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黑节草雄配子体形成的超微结构研究



全 文 :第 1 5卷第2 期 石南人学学报( 自然科学版)
Jo u
rn al of Yn n n a uU n ie v r si t
黑节草雄配子体形成的超微结构研究
涂 王 尧 杨 貌仙 杨彩 云
( 石 南大学生物系)
摘要 四分体内各小抱 子之间具有发达的胞质通道 [ ] J见务种细胞器穿过此通道. 初明碘 ` }
殖细胞和背养细胞的细胞质中的细胞器没有明显差异. 但在以后发育中 , 牛殖细胞和 营养细胞
表现出明显的异质性 , 厂t几殖细胞中始终未发现质体 . 其它细胞器不仅数鼠少 , 而 且体积小 结
构简单 . 与此相反 , 营养细胞内各种细胞器明显增多 , }hJ’ 且体积大 , 结构发达 , 质体内 可见有
淀粉的沉积 . 特别低得指出的是 , 在营养细胞中发现一种结构较特殊的质体 , 这一现象在找它
植物中尚未见报道过 .
关键词 黑节草 , 雄配 子体 超微结构
黑节草是 一种兰科石解属植物 . 石解属 ( D en dr ho il, m ) 全世界大约有 1 50() 种 我 !川
有 5 7种 , 主要分布于南方各省 . 尤以 石南省为多二 由 于石解属植物普遍含有 仁富的药川
生物碱 , 因此石解属植物被广泛运用 一f 中药中 . 近来国外学者还证实石解牛物碱 具有抗菌
作 J月, 玲认为可能有抗癌的效能 因此引起 J’ ` 泛的注意 〔 ` · 2 、 , 但对 J 石解属杭物的胚胎
学研究 , 国内尚未见有报道 ; 国外也只有 一些零散 的报道 ; ` “ 1 水研究以期能为此嘱杭
物的胚胎学研究提供 沙些基本资料 .
蕊 材料和方法
研究材料黑节草 ( D阴 (lr ()l iu m 〔、 n d i£tu m W al l. xe iL n dl . ) 采 自石 南省 ) ` 一南县 , 透射电
广显微镜样品的制备按常规方法进行 〔 5 ) , 取不同发育时期的花药 . 切成 ! m m 去一 丫}的小
块 , 用 2 . 5% 戊 一醛 (0 . IM , p H 7 . 2 的磷酸缓冲液配制 ) 厂室温下固定 24 h , 经 ! 述缓冲
液充分漂洗后 , 再用 l % 四 氧化饿 (用 卜述缓冲液配制 ) 在 4 ℃ 卜固定 10 一 12 h , 经同科
缓冲液 , 充分漂洗后 , 各级丙酮脱水 , 环氧丙烷过渡 , E o p ns lZ 树脂包埋 , L K B一 V 型
薄切片机切片 , 切片厚度为 50 0 一 70 0人 . 醋酸双氧铀一柠檬酸铅双重染色 . H一 30 型电 子
撇微镜观察 .
2 观察结果
2
.
1 小抱 子的发育
从 四分体形成到小抱子第 一 次有丝分裂开始 , 约需 5一 12 天 . 据我们观察 , 在此期问
细胞代谢活跃 , 新形成的四分体外被一拼服质鞘包围 , 四分体内各小袍 子之问也有拼抵质
隔壁 〔 6〕 , 但这种隔壁是不连续的 , 从而形成各小抱子间的通道 (图版 工: l , l 图版 1 :
1)
. 此时细胞体积小 . 细胞器不仅数量少 , 而且结构简单 ; 核位 于近极面 . 随着发育的进
行 , 细胞体积明显增大 , 细胞核从近极面逐渐向中央移动 , 细胞内各种细胞器明械增多 ,
线粒体和质体的膜结构逐渐趋于发达 ; 高尔基体的扁平囊为 4 一 6 层 ; 游离核糖体较 }-
卜 19 9 3一0 2一0 1收稿 、 {闷家自然科学基金资助项 日
一 17 8一
第 2期 菇 徐正尧等 : 黑节草雄配子体形成的超微结构研究
富 , 并可见有许多分泌小泡产生 , 这种小泡可能 与细胞壁的形成有关 (图版 1 : 2) 当四
分体外的脐服质壁开始溶解 时 , 各小抱子已开始形成自己的纤维素壁 〔 6〕 . 由于纤维素仅
在有脱服质的地方沉积 , 结果在小袍子的远极面 , 纤维素沉积均匀 , 从而形成一连续的
壁 . 而在小抱子的近极面 , 纤维素壁仅在有麟服质的地方形成 , 而在没有脐服质壁的部位
则无纤维素壁的形成 , 仍然保留着胞质通道 . 在通道处 , 相邻小抱子的质膜彼此连通 , 使
四分体内的各小抱子有一共同的细胞质环境 , 常见有各种细胞器穿过此通道 (图版 L
1 )
, 由于四分体内各小抱子之 间一直保留有发达的胞质通道 , 使得小抱子始终保持在 四
分体状态 , 并且在以后的发育中也以四分体为单位进行 , 形成四合花粉 ( t et ar d) , 而且
每个药囊中的所有四合花粉粘连为一花粉块 . 黑节草小抱子发育过程 中拼服质壁在纤维素
壁形成过程 中所起的作用与 W at er k e y n 等 ( 19 7 0) 提出的拼服质壁作为花粉初生壁形成
的模板假说 ( t em p l a t e o r m o u ld h y p o t h e s i s ) 是一致的 〔 7〕 .
