全 文 ：　第 45卷　第 6期
2006年　11月
中山大学学报 (自然科学版)
ACTA　SCIENTIARUM　NATURALIUM　UNIVERSITATIS　SUNYATSENI
Vo l. 45　No. 6
Nov.　2006 　
五唇兰受精过程中卵细胞的响应*
李冬妹 1, 2 , 伍成厚 1 , 叶秀粦 1 , 梁承邺 1
(1. 中国科学院华南植物园 , 广东 广州 510650;
2. 顺德职业技术学院 , 广东 佛山 528300)
摘　要:五唇兰 Doritis pulcherrima L ind.l 受精过程中超微结构观察结果显示:精子到达胚囊前 , 卵细胞呈梨
形;精子到达胚囊时 , 卵细胞呈典型的倒梨形;精核和卵核融合时 , 卵细胞呈长圆型 , 卵核凹陷 , 整个精核被
卵核包围着。由此可见:五唇兰受精过程的顺利进行 , 不仅需要精细胞的主动参与 , 还要卵细胞的积极响应。
关键词:五唇兰 Doritis pulcherrima L ind.l;受精;卵细胞;响应
中图分类号:Q944.46　　文献标识码:A　　文章编号:0529-6579 (2006) 06-0093-04
　　受精是被子植物有性生殖过程的中心环节 , 卵
细胞和中央细胞作为一个执行双受精功能的结构单
位 , 卵细胞是主体 [ 1] 。以前对卵细胞受精前后做
了大量的超微结构观察 , 并取得了一些有关结构变
化方面的信息。但是 , 由于所用试验材料其双受精
过程通常是在短时间内完成 , 如大豆只有 10 h[ 2] ,
因此双受精过程的细微变化较难被捕捉。本研究采
用兰科植物五唇兰 Doritis pu lche rrima Lind.l 为材
料 , 因其双受精过程较缓慢 , 所需时间较长 , 花粉
管到达珠孔端至双受精完成 , 约需 72 h[ 3] , 所以
能较详细地观察到卵细胞的变化过程 。本文采用电
镜制片的方法 , 观察了受精过程中精卵细胞的结构
变化 , 为深入探讨被子植物的受精机制提供了新的
资料。
1　材料和方法
供试材料为中科院华南植物园兰花园栽培的五
唇兰 Doritis pu lcherrima Lind.l , 开花期间进行人工
授粉 , 然后采集不同发育时期的子房 。
材料用戊二醛和锇酸先后固定 , 乙醇系列脱
水 , 环氧丙烷过渡 , Epon812常规方法包埋 。莱卡
- S型切片机钻石刀切片 , 厚度约 80 ～ 90 nm。超
薄切片经 w =2%醋酸双氧铀染色 60 ～ 90 m in, w =
6%柠檬酸铅染色 10 ～ 15 m in, 用日本 JEM - 1010
透射电镜 100 KV下观察 , 照相。
2　观察结果
五唇兰花粉管到达珠孔端至双受精完成 , 胚囊
内卵细胞的形态结构发生了系列变化。
2.1　成熟胚囊时期
胚囊成熟时 , 五唇兰的卵细胞位于两个助细胞
的一侧 , 它的合点端向胚囊中部伸进较长一些 , 看
似位于胚囊中较高的位置 (图 1)。
图 1　成熟胚囊:卵细胞呈梨型 , 两极核正在融合
F ig. 1　M ature embryo sac. The egg cell looks like a pea r,
po la r nuc lea r a re fusing
DS:解体助细胞;E:卵细胞;En:卵细胞核;
Sn:助细胞核;P:极核;Sp:精核
(文中图片均以珠孔端朝下;bar=7 μm)
此时 , 卵细胞呈梨形 , 具明显的极性。细胞核
* 收稿日期:2006-02-21
基金项目:广东省科技计划资助项目 (2006B20230004);广东省重大科技专项资助项目 (2006A2010401)
作者简介:李冬妹 (1970年生), 女 , 博士;通讯联系人:叶秀粦;E-m a il:XLye@ sc ib. ac. cn
中山大学学报 (自然科学版) 第 45卷　
位于合点端 , 大部分细胞质位于细胞核的四周 , 珠
孔端为大型的液泡所占据 , 液泡周围只有一小部分
细胞质 。卵细胞质的特点是细胞器较少 , 只在靠近
细胞核的有少量的质体和部分分化程度不高的线粒
体 。线粒体的大小与质体相近 , 但电子密度低些 。
卵细胞质中还含有油滴 , 为无膜结构 , 电子密度较
低 , 呈淡灰色 (图 2)。
五唇兰受精前 , 中央细胞内的两个极核融合
成一个次生核 (图 2)。极核融合的基本过程是:
①两极核接触;②两极核之间的核膜融合 (图 2,
白箭头示)。极核融合时 , 中央细胞内被大型液泡
占据 , 只在极核周围有少量的细胞质 , 细胞质内质
体明显 。卵细胞与中央细胞之间的分界只是两层质
膜 , 有的部位两层质膜相互分离 , 形成较宽的膜间
隙 , 其中沉积某些电子半透明的物质 (图 2, 黑箭
头示)。
