全 文 ：兰 州 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) , 1 9 9 4 , 3 0 ( 3 ) : 1 2 2~ 1 2 6
JO U R N A L O F L A N Z HO U U N IV E R S I T Y (N a t u r a l cS i
e n e e s )
金针菜的大饱子发生及雌配子体发育
郝 建 华 李 师 翁
(庆阳师范高等专科学校生物学系 ,甘肃西峰 , 745 。。 0)
摘 要 金针菜的抱原细胞在花蕾长 0 . 5 c m 左右时形成 ,抱原细胞直接发育为大泡子母细胞 .
胚珠薄珠心 ,萝型胚囊 . 开花前 ,胚囊的变化是 : 卵细胞中具很多大淀粉粒 ,卵细胞和助细胞的合点
端壁未完全消失 ;助细胞的丝状器在不同发育时期形态及大小不同 .极核融合为次生核 ;反足细胞
较早退化 . 对大抱子发生期间拼胀质壁的动态变化及胚囊发育中液泡的变化等进行不探讨 .
关键词 金针菜 , 大抱子 , 胚囊
中图法分类号 Q 94 · 4
金针菜又名黄花菜 ,为著名干菜 . 在自然条件下 ,金针菜以根状茎进行繁殖 ,从而使它的产
量受到极大限制 , 品质逐步退化 ; 除野金针等极少数品种外 , 马莲黄花等许多金针菜不结实 ,为
育种造成困难 . 有关置草属的有性生殖研究国内尚无详细报道 , 国外 S a ot 对大花营草 (H e m e -
or ca l’ : m id d o d o动力进行了胚囊形成中的组织化学研究 l[] , K u r a n 对黄花置草 ( H . 刀a va )大
泡子发生过程中脱胀质壁进行了观察 lj[ . 本文对金针菜的大抱子发生及雌配子体发育进行 了
较为详细地研究 , 以期为育种工作和生物生殖学提供基础资料 .
1 材料和方法
供试材料为本地品种— 马莲黄花 , 栽植于本校生物园 . 自 1 9 9 2年 5一 7月 , 取各级分枝上花蕾 , 以花蕾长度为依据 ,从 0 . 5 c m 左右开始 , 每增加 0 . 5 o m 为一组 ,直到开花前 ,花蕾长达 .4
5 。 m 时的 9组材料分 别进行固定 . 固定液为 F A A ,按一般石蜡法制作切片 ,切片厚 6 拼m ,用艾
氏苏木精整染 , P A S 反应鉴定多糖 ,氯化汞— 嗅酚蓝法试验蛋白质 ,苯胺蓝诱导荧光观察脱肌质的变化 . 全部观察及摄影均在 Ol y m uP s 显微镜下进行 .
2 观察结果
2
.
1 大抱子发生
金针菜子房 3室 , 中轴胎座 , 胚珠多数 ,倒生 . 泡原细胞在花蕾长 0 . 5 。 m 左右时形成 , 位于
珠心顶端表皮下面 . 当外珠被的突起形成时 , 抱原细胞的染色质凝聚〔图版 I , 1〕 , 直接发育为
大抱子母细胞 . 大抱子母细胞经较长时期发育 ,在此期间 , 内 、 外珠被形成并包裹着珠心共同组
成珠孔【图版 I , 2〕. 大饱子母细胞在珠孔端与珠心表皮相邻 ,成为典型的薄珠心胚珠 ,经二分
体阶段而形成直线型排列的四分体 [图版 I , 3 、 4 、 5〕. 在大泡子四分体形成过程中 , 两个二分体
的分裂活动不同步 ,近珠孔端的分裂较迟 〔图版 1 , 4〕. 大抱子四分体中 ,近合点端的一个细胞
本文 1 9 9 3年一l 月 2 6 日收到 .
DOI : 10. 13885 /j . i ssn. 0455 -2059. 1994. 03. 025
3期 郝建华等 : 金针菜的大饱子发生及雌配子体发育 1 2 3
核大 . 细胞质稠密 , 为功能大抱子 [图版 I , 5〕 ,其余 3个渐次退化消失 .