2
.
2 营养细胞和生殖细胞的形成与分化
电子显微镜观察表明 , 小抱子第一次有丝分裂末期 , 在二子核之间由于成膜体的出现
而完成了胞质分裂 , 这种胞质分裂具有显著的不均等性 , 使形成的生殖细胞和营养细胞大
小 、 形态十分悬殊 . 成膜体最初仅在二子核的中部出现 , 以后逐渐离心地扩展 , 最终与花
粉内壁相连 , 而将生殖核和营养核分隔开 . 成膜体是由一些小泡组成的 , 这些小泡成行排
列在一起 , 以后小泡彼此接触处 的膜融合 , 小泡膜转变为二 子细胞 的质膜 (图版 L
4)
. 新形成的质膜呈波状 , 二质膜间为电子透明区 , 有的地方可见有物质沉积 , 而逐渐
形成生殖细胞的壁 , 此壁的电子密度极低 , 为证实其性质 , 我们进行了一系列的组织化学
鉴定 . 最终 , 以苯胺兰染色后经紫外光激发而呈现强烈的黄绿色荧光而确证此壁是脱服质
的 :`6) . 这与 H es L 0 p一 H盯ir so n ( 19 6 8) 在两种兰科植物及梁汉兴在天麻中观察到的情况
相似 〔 8〕 . 初期的生殖细胞呈 凸透镜形 , 是一个由新形成的脐服质帽状壁与花粉壁封闭而
成的细胞 (图版 L 4) . 其细胞核大 , 但细胞质极少 , 整个细胞几乎为核所 占据 ; 营养
细胞获得了衍生它的小抱子的绝大部分细胞质 (图版 I : 4 , 图版 1 : 4) . 在发育初期的
生殖细胞和营养细胞中 , 其细胞质中的细胞器没有明显的差异 , 包括线粒体 、 高尔基体和
内质网等 . 随着花粉的发育 , 生殖细胞由于其帽状的脱服质壁继续沿花粉内壁向心扩展 ,
以致最终形成一完整的壁 , 从而使生殖细胞作为一个独立的细胞脱离花粉内壁游离到营养
细胞中 (图版 1 : 4) . 此时生殖细胞多为圆球形 , 常见生殖核为深裂瓣状 , 核中可见染
色质凝集 (图版 L 2) ; 细胞质仍然很稀少 , 其中的细胞器除核糖较丰富外 , 其它种类的
细胞器在数量和结构上无明显变化 . 在生殖细胞中始终未观察到质体 , 而且高尔基体 、 内
质网和线粒体等的体积小 . 结构简单 (图版 n : 2) . 到传粉前生殖细胞的脐股质壁逐渐
解体 〔6 , , 最终生殖细胞仅由它本身的质膜和营养细胞的质膜包围 (图版 L 3) . 因而生
殖细胞成为一个裸细胞浸没于营养细胞质中 .
在生殖细胞脱离花粉内壁向内游离的同时 , 营养细胞也发生了很大的变化 . 营养核明
显增大 , 有 1一 2 个核仁 , 染色质分散 . 细胞质内各种细胞器明显增多 , 而且体积大 , 结
构发达 , 有的质体已开始有淀粉的沉积 (图版 1 : 4) . 与生殖细胞相 比 , 营养细胞表现
出旺盛的代谢活动 . 特别值得指出的是我们在营养细胞内还发现有一种特殊的质体 , 其形
状多为圆球形 , 直径约 1 . 0 拜m , 为双层膜包围而成 , 其基质 为电子不透明的稠密细颗
粒 , 在基质中有一块排列整齐的晶体结构 (图版 n : 2) . 这种结构的质体在单核小抱子
一 17 9一
石南大学学报 ( 自然科学版 )力 :气 存
中未曾观察到 . 而 } J_它 与一般的质体的结构明显不同 , 但与黄化质体有点象 . 这种结构特
殊的质体在其它植物中还未见报道过 . 关于这种质体的个体发育及功能等还有待进 步研
究 .
