子
Ion
相对酶活∥%
Relativeenzy-
meactivity
离子
Ion
相对酶活∥%
Relativeenzy-
meactivity
离子
Ion
相对酶活∥%
Relativeenzy-
meactivity
Na+ 95.4±2.8 Cu2+ 21.7±1.2 Mg2+ 88.4±4.3
K+ 99.4±1.0 Fe2+ 19.4±1.0 NH4+ 100.6±3.6
Ca2+ 103.5±4.2 Zn2+ 74.2±0.7 Mn2+ 74.2±0.5
图 3　酶的最适作用 pH值
Fig.3　TheoptimalreactionpHvalueoftheβ-glucanase
图 4　pH值对酶的稳定性影响
Fig.4　EffectsofpHvalueontheβ-glucanasestability
3　结论
重组 β-葡聚糖酶的发酵液经过乙醇分级沉淀和 DEAE-
650M离子交换层析分离纯化 ,经 SDS-PAGE分析表明得到
了较纯的重组酶 ,重组酶的最终比活力可达 13 437 U/mg,纯
化倍数 19.85倍 ,回收率为 19.85%。重组酶的最适 pH值为
6.0, pH值 4.5 ～ 6.0较为稳定;最适温度为 50 ℃, 40 ～ 50 ℃
较稳定;Cu2+和 Fe2+对重组酶有显著的抑制作用 ,比较适合
酿造啤酒使用 。
图 5　酶的最适作用温度
Fig.5　Theoptimalreactiontemperatureofβ-glucanase
图 6　温度对酶的稳定性影响
Fig.6　Effectsoftemperatureonβ-glucanasestability
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