对大袍子形成过程中的拼服质变化观察表明 : 脱服质首先 出现在大袍子母细胞合点端的
壁 [图版 I , 7〕 ,后经侧壁向珠孔端壁延伸 ; 在减数分裂前 ,合点端的拼服质壁消失 ,继而为侧壁
和珠孔端壁 . 因此 , 在线型排列的四分体中仅有中央 3道强烈荧光 ,珠孔端和合点端壁则缺少拼
胀质壁 〔图版 I , 6」.
2
.
2 雌配子体的形成
功能大饱子的体积增大 ,在合点端和珠孔端各出现一个液泡 ,其 中合 点端的液泡稍大 , 此
时功能大抱子便发育为单核胚囊 , 四分体中的其余 3个细胞 尚未完全解体【图版 I ,司 . 单核胚
囊中的核经过 3次有丝分裂 , 分别形成二核 、 四核和八核胚囊 [图版 I , 9 、 1 0 、 1 1 ] ,二核和四核胚
囊中除其中央大液泡外 ,合点端液泡亦存在 . 八核胚囊中 ,合点端液泡消失 ,珠孔端和合点端各
有一核向中央靠拢而形成两极核〔图版 I , 1 1 、 12 ) ,珠孔端的三核构成三细胞的卵器 , 合点端的
三核形成 3个反足细胞 ,八核七细胞胚囊到此建成 [图版 I , 1 2〕. 胚囊的发育为萝型 .
2
.
3 雌配子体的进一步发育
当花蕾长 3 . 5 。 m 至开花前 ,胚囊中各个细胞经历了以下变化 :
2
.
3
.
1 助细胞 细胞幼小时 ,细胞质稠密 ,细胞中无大液泡 〔图版 I , 18 〕 ,从图中可看出 : 一助
细胞的核位于珠孔端 , 另一助细胞的核们于合点端 . 随着胚囊的发育 ,该助细胞合点端出现一
个大液泡 ,核遂位于珠孔端 [图版 I , 1 4〕. 并且 , 此时的合点端有极薄的 、 对 P A S 反应呈阳性的
细胞壁存在 . 助细胞珠孔端的丝状器极为明显 ,对 P A S 反应强烈 . 幼小助细胞的丝状边缘有不
规则内突 〔图版 I , 1 8〕 ,发育 中期时 (花蕾长 3 . 5 C m 左右时 )边缘呈纤丝状 [图版 I , 2 0] , 此时
丝状器外观形态较大 ,后期时 (蕾长4 。 m 及 4 . 5 o m 时 )则呈楔形【图版 I , 1 9 ) ,退化助细胞中仍
为 楔形 【图版 I , 1 6 j . 组织化学鉴定表 明 : 除丝状器对 P A S 反应强烈外 ,助细胞的细胞质对
P A S 和蛋白质反应均成阴性 ,这说明助细胞体中不含有淀粉和蛋白质颗粒 . 开花前 ,近珠柄 一
侧的助细胞退化 ,与向 日葵 (万己zi a , : t l u : a , : , : u : )和大麦中相同 [ ,〕 .
2
.
3
.
2 卵细 胞 卵细胞幼小时细胞核大 ,细胞质稠蜜【图版 I , 巧〕. 在整个发育过程中 , 细胞
核始终位于合点端 . 开花前 ,卵细胞的合点端亦有较薄对 、 多糖物质构成的细胞壁 〔图版 l , 1 6〕
阎华等对向 日葵开花前后胚囊的超微结构研究表明 ,卵细胞和助细胞的细胞壁在开花前一天
是完全的 , 以便为保证各成员细胞的分化具备必须的条件 z[] . 金针菜开花前的情形亦是如此
开花前 , 卵细胞核周 围的细胞质中逐步积累许多大淀粉粒【图版 I , 1 7〕 ,珠孔端大液泡变为分
散的小液泡 .
2
.
3
.
3 中央细 胞 中央细胞的两极核靠近 , 很长时期内不融合【图版 I , 14 , 1 7〕 ,后融合为次
生核 . 细胞质中具大液泡 ,但无显著的淀粉和蛋白质颗粒「图版 I , 1 7〕.
2
.