黑节草成熟花粉块 内部四合花粉的花粉壁与外部 四合花粉的花粉壁结构明 城小 {州 }了可
部四 合花粉的花粉壁较薄 , 仅有外壁内层和内壁 , 外壁 内层厚 . 0 . 10 一 0 . 15 山 n , {勺壁厚
0
.
15 一 0 . 2 0 u m (l划版 1 : 4) . 而外部四合花粉的外侧壁除具有外壁内层和内雌外 、 还有
柱状层 及其外的 一层高电 r 密度的覆盖层 , 覆盖层厚 .0 4 一 0 . 7 u m , 质地均匀 成 书、状 ,
柱状层山 一些颗粒构成 , 厚 0 . 3一 0 4 u m (图版川 : I )
绒毡层细胞具有典型腺细胞的特征 . 细胞 内具有非常发达的内质网 , 这此 内质网沿细
胞壁 呈 ’ }几行排列 , 有的地方多达 11 儿层 ; 质体 、 线粒体 、 高尔基体及游离核糖体均较 }-
窝 , hlj 「i 结构发达 ; 液泡小 而少 ; 细胞核大 , 核中 l] 一 见染色质凝集 (图版 }:1 4) 一 四 分
体形成以后 , 绒毡层细胞内的 大多数细胞器 J卜始解体 ; 液泡化明撇 , 而质体内却人带沉积
淀粉 ( 图版 1 : 3 ) . 到小饱 广第 一次有 丝分裂前 , 细胞 内除 了 一 个正在解体的核口 外
仅有一此淀粉颗粒 、 液泡及 一种高电 广密度的颗粒 , 这种颗粒在绒毡层细胞内介成 ]; , 被分
泌到药囊内 , 最终沉积在花粉块表面 卜, 形成一很厚的覆盖层和柱状层 . 在沉积过程 `1`
, i]’ 见到 卜述的高电 r 密度颗粒向花粉外壁过渡的桥状带 (图版用 : 3 ) . 经派罗宁 B一 黄色
组分染色后 , 在荧光显微镜 卜观察 , 证实这种花粉块外的高电 沂密度的沉积物足袍粉 素
的 〔 )` 〕 . 它们 来源 丁1绒毡层 (图版 川 : 3 ) . 因此 , 花粉 外壁 内层和内层是花粉本 呀 ’ l
的 . 而覆盖层和柱状层则是由绒毡层分泌的抱粉素沉积到花粉壁 卜形成的 .
3 讨论
3
.
1 关 f 生殖细胞 , J营养细胞的分化
小抱 r 第 一 次有丝分裂 与一般体细胞的有丝分裂有 明显的区别 , 具有显 片的 浦、均等
性 , 使形成的生殖细胞和营养细胞在人小 、 形态 卜十分悬殊 . `仁殖细胞和营养细胞的细胞
核及细胞质在发育过程 中均有 明显分化 对十生殖核与营养核在形态 上发生分化的现象曾
有过 一些报道 , 如 : T er as a k e 〔 ”〕 等对 32 种被 子植物的生殖核和营养核形态 发件分化的
具体时间及细胞学特征作过报道 . 黑节草小袍子有丝分裂末期 , 一 f 核开始发 }一分化形成
q
一殖核和营养核 . 营养核的染色体解聚较早 , 当其解聚完毕 , 核膜 、 核仁开始出现盯 ` }
殖核的染色体才开始解聚 , 这 与多数研究过的被 子植物的情况是 一致的 〔9 〕 .
在 电 子显微镜 卜, 可见生殖细胞和营养细胞在发育过程中也表现出明撇的异质性 ` } -
殖细胞的细胞器小而少 , 胞质稀薄 , 目_始终未观察到质体 . 而营养细胞却表现出田_盛的代
谢 , 细胞 质浓 厚 , 其中有丰富的细胞 器 及淀粉等贮藏物 , 这 ’ 、 小 麦中观察到 的结 果
相似 〔 ’ `。 , 仇得指出的是在营养细胞 中还发现有一种结构特殊的质体 . 另外 , : `卜多 文献指
出 ’ 1殖细胞与营养细胞所含的 : R N A 、 叫噪乙酸等都有所不同 , 如天仙 r (H 四万` · }丫 l m况、
n份er ) 的雄配子体中营养细胞 上要合成 r R N A ; 而生殖细胞则大量合成 m R N A ’ 因
此 , 我们认 为生殖细胞和营养细胞不同的细胞质环境 可能是 导致 `心们 !句不同 方回 发育的 )京
因之一
3
.
