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春砂仁 (A m o m u m v i l l o s u m精子的形成和发育
L o u r
.
)
韩 德 聪
( ,.) 物学系 )
摘 要
本文研突了寿砂仁精子的形成及其抢育 `i手征 . 存砂仁的精子是左花粉粒巾形成的 , 其形
成过程按有丝分裂的典型模式进行 . ’ 巧精子形 :ilqr 丁于营养细胞逐渐溃敬俏失 . 早期 {阵成的桥子
为椭网形或谁形 , 细胞质稠密 , 含有 1一 2个小形斑点状核仁 , 随若精子的成熟 . 细胞质和
枚仁逐渐滔失 , ’ 洛色质密集成网状 .
我们研究了春砂仁小袍子母细胞的减数分裂和花粉粒的发育 〔’ 〕以及温度 对 春砂仁
花粉萌发的影响 〔恶〕 . 木文对春砂仁精子的形成及其发育特征进行研究 , 为姜科 植物的
分类 、 育种 以及人工授粉提供理论依据 .
一 、 材 料 和 方 法
1
. 实验材料 取自中山大学春砂仁试验场 . - - - - 、:
2
. 制备石蜡切片 取当日和次 日开花的花药井每隔 1 小时采摘人工授粉后 1 一 2 4
小时的柱头 、 花柱和子房 , 分别以纳瓦兴溶液闪定 . 制成功微米的连续石蜡切片 , 用海
氏苏木精染色 . 观察精子的形成和发育以及精子在花粉粒 、 柱头 、 花柱和子 房 中 的状
态。
3
。 花粉萌发实验 配制介有 1肠凉脂 , 10 p p m 硼酸 . 3肠蔗糖的固休培养纂 . 观察
抡裕社埔花粉管中原对: 质的流动方式及其流 g)I 的速度 .
本文加舫年 3 月收到
木研究早在任王亘!教授 半导 ’ 日些行的 . 沂人”争鉴渗,加 · T一价
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_一一一 _ _ -一 一 _一 _ _ _一— _二 、 结 果 和 讨 论
1
. 春砂仁精子的形成 精子的形 发实际 卜是小袍子经过两次有丝分裂的结果 . 小
袍子的第一次分裂产生 一个营养细胞和 汽、 牛狱细胞 . 第二次分裂是由生殖细胞形成两
个精细胞 (雄初岂茅 )时过程 . . 、 · ;· ;、 · 八 、
〔 1 ),卜孑包子 的第一次有丝分 裂 小袍子的第一次有丝分裂形成两个大小不同的细
胞 。 这是小抱子不均等分裂的结果 飞“ ) . 大的是营养细胞 , 呈圆球形 , 核仁较 大 , 一 般
位于花粉粒的中央 . 小的是生破细胞 . 早圆形 、 椭圆形或纺锤形 ,核仁较小 , 细胞壁薄而
透明 , 折光率较高 , 常在生殖少训色的甲 围孔成光圈 〔们 (图 l ) . 多靠近营养细胞的 一侧或
在花粉粒 l与勺边际 . 在花粉粒 , }: , 有时还观书到营养细胞与生殖细胞被稠密的细胞质所包
围 。 这些细胞质明显地与周围的细胞质相区别 , 成为一个特殊的区域 , 使营养细胞与生
殖细胞之间的联系更加紧密 (图 2 ) .
` 2 ) 小饱子 的 第二 次 有竺 仆 秋 倾、 扮犷户竿一` 次有扦分裂 _是生殖细胞产生两个精细
胞的过释 . 我们的实验观察 衷 ’ ljJ , ;尘殖细胞的分裂是 在当 日或次日开花的花粉囊未爆裂
之前进行的 。 初始 , 生殖细响逐渐向营养细胞靠近 (图 3 ) , 后来生殖细胞以纺锤形的两
端把大半个营养细胞包围起来并相互接触 (图 4 、 5 ) . 这种接触有利于相互 之 间 的 物
质交换 〔“ , “ 〕 . 在这两个细胞接触的过程中 , 生殖细胞开始进行有丝分裂 . 生殖细胞分裂
的前期 , 核仁和核膜消失 , 染色体明显缩菊变祖 , 彼此靠近 。 分裂的中期 , 凝缩状态的
染色休排列在赤道板土 , 纺抓体隐约可见 (图 6 ) 。 分裂的后期 , 两群染色体离开赤道板
分别向相对的一极移劝 (图 7 ) . 两群染色休移向两极以后 , 即进入末期 , 这时生殖细胞
分裂形成两个精子 (图 8 ) .
在生殖细胞有丝分裂的过积中 , 营养细胞的核仁变小 , 核膜逐渐消失 , 继而整个营
养细胞溃散直至完全消失 (图 7 、 8 ) .
由此可 见 , 在春秒仁的生殖细胞与营养细胞相互靠近育至紧密接触的过程 中 , 一方
面生殖细胞进行有丝分裂形成两个精子 ; 另一方面营养细胞逐渐消失 . 这就说明 , 营养
细胞可能在这一过程中起营养和促进分裂的作用 .