3
.
4 反足细 胞 在胚囊发育早期形成的 3个反足细胞 , 很快退化 ,成为一团核 、 质不易区分 ,
对黄木精染色反应强烈的结构〔图版 I , 1 3〕. 用氯化汞— 澳酚蓝试验结果表明 . 这一团结构呈强烈的阳性反应 , 说明退化反足细胞中蛋 白质含量很高 .
本研究表 明 , 马莲黄花的雌蕊发育正常 ,胚囊在开花前已基本发育成熟 ,本品种不结实的
原因与雌蕊关系不大 . 通过对其雄蕊发育的初步观察已表 明其花粉粒有败育现象 .
3 讨论
3期 郝建华等 : 金针菜的大饱子发生及雌配子体发育 1 2 3
核大 . 细胞质稠密 , 为功能大抱子 [图版 I , 5〕 ,其余 3个渐次退化消失 .
对大袍子形成过程中的拼服质变化观察表明 : 脱服质首先 出现在大袍子母细胞合点端的
壁 [图版 I , 7〕 ,后经侧壁向珠孔端壁延伸 ; 在减数分裂前 ,合点端的拼服质壁消失 ,继而为侧壁
和珠孔端壁 . 因此 , 在线型排列的四分体中仅有中央 3道强烈荧光 ,珠孔端和合点端壁则缺少拼
胀质壁 〔图版 I , 6」.
2
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2 雌配子体的形成
功能大饱子的体积增大 ,在合点端和珠孔端各出现一个液泡 ,其 中合 点端的液泡稍大 , 此
时功能大抱子便发育为单核胚囊 , 四分体中的其余 3个细胞 尚未完全解体【图版 I ,司 . 单核胚
囊中的核经过 3次有丝分裂 , 分别形成二核 、 四核和八核胚囊 [图版 I , 9 、 1 0 、 1 1 ] ,二核和四核胚
囊中除其中央大液泡外 ,合点端液泡亦存在 . 八核胚囊中 ,合点端液泡消失 ,珠孔端和合点端各
有一核向中央靠拢而形成两极核〔图版 I , 1 1 、 12 ) ,珠孔端的三核构成三细胞的卵器 , 合点端的
三核形成 3个反足细胞 ,八核七细胞胚囊到此建成 [图版 I , 1 2〕. 胚囊的发育为萝型 .
2
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3 雌配子体的进一步发育
当花蕾长 3 . 5 。 m 至开花前 ,胚囊中各个细胞经历了以下变化 :
2
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3
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1 助细胞 细胞幼小时 ,细胞质稠密 ,细胞中无大液泡 〔图版 I , 18 〕 ,从图中可看出 : 一助
细胞的核位于珠孔端 , 另一助细胞的核们于合点端 . 随着胚囊的发育 ,该助细胞合点端出现一
个大液泡 ,核遂位于珠孔端 [图版 I , 1 4〕. 并且 , 此时的合点端有极薄的 、 对 P A S 反应呈阳性的
细胞壁存在 . 助细胞珠孔端的丝状器极为明显 ,对 P A S 反应强烈 . 幼小助细胞的丝状边缘有不
规则内突 〔图版 I , 1 8〕 ,发育 中期时 (花蕾长 3 . 5 C m 左右时 )边缘呈纤丝状 [图版 I , 2 0] , 此时
丝状器外观形态较大 ,后期时 (蕾长4 。 m 及 4 . 5 o m 时 )则呈楔形【图版 I , 1 9 ) ,退化助细胞中仍
为 楔形 【图版 I , 1 6 j . 组织化学鉴定表 明 : 除丝状器对 P A S 反应强烈外 ,助细胞的细胞质对
P A S 和蛋白质反应均成阴性 ,这说明助细胞体中不含有淀粉和蛋白质颗粒 . 开花前 ,近珠柄 一
侧的助细胞退化 ,与向 日葵 (万己zi a , : t l u : a , : , : u : )和大麦中相同 [ ,〕 .