2 关 f 花粉块外沉积物的性质
有关花粉块外沉积物的性质过去曾有人报道过 . 如 v ij a y ar ag h a v a n 〔 ’ 2 〕 对萝摩科植物
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a 花粉团外的覆盖物进行 了鉴定认为是抱粉素的 ; 梁汉兴 七 ’ `· ’ 一` ’ 认 为人麻
一 ! 8 0一
第2 期 徐正尧等 :黑节草雄配子体形成的超微结构研究
花粉块外围的覆盖物也是抱粉素的 .黑节草花粉块外的沉积物经组织化学鉴定 , 确证它是
抱粉素性质的 〔 “ 〕 , 这 与上述植物是一致的 . 在此基础上我们对这种覆盖物的来源和超微
结构作了进一步的观察 , 发现这种抱粉素物质是在绒毡层细胞内合成的 , 并在小抱子第一
次有丝分裂前被逐渐分泌到药囊内 , 最终沉积 在花粉块表面 . 这种抱粉素沉积物一般厚
.() 6一 1 . 0 、 lm , 从结构上可以分为二层 二 靠外方的一层质地均匀 , 厚 .0 4一 .0 7 u m , 构成
了花粉外壁的覆 盖层 ; 其内的一层 由许多颗粒构成 , 厚 0 . 3一 0 . 4 u m , 构成柱状层 . 这与
H e s lo p一 H a r r i s o n 〔8〕 在兰科植物 D a e t y l o r e h i s fu e h s i i 和 D . p u r p u r e ll a 花粉块外看到的抱
粉素壁的结构有所不同 . 具有一定的特殊性 .
图版说明
图版中所用符号 :
A 造粉质体 b a 花粉壁柱状层
d 高尔基体 e 花粉外壁内层
G C 生殖细胞 G N 生殖细胞核
M 线粒体 N 细胞核
S 淀粉粒 s p 抱粉素
V 液泡 V C 营养细胞
W 细胞壁
C a 拼月氏质壁
E R 内质网
in 花粉内壁
P 质体
t 花粉壁覆盖层
V e 小抱
PM 质膜
V N 营养细胞核
图版 工
图 1 示线粒体正在穿过小抱 子之间的胞质通道 . X 25 00
图 2 游离在营养细胞质中的生殖细胞 , 注意深裂瓣状的生殖核 . X 15 00
图 3 成熟花粉的局部 , 示生殖细胞仅为 二层质膜包围 . X 20 00 0
图 4 形成初期的生殖细胞 (空心箭头所指 ) X I 00 00
图版 n
图 1 四分体内各小饱子之间不连续的拼眠质壁 . X 20 0 O0
图 2 营养细胞和生殖细胞的一部分 , 注意二者细胞器的差别 . 实心箭头所指为生殖
细胞 , 有 * 符号的质体为作者 首次报道的一种特殊质体 . x 20 00
图 3 已开始解体的绒毡层细胞 , 示其中的大液泡及造粉质体 . X 150 00
图 4 解体前的绒毡层细胞 , 示其中发达的粗糙内质网及质体等 . X 2 00() 0
图版坦
图 1 示成熟花粉块外部四合花粉外侧壁的结构 X 10 00
图 2 四分体中各小抱子间的脐服质壁上已开始沉积纤维素 X 30 00
图 3 从绒毡层细胞中分泌出的抱粉素逐渐沉积到花粉块表面上 . X IO00
图 4 成熟花粉的一部分 , 示营养细胞中的淀粉粒 . X 10 00
一 18 1一
石南大学学报 (自然科学版 )第 } 5卷
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云南大学学报( 自然科学版 )第1 5卷
参 考 文 献
古占和 .植物分类学报 , 198 ;0 1:8 427 一科9
H u S Y
.
E e o n
.
B o t
.
19 70 ; 24 : 16 5一 174
C h a r d a r d R L
,
.
R e
v
.