. 春砂仁精子的发育及其运动
( l ) 精子的发育 植物精子的形成和发育及其 运 动 是 当前细胞学的主要研究内
容之一 〔” 〕 . 生殖细胞分裂形成两个精子的瞬间意味着精子的形成已经结束 , 精子开始发
育 。 在春砂仁精子的发育过程中 , 其形态结构都发生了一 系列的变化 . 在不同花粉粒中
的精子 , 形状往往有很大差异 . 即使是同一花粉粒 中两个精子的形状和大小也不尽相同
(图 9 ) . 大的精子 10 K 7 . 5微米 , 巾等的 5 . 5 火 .2 5微米 , 小的 3 x 2 . 5微米 。 早期形成的
精子为椭圆形或锥形 , 细胞质膜薄而透明 , 细胞质稠密 , 含有 1 一 2 个小形斑点状核仁
(图 10 ) . 而成熟的精子染色质密集成网状 . 细咆质和核仁逐渐消失 (图 1 1 ) . 这是春砂仁
成熟精子的主要特征 ,
第四期 炸砂仁 (A二 。 m o m Vi[ l二 t。 下o Ll r .) 价 护的 峪成和 发自
( 2) 精子 的运动 春 沙 仁 的 花粉粒在萌 发之后 , 其花粉粒和花粉管中的原生质
以及精子都处在运动之 中 , 其运沟方式 一长期存 在 着 争 论 〔丁 ’ 吕〕 。 有 人认为精子 的运动是
借助于流动的原生质被动 地 流 动 , 有人待相反的观点 , 认为精子的运动是主动钓 , 另
提 _ ” 七外有 人则 认 为精子的运动有主动性运动也有被动性运动 . 对子精子的运动方式虽然观
点各有不同 , 但对细胞运动机制的看法概比较一致的 , 一般认为 , 生超细胞的运动 、精子的运斌 一原生质流动以及有丝分裂 、 减数分裂中染色质体的运动等都是 由 于 A T P 与原生威宙茹拟肌球蛋自触作用的结黔 . “ T P和拟肌球蛋自一对高温师鲜 常 敏感 , 在瘟度 3 70 c 中保存 15 一 20 分钟就导致酶的失活 〔的 . :
从和的实验结果来看 , 花粉粒中两个精子的运动有的呈平行状态 , 有的则相互垂直 . 爪巳总的趋势是精子的长轴与花粉壁相垂直 , 这样有利于精子进入花粉管 。 花粉萌发
后 1 小时左右 , 花粉粒中两个椭圆形的精子随着原生质流向花粉管的前端 , 但流动的原
生质并不停留在花粉管的前端 , 而是 向相反的方向重新流回花粉粒 , 但是精子却不被流
动的原生质带走 , 而是一直朝花粉管的前端运 动 . 两 个 精 子 一 前 一 后 , 二 者 相距
3
.
7一 16 。 2微米 (图 1 2) , 其运动速度每分钟20 微米左右 。 授粉后 12 一 1 4小时精子连同花粉
管一起到达子房 , 再过 8一 1 0小时精子进入胚珠或胚囊 。 我们过去的工作表明 , 花粉管
易受温度的影响 〔“〕 . 不适宜的温度条件抑制花粉管 中原生质的流速从而也 就 间接 地减
弱了精子的运动 . 此外 , 当许 多花粉管同时流向花柱腔时 , 由于花粉管相 互 挤 压 而变
窄时 , 精子也相应变为线形 , 有利于花粉管向前移动 . ’我们认为 , 春砂仁的精子从花粉
粒进入花粉管后总是朝着花粉管的前方运动 , 而不被原生质的 循 环式 流动重新带回花
粉粒 . 这说明精子的运动是主动的 , 但是 , 温度或机械因子的影响会减 慢 精 子 的运动
速度 · 一
三 、 小 结
春砂仁的生 殖细胞按照有丝分裂的典型模式在花粉粒中形成两个精子 . 在精子形成
的过程 中伴随着营养细胞的溃散消失 .
早期形成的精子为椭圆形或锥形 , 细胞质稠密 . 含有 l 一 2 个小形斑点状核仁 . 随着
精子的成熟 , 核仁和细胞质逐渐消失 , 染色质线密集成网状 , 这是成熟精子的主要特征 .
在 自然条件下 , 花粉萌发 1小时后两个椭圆形精子进入花粉管 , 二者一前一后 , 运
动速度每分钟 20 微米左右 . 经 1 2一 1 4小时精子到达子房 , 再过 8一 1 0小时精子进入胚珠
或胚囊 .


7蕊 中 山 大 学 学 报 1 9 8 5 年
参 考 文 献
〔 1 〕 于志忱、 韩德聪 , 中山大学学报 ( 自然科学版 ) , 19 82 , 4 , 78 一 8 .5
〔 2 〕 韩德聪 , 中山大学学报 ( 自然科学版 ) , 19 83 , 2 , 1工4一 1 1 .9
〔 3 〕 3 。 C . T e p e 盆二狂 , M 。 C 。 g 盆 o a 皿 e , , 3 。 H 。 H x 皿 a , a 皿 e a a , B o : . 水 , 60 ( 1 , 7 5 ) , 2 .
〔 4 〕 H 。 H 。 A a 皿op a o皿 , ,B o 公 . 狱 , 6 3 ( 107 5 ) , 3 , 40 4一4 10 .
〔 5 〕 C 。 C . T a : x 二双 e a , B o : 。 狱 , 60 ( i , 7 5 ) , 1 2 , 17 07一1 72 0 .
〔 6 〕 E 。 H . r e P a c 皿班 o o a 一H a , a m 皿 . a , T p y皿从 B m x , A H . C C C P , 2 ( i , 5 1 ) ,
2 94一 355 .
二7 〕 B . A 。 1 0 双y 6 a a a一 A p x o 笼、 及 H , 及a 二 . C C C P . , 12 5 ( 1 059 ) , 1 , 22 3一2 2 5 。
〔 s 〕 B . A . 1 0 互y 6 x a 纽一 A P x o 耳` 双z , 0 6口 a a a 班 6 P皿 。 几 o r 砚 a n o 孔 p从 T o c e 班 e H 压 班 x
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s p e r 二拓: 。 , 石, s: .