图 2　极核融合
F ig.2　The fusion o f po lar nuc lear
(白箭头所指为极核正在融合处;ba r=2 μm)
2.2　精子到达胚囊内
精子到达胚囊时 , 卵细胞呈典型的梨型 , 细胞
质电子密度大 , 未见明显的细胞器 , 靠近珠孔端的
一侧有液泡 , 液泡内有结构模糊的细胞器 。可见一
逗号状的精核位于卵细胞珠孔端细胞质的外侧
(图 3), 未见完整的细胞结构 。中央细胞内的的两
个极核已融合成一个次生核 , 次生核内微管规则排
列 , 融合的两极核尚可分辩 (图 4)。
2.3　精卵融合时期
卵细胞体积明显增大 , 长圆形 , 细胞核位于胚
囊中央 , 形似凹透镜 , 精核位于卵核的凹陷处
(图 5)。卵细胞与受精极核之间有正在形成的细胞
壁出现 (图 5, 箭头所示 )。五唇兰精核与极核融
合的速度比精卵与卵核的融合进行得快 , 当一精核
图 3　精子到达胚囊 (ba r=5μm)
F ig.3　Sperm cellsm ove into the embryo sac (bar=5 μm)
图 4　次生极核
F ig.4　The seconda ry nuc leus
(箭头示次生核内微管排列规则;bar=500 nm)
与次生核融合形成胚乳核时 , 另一精核还处于与卵
核相融合的状态。
卵细胞体积明显增大 , 长圆形 , 细胞核位于胚
囊中央 , 形似凹透镜 , 精核位于卵核的凹陷处
(图 5)。卵细胞与受精极核之间有正在形成的细胞
壁出现 (图 5, 箭头所示)。五唇兰精核与极核融
合的速度比精卵与卵核的融合进行得快 , 当一精核
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　第 6期 李冬妹等:五唇兰受精过程中卵细胞的响应
与次生核融合形成胚乳核时 , 另一精核还处于与卵
核相融合的状态 。
卵核凹陷 , 象变形虫 , 包围整个精子核。胚乳
核大而且明显 , 周围细胞质浓 , 油滴明显 , 有较多
的小液泡 , 与卵细胞胞间的界线分明 。
图 5　精卵融合
F ig. 5　The fusion o f the sperm atid nucleus and egg nuc leus
(箭头所指为精核位于卵核凹陷处 , 胚乳核与受精卵之
间有正在形成的细胞壁;bar=5 μm)
3　讨　论
卵细胞受精前后的变化是受精过程的研究热点
之一 , 关于卵细胞受精前后的超微结构观察的报道
较多 , 并获得了一些有关结构变化方面的信息 [ 4] 。
普遍认为卵细胞在生理上是较不活跃或合成代谢水
平较低 , 但也有学者认为未受精的卵细胞具较高的
合成作用的生理潜能 , 所谓的静止只是与助细胞相
比而言 [ 1] 。五唇兰受精过程中卵细胞形态变化观
察结果支持后一种观点 , 即五唇兰双受精过程中卵
细胞并非处于 “静止 ” 状态 , 受精过程需要精子
和卵细胞的共同响应 。
当精细胞到达胚囊释放后 , 似乎不需要什么动
力即可到达融合的靶区[ 1] 。而通过胚囊中微丝的
研究 , 有的作者提出精细胞在这短距离的移动可能
与独特的微丝分布有关 [ 5] 。叶秀粦等 [ 6]通过研究
鹤顶兰双受精过程中精子的移动 , 结合前人的研究
结果 , 认为:精子从解体的助细胞内进入在一定程
度上是个自我调控的过程 , 解体助细胞的内容物可
以给精子提供一个特别的外部力量 , 使精子到达它
们的受精位点;精子靠近卵细胞和中央细胞时 , 两
者都在相应的部位有一定的细胞形态变化 , 这种形
态变化有利于细胞互相配合 , 使融合过程顺利进
行。五唇兰受精过程中的超微结构表明:受精过程
中卵细胞的外部以及细胞核均出现凹陷现象 。五唇
兰的这种结构变化支持叶秀粦等的观点:双受精过
程不仅需要两个精子的积极参与 , 同时还需要卵细
胞和中央细胞的共同响应。五唇兰精子核和卵核融
合的过程与小麦 、 棉花 、紫萼等通过核膜融合的方
式完成精子核和卵核的融合的方式不同 [ 7] 。在五
唇兰精子核与卵核融合的过程中 , 卵核首先象变形
虫一样 , 把整个精子核包围 , 然后核物质才融合在
一起 , 这与体外受精条件下精细胞可以类似被吞噬
的方式进入卵细胞的现象一致[ 8] 。
五唇兰在精子进入成熟胚囊之前卵细胞呈不够
规则的长椭圆型;精子进入胚囊后 , 五唇兰的卵细
胞呈典型的洋梨型 , 此时两极核已融合成一次生
核 , 助细胞解体;当一精核与次生核融合成初生胚
乳核时 , 另一精核位于卵细胞核的凹陷处 , 整个卵
细胞呈长圆型 。关于卵细胞的形态报道 , 大都属于
梨型 [ 7, 9] 。胡赞民等[ 10]在研究打碗花生殖细胞是发
现:卵细胞的外形不规则 , 他们认为可能是人为引
起收缩的缘故 。小麦在花粉管未到达胚囊之前 , 卵