2
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3
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2 卵细 胞 卵细胞幼小时细胞核大 ,细胞质稠蜜【图版 I , 巧〕. 在整个发育过程中 , 细胞
核始终位于合点端 . 开花前 ,卵细胞的合点端亦有较薄对 、 多糖物质构成的细胞壁 〔图版 l , 1 6〕
阎华等对向 日葵开花前后胚囊的超微结构研究表明 ,卵细胞和助细胞的细胞壁在开花前一天
是完全的 , 以便为保证各成员细胞的分化具备必须的条件 z[] . 金针菜开花前的情形亦是如此
开花前 , 卵细胞核周 围的细胞质中逐步积累许多大淀粉粒【图版 I , 1 7〕 ,珠孔端大液泡变为分
散的小液泡 .
2
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3
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3 中央细 胞 中央细胞的两极核靠近 , 很长时期内不融合【图版 I , 14 , 1 7〕 ,后融合为次
生核 . 细胞质中具大液泡 ,但无显著的淀粉和蛋白质颗粒「图版 I , 1 7〕.
2
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3
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4 反足细 胞 在胚囊发育早期形成的 3个反足细胞 , 很快退化 ,成为一团核 、 质不易区分 ,
对黄木精染色反应强烈的结构〔图版 I , 1 3〕. 用氯化汞— 澳酚蓝试验结果表明 . 这一团结构呈强烈的阳性反应 , 说明退化反足细胞中蛋 白质含量很高 .
本研究表 明 , 马莲黄花的雌蕊发育正常 ,胚囊在开花前已基本发育成熟 ,本品种不结实的
原因与雌蕊关系不大 . 通过对其雄蕊发育的初步观察已表 明其花粉粒有败育现象 .
3 讨论
3期 郝建华等 : 金针菜的大袍子发生及雌配子体发育 12 5
图 版 说 明
(黄花菜的子房横切面 ,均为珠孔端向下 ) .
1
. 抱原细胞 . 2一 4 . 大抱子母细胞减数分裂 , 2 . 前期 I , 3 . 后期 1 . 4 . 末期 l (合点端 ) ,后期 I
(珠孔端 ) . 5 . 四分体 ,合点端为功能大抱子 . 6一 7 . 苯胺蓝诱导的荧光显微照片 , 6 . 四分体横壁上中央三
道荧光 , 7 . 大抱子母细胞合点端出现拼服质壁 . 8 . 单核胚囊时期 ,珠孔端和合点端各有一个液泡 . 9一
10
. 二核胚囊和 四核胚囊 , 中央大液泡和合点端液泡均存在 . n . 八核胚囊 ,示两极核位移 . 12 . 七细胞胚
囊 ,另一反足细胞未切上 ,左侧极核核仁未切上 . 13 . 成熟胚囊 ,示 反足细胞退化 . 14 . 两助细胞及两极核 ,
示助细胞合点端的对 P A S 反应呈 阳性的细胞壁 . 15 幼小胞卵细胞 . 16 . 花蕾长 4 . 5 。 m 的梦片 , 示成熟
卵细胞合点端的对 P A S 反应呈阳性的细胞壁及两助细胞 ,其中近珠柄一侧的一个助细胞己退化 .
1 7
. 花蕾长 4 c m 时的切片 , 示具两极核的中央细胞及卵细胞 , 卵细胞核周围的细胞质中有许多大淀粉粒 ,下面
一极核未照全 . 18 . 卵器 ,示两助细胞的具不规则内突的丝状器 . 19 . 花蕾长 4 C m 时的切片 , 示助细胞及其
楔形丝状器 . 20 . 花蕾长 3 . s c m 时的切片 , 示 助细胞及其边缘呈纤丝形的丝状器 . 1一2 , 8 , 18 一 20 x
5 1 2
.
3一 7 , 1 0一 1 3 X 5 5 4 . 9 X 3 8 3 . 1 4 X 7 0 3 . 1 5一 1 6 X 1 0 4 0 . 1 7 X 1 2 8 7 .
