全 文 ：五唇兰小孢子发生和雄配子体发育的观察
伍成厚1,2
（1.广州市园林科学研究所，广东 广州 510405； 2.厦门大学生命科学学院，福建 厦门 361005）
摘 要：观察了五唇兰小孢子发生和雄配子体的发育，结果表明，五唇兰小孢子母细胞减数分裂不完全同步，小孢子四分体有
四面体型、左右对称形、交叉形和 T 形等多种类型，它们形成花粉小块，并由花粉小块聚集成花粉块。 小孢子进行不对称有丝分裂
形成 1 个小的生殖细胞和 1 个大的营养细胞。 随着花粉发育，生殖细胞进入营养细胞的细胞质中，花粉成熟时为二细胞型。
关键词：五唇兰； 小孢子； 雄配子体； 兰科
中图分类号：S682.31；Q944.42 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2012）05-0041-02
Microsporogenesis and development of male gametophytes
in Doritis pulcherrima
WU Cheng-hou1,2
(1. Guangzhou Institute of Landscape Gardening, Guangzhou 510405, China;
2. School of Life Sciences, Xiamen University, Xiamen 361005, China)
Abstract: The microsporogenesis and development of male gametophytes in Doritis pulcherrima was studied. The cytokinesis of
pollen mother cells conforms to incomplete simultaneous type. The microspore tetrads are tetrahedral, isobilateral, decussate, T-shaped
and remain in massulae and the massulaes accumulate to pollinia. The first mitosis of the microspore is unequal and results in the
formation of two unequal cells. The small one is the generative cell and the large one is the vegetative cell. With the development of
pollen, the generative cell migrates into the cytoplasm of the vegetative cell and the mature pollen grains are 2-celled.
Key words: Doritis pulcherrima; microspore; male gametophyte; Orchidaceae
五唇兰（Doritis pulcherrima Lindl.）为兰科五唇兰属
植物， 是一种产于我国海南和一些东南亚地区的野生兰
花[1]，其花型和株型都相当好，很有开发应用的前景，既可
作为盆花栽培， 也可用作蝴蝶兰杂交亲本以培育小花型
的杂交新品种，因此开展其胚胎学研究很有必要。 五唇兰
雌配子体的发育已有报道 [2-3]。 本研究观察了五唇兰小孢
子的发生和雄配子体的发育， 以期为开展其生殖生物学
研究和杂交育种提供参考资料。
1 材料与方法
五唇兰植株从中国科学院华南植物园引种， 种植在
广州市园林科学研究所的水帘温室。 在开花期分批采集
花葶上、中、下部处于不同发育时期的花蕾和已开放的花
朵，取花粉块 FAA固定液固定，爱氏（Ehrlich）苏木精整体
染色，常规石蜡切片法制片，切片厚度为 8 μm。
2 结果与分析
2.1 五唇兰小孢子发生的观察
五唇兰的造孢细胞是由孢原细胞分裂而来，细胞核比
较大，有 1~2个核仁，细胞质较浓。 造孢细胞经几次有丝分
裂形成小孢子母细胞。 花葶顶部的花蕾，花药表皮下成群
聚集的是小孢子母细胞，小孢子母细胞排列紧密，细胞核
大，圆球形，细胞质浓稠，没有明显的液泡（图 1A，封二）。
花药壁由表皮层、药室内壁、中层和绒毡层组成。表皮
层细胞随着花药的体积增大逐渐扩展成长方形，沿平周排
列，在小孢子母细胞时期表皮细胞的核占据细胞大部分体
积，圆球形或椭圆形，细胞质较稀薄（图 1B，封二），当花粉
成熟时向着花药外侧的细胞壁有加厚。药室内壁细胞位于
表皮层下，细胞长方形，初期细胞壁薄，到花粉成熟时同时