核的形状呈不规则状;当精核与卵核融合时 , 卵核
的形状呈近圆球状 [ 11] 。如果说通过切片进行超微
结构的观察有一定的片面性 , 那免疫荧光标记技术
的运用则可为双受精过程的研究提供更为有价值的
佐证 。叶秀粦等[ 5]等运用免疫荧光标记技术研究
鹤顶兰双受精过程中精子的运动时发现:精子与卵
细胞融合时 , 卵细胞朝精子的一侧略凸 , 延伸形成
一个精子进入的凹陷 , 并提出双受精过程不仅需要
两个精子的积极参与 , 还需要卵细胞和中央细胞的
积极配合的观点。由此可见:在有花植物受精作用
的过程中 , 卵细胞的形态变化是一个较为普遍的现
象。
导致五唇兰受精过程中卵细胞形态变化的原因
值得进一步探讨。超微结构观察的结果表明:被子
植物成熟胚囊中 , 卵细胞在珠孔端具有典型的壁 ,
而在合点端与助细胞和中央细胞相邻的部分留下一
个较大暴露质膜的区域[ 4] , 向日葵[ 12] 、 扁豆[ 13] 、
拟南芥[ 14]等都具有这样的特征。这一结构特点与
雌配子接受雄配子的功能相适应 , 无壁的区域使配
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中山大学学报 (自然科学版) 第 45卷　
子之间能通过膜的融合而合为一体。五唇兰成熟胚
囊中 , 卵细胞与中央细胞之间的分界也只是两层质
膜 , 有的部位两层质膜互相分离 , 形成较宽的膜间
隙 。因此 , 我们认为:由于缺少完整的细胞壁 , 胚
囊内卵细胞的形态会随其它成员细胞的变化而变
化 。助细胞解体 、中央细胞先于卵细胞受精 、 卵细
胞本身的生理变化 , 都在可能导致卵细胞的膨压发
生变化而造成卵细胞形态上的变化。离体实验也有
人采用刺破中央细胞 , 使胚囊内部膨压减小 , 从而
分离出卵细胞的技术[ 15] 。受精前 , 膨压和卵细胞
本身的生理状态可能是决定卵细胞形态的重要因
素 。
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The Response of Egg CellDur ing the Process of
Fertilization inDoritis pulcherrima L ind.l
LIDong-mei1, 2 , WU Cheng-hou1 , YE X iu-lin1 , LIANG Cheng-ye1
1. South China Bo tany Ga rden, ChineseA cademy o f Science, Guangzhou 510650, China;
2. Shunde Po ly technic, Foshan 528300 , China)
Abstract:The response o f egg cell during the p rocess of fertiliza tion inDoritis pulcherrima Lind l is studied. The
resu lts are summ arized as fo llow s:Be fo re the sperm ce ll reached the embryo sac, the egg cell appeared like a pear;
then the egg cell changed to a typical inverse pear as the spe rm ce ll reached the embryo sac. Befo re the complete
fusion of the spe rmatid nuc leus w ith egg nucleus, the who le sperm atid nucleusw as enve loped by egg nucleus. the
egg cell becomes e llipse a t this stage. The ultrastructural characteristics of egg cell prov ided that the successful fer-
tilization need not on ly the volunta ry participation o f sperm ce ll, bu t also the active response of egg cell inDoritis
pu lcherrima Lind.l
Key words:Doritis pulcherrima Lind.l ;fertiliza tion;egg ce ll;response
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