.3 1 关于大抱子发生过程中脐服质壁
根据 K u r an 对黄花置草大饱子发生过程中脱服质壁的观察 ,黄花置草的二分体和四分体
的横壁上具强烈荧光 ,合点端和珠孔端壁以及侧壁上的脱肌质消失 2j[ , R od ik e w ic z 对被子植物
14 科 、 43 种植物的大抱子发生过程中拼肌质壁的研究中提及置草 (万` m er oc al ils fu lva ) 的横壁
和侧壁上均具强烈荧光 [’j . 金针菜的脱胀质壁在二分体和四分体时期与黄花营草相同 . 对以上
3个同属异种植物的拼肌质壁的比较 ,给予我们两点启示 : ( 1) 同属植物中 ,因种的不同拼服质
壁在侧壁上的表现可能是不同的 , ( 2) 拼胀质是一种迅速进行聚合和解聚的高度活性物质 ,发
育时期不同 ,观察结果不同 . 如同瓣草 ( aL ur e, : t l’a lon g价~ )的合点端壁 ,从减数分烈前期 I
的 中段— 前期 I 的后段或中期 I 一四分体早期一四分体晚期的期间内 , 脐肌质壁发生了强一弱一强一弱的变化过程 [’] . 本文观察也表明壁各部分脱胀质的有无随发育时期而不同 . 因
此 ,在对拼眠质壁进行观察时 , 确定其发育时期极为重要 .
.3 2 关于胚囊发育中液泡的变化
通常认为 ,功能大抱子首先发生体积的增大 , 与此同时出现液泡 , 一般珠孔端液泡较大 . 从
单核胚囊到二核胚囊时期 ,液泡的变化有三种情形 ,其中之一是中央大液泡和合点端液泡均存
在 , 如 tS iP a el m er i 小麦 、 三粒小麦 、合子与糜子 .s[ `〕 . 金针菜的单核胚囊中 ,合点端液泡稍大 ,
向二核胚囊发育中 ,珠孔端液泡迅速增大 ,成为中央大液泡 ,此时合点端液泡亦存在 ,与上述几
种植物的情形相同 , 并且此种情形延续至四核胚囊时期 ,珠孔端液泡的迅速增大 ,指示着核端
是胚囊发育 中进行扩大的最适宜位置 ,这可能与珠孔端机械阻力较小有关 ,也许 由更复杂的极
性等因素决定 ,液 泡的位置仅是胚囊极性 的指征闭 . 目前对胚囊发育中关于极性的研究还很
少 ,有待于进一步探讨 .
.3 3 关于助细胞丝状器
丝状器的形状在种间变化很大 ,呈楔形 、 花瓶形 、 球形 、 纤丝形或其它各种折叠的形状 . 金
针菜中观察到不同发育时期助细胞丝状器的形态和大小是不同的 ,从幼小助细胞至退化助细
胞时期 ,分别 呈现边缘内突形 、 边缘纤丝形至楔形 , 且纤丝形时期外观较大 . S a ot 对大花首草
和其它学者在不带兰属 (V训 d a) . 棉花 、 算属 ( aC sP el la )等 (据 aS t o) 的研究表明 ,丝状器是 由多
糖物质以纤丝形式逐步积累而成的 . 因此 ,对丝状器形状的确定应当与助细胞发育的时期相联
1 2 6 兰 州 大 学 学 报 ( 自然 科 学 版 ) 3 0卷
系 , 同时还需多观察一些切片 . 金针菜丝状器的形态及大小的变化与代谢旺盛的助细胞之间有
何联系 ,对助细胞的营养吸收和转运或合成和分泌等功能有何影响 , 尚待深入研究 .
本文承 蒙金芝兰教授和王耀芝教授修改审阅 , 敬致谢忱 .
参 考 文 献
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阎华 ,杨弘远 . 向日葵胚囊的超微结构和 “ 雌性生殖单位 ” 问题 · 植物学报 , 1” 。 , 3 2 ( 3 ) : 1 “ ~ 171
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金芝兰 ,张松林 . 糜子的大小抱子发生和雌雄配子体发育 . 西北师范大学学报 (自然科学版 ) , 1” 1 , 27 (3 ) :
6 2~ 4 7
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T h e m o r P h o l o g y a n d’ s i z e o f t h e f i l if o r m a P P a r a t u s
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T w o p o l a r n u e l e i f u s e i n t o a s e e o n d a r y
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