C y t o l
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B io l V e g
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1 9 85 ; 19 : 2 23一 23 5
C h a r d a r d R
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B u l l S o e
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A e t
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B o t
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B o t
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19 8 1 ; 125 : 15 一 18
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W
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B o t
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ō乙,、4ù、ù曰,子口八nU-一4
,`月.11`
U l t r a s t r u c t u r a l S t u d i e s o f t h e F o r m a t i o n o f M
a l e G a m e t o P h y t e
i n D e n d r o b i u m C a n d id u m W a ll E x L i n d l
X u Z h e n g y a o Y a n g M a o x i a n
(D e P a r t m e n t o f B i o lo g y
,
Y u n n a n
Y a n g C a iy u n
U n iv e r s it y )
A bs tr a e t T h e P r e s e n t P a P e r d e a le d w i t h t h e fo r m a t i o n o f m a le g a m e t o P h y t e I n
D e n dr o b iu m e a n id du m w a l l
.
e x L i n d l
.
a t th e u l t r a s t r u e t u r e l e v e l
.
T h e r e w e r e t h e e y t o P l a s m i c e h a n n e l
s b e t w e e n t h e m i c r o s P o r e s
,
t h e m o v e m e n t o f v a r l
-
o u s o r g a n e l l s fr o m o n e m i e
r o s P o r e t o t h e n e ig h b o u r i n g m i e r o s P o r e s t h r o u g h t h e c h a n n e l s
e a n b e e n s e e n
.
T h e Ph r a g m o P la
s t fo rm
e d i n t e lo P h a s e o f t h e if r s t m ic r o s P o r i e m i t o s i
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-
t e n d e d c e n t r i fu g a lly u n t i l i t e o n n e e t e d w i th th e w a l l o f t h e P o l l e n g r a i n
.
A n e w e e l l w a ll w a s
t h e n fo r m e d t o s eP a
r a t e t h e ge n e r a it v e a n d v e g e r a t iv e e e ll
.
B y u n e gu
a l cy t o k i n e s i s t h e fo
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-
m e r w a s s m a l l a n d t h e l a t t e r l a r g e
.
I n e a r ly d e v e lo P m e n t a l
s t a g e o f th e m a le g a m e t
o P h y t e
,
t h e o r g a n e ll s i n e y t o P la sm o f th e v e g e t a t i v e ce l l a n d g e n e r a t i v e c e ll w e r e s im i l a r
,
i n e l u d i n g
m i t o c h
o n d r i a
,
d i e t y o s o m e s
,
r e t i e u lum
a n d r ib o s o m
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.
I n t h e fu r t h e r d e v e lo P m e n t a l s t a g e
o f t h e m a l
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第 2期 徐正尧等 :黑节草雄配子体成的超微结构研究
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毕业生优秀论文摘要
易门铜矿的开发及对环境的污染 , 地球科学系 8 7 届学生 马
丽霞 , 指导教师 易琦
获奖等级 : 校级优秀论文
摘要 易门铜矿是一个开采历史悠久的名矿 . 笔者在调查大量材料的基础上 , 详细介
绍 了易门铜矿的历史 , 矿区分布 , 地理环境 , 人 口 , 矿区铜矿储量等基本情况和矿区的建
设情况 . 易门铜矿在 6 0 年代建成第一个采 、 选联合企业 , 80 年代初建成铜的第二个采 、
选联合企业和钻的采 、 选联合企业 , 其中木奔选厂和狮子山分矿 , 选厂 19 83 年生产精铜
矿分别为 2 8 7 47 . 4 吨和 4 2 661 5 吨 , 羊街冶炼厂 19 84 年产精制氧化钻 19 . 138 吨 , 蔡酸钻
30 吨 , 结晶硫酸镍 35 2 5 吨 . 易门铜矿探明金属铜累计储量为 81 . 1 万吨 , 现尚有 36 . 14 万
吨还待开采 , 估计还有 10 一 18 年的开采时间 . 易门酮矿的开采还具有相当大的潜力 . 笔
者在说明易门铜矿的开发前景的同时 , 特别阐述了矿区开发对周围环境的严重破坏 , 尤其
是木奔选厂 , 由于没有建设尾矿废水处理设施 , 严重污染了绿汁江水及 9 3 5 0 亩田地 , 使
土地碱化 , 粮食减产 , 导致生态环境 日益恶化 , 给人民生产 , 健康带来了严重危害 . 针
对这种情况 , 易门铜矿及有关部门采取积极措施 , 以减少和防止污染 , 发展林业 , 改善农
作物品种几方面人手 , 努力使 自然环境处于平衡稳定的发展 .
(邻联青 摘 )
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