出现从内切向壁向外和向上发生的带状加厚。花药壁的中
层有两层细胞，在小孢子母细胞减数分裂时中层细胞变为
扁平，然后细胞逐渐解体被吸收。 花药壁的最内层为绒毡
层， 绒毡层细胞在小孢子母细胞减数分裂期间细胞核大，
细胞质稀薄，绒毡层细胞的体积比表皮细胞和小孢子母细
胞均较大，且具有大液泡（图 1C，封二）。当花药成熟时，绒
毡层细胞完全解体。
五唇兰小孢子母细胞经过减数分裂形成小孢子四分
体。 小孢子母细胞的减数分裂是不完全同步的，在同一个
视野内有少量细胞处于分裂各期，而大量细胞仍处于分裂
间期（图 1D~F，封二）。减数分裂产生的 4个小孢子排列以
四面体形为主，也有左右对称形、交叉形和 T 形等多种类
型。 小孢子具有浓厚的细胞质，几乎没有液泡，细胞核较
大，其体积为小孢子的 3/4以上（图 1G，封二）。
2.2 五唇兰雄配子体发育的观察
花葶中部花蕾的 4 个小孢子结合在一起继续发育成
四合花粉，由很多四合花粉联成花粉小块，并由花粉小块
聚集成花粉块。小孢子在贴近细胞壁的位置进行有丝分裂
形成两个细胞，即生殖细胞和营养细胞。 小孢子的第 1 次
有丝分裂是不均等的，生殖细胞体积较小、呈凸透镜状，细
收稿日期：2011-12-29
基金项目：广东省科技计划项目（2007B020801007）；广州市科
技计划项目（11A63030233）
作者简介：伍成厚（1968-），男，博士，高级工程师，E-mail：wuchenghou
2000@yahoo.com.cn
广东农业科学 2012 年第 5 期 41
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2012.05.065
早花的调控措施研究较多， 随着分子生物学的介入，植
物开花研究工作已取得突破进展，可以通过掌控开花机
理，有效控制早花现象；对已发生的早花现象，各烟区应
因地制宜选择有效的补救措施，降低因早花而造成的经
济损失。
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43.
胞核占据了细胞的大部分，细胞质稀少；营养细胞体积较
大，具有浓稠的细胞质。 由于同一花粉粒的营养细胞和生
殖细胞的形态并不完全相同，显示各个小孢子的有丝分裂
并不完全同步（图 1H，封二）。
基部花蕾的花粉进一步发育，生殖细胞进入营养细胞
之中，细胞核变为圆球形（图 1H，封二），根据生殖细胞质
比较透明的特点可以从包围它的营养细胞中辨认出整个
细胞的界限 [4]。 在开放花朵的成熟花粉中，生殖细胞逐渐
由圆形变为椭圆形， 而营养细胞的核则变为新月形 （图
1I，封二），花粉成熟时为二细胞型，即含有一个椭圆形的
生殖细胞和一个核呈新月形的营养细胞。
3 讨论
兰科植物俗称兰花，全世界约有 700 属近 20 000 种，
其中分布于我国的已知有 173属约 1 200种[5]。我国分布的
乌天麻（Gastrodia elata）[6]、黑节草（Dendrobium candidum）[7]、
云南兜兰（Paphiopedilum godefroyae）[8]、高斑叶兰（Goodyera
procera） [9]、花叶开唇兰（Anoectochilus roburghii） [10]等少数
种类已有雄配子体发育的相关报道。
五唇兰雄配子体发育过程中会短时出现绒毡层，小孢
子四分体有四面体型、左右对称形、交叉形和 T 形等多种
类型，它们聚集发育成花粉块。 其发育方式与云南兜兰 [8]
不同，而与其他几种兰科植物[6-7,9-10]相似。 在乌天麻[6]、黑节
草[7]、高斑叶兰[9]和花叶开唇兰[10]的小孢子母细胞减数分裂
过程中，处在同一团块中的母细胞减数分裂同步，而五唇
兰的小孢子母细胞减数分裂却不完全同步， 显示明显不
同。 刘天伦[11]报道水稻（Oryza sativa）花粉母细胞（小孢子
母细胞） 减数分裂异步频率高可能是由于水稻长期适应
高温环境下形成的防护功能——即使白天的高温对一部
分母细胞减数分裂有抑制甚至损伤， 而由于异步频率高、
凝线期长，很多母细胞都可以在夜间较低温度下顺利通过
减数分裂阶段， 保证形成足够可育的花粉进行正常受精。
五唇兰原产地海南 7~8月温度很高，小孢子母细胞减数分
裂不完全同步，可能也是其长期适应高温环境下形成的防
护功能。
五唇兰的成熟花粉为二细胞型，即每个花粉粒均含有
1 个生殖细胞和 1 个营养细胞。 本试验发现，在花葶中部
至基部花蕾，也已经形成二细胞花粉。因此，基部未开放花
蕾的花粉块也可以作为杂交育种的授粉材料。
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