全 文 ：福建农业学报 1 9 ( 3) : 1 8 5 ~ 1 8 8 , 2 0 0 4
尸州址a 二 oJ “ 。 a Z of A g 八 c“ lut ar l S c ien ces 文章编号
: 1 0 0 8一 0 3 8 4 ( 2 0 0 4 ) 0 3一 0 1 8 5一 0 4
人心果雄配子体发育的研究
章 宁 , 苏明华 , 林清洪 , 刘福平
(福建省亚热带植物研究所 , 福建 厦门 3 6 1 0 0 6)
摘 要 : 人心果花药由表皮 (1 层 ) 、 药室内壁 (1 层 ) 、 中层 (4 层 ) 、 绒毡层 (1 层 ) 和造泡子细胞组成 , 药壁发
育双子叶型 , 花药四室 。 雄配子体发育经由小泡子母细胞减数分裂形成四分体 , 该四分体胞质分裂为同时型 , 四
分体排列为四面体型 , 小抱子再经有丝分裂形成 2一细胞花粉 , 成熟花粉为 2一核花粉 。 花药壁层的变化是表皮在单
核小抱子产生期消失 , 中层在四分体时消失 , 药室内壁在单核小抱子期径向延长成柱状纤维层 ; 绒毡层在四分体
期开始解体 , 为单核腺质绒毡层 。 花粉活力测定表明 95 . 02 %有活力 ; 人工萌发实验表明花粉萌发率很低 ; 同时观
察花粉在柱头上自然萌发 。
关锐词 : 人心果 ; 雄配子体 ; 胚胎发育
中图分类号 : Q 942 . 4 ; 5 6 6 7 . 9 文献标识码 : A
S t u d i e s o n m a l e g a m e t o P h y t e d e v e l o P m e n t o f M a n i l k a t a z aP
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A加企ar e t : T h e a n t h e r of M 曲n i lk a at z aP o at ( L ) R o y a n e o n s is t s o f e p i d e r m is ( o n e la y e r ) , e n d o t h e e iu m ( o n e l a y e r ) ,
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, t a p e t u m ( o n
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.
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K e y w o r d s : 材“ n i lk a t a z aP o t a ( L ) R o y o n ; M a le g a m e t o p h y t e ; Em b r y o n ie d e v e l o Pm e n t
人心果材口 n i z无a t a : 即 o t a ( L ) R o y e n 属山榄科 ,
原产美州热带 , 我国云南 、 广西 、 广东 、 湖南 、 福
建 、 台湾等地多有栽培 。 树冠圆形或塔形 , 树姿壮
健优美 , 宜作庭园风景树 ; 树皮含乳状胶 , 为生产
香 口胶的主要原料 ; 浆果果肉香甜 、 营养丰富 , 可
补充人体所需的能量 、 矿质元素及维生素 C 。 另外 ,
人心果还可入药 , 将人心果置于溶化的奶油中 , 可
防治肝气不和及热病 ,种子用作轻泻剂和利尿剂 ,树
皮可用作强壮剂和解热剂 。 人心果胚胎发育尚未见
研究报道 , 笔者对人心果雄配子体发育及花粉活力
进行观察和测定 , 为其胚胎发育及遗传育种提供理
论依据 。
1 材料与方法
供试材料取 自福建省亚热带植物研究所内 。 取
不同大小的花蕾 ,从花蕾中取出花药 , F A A 固定 。采
用石蜡切片法 , 切片厚度 10 拜m , 采用铁矾一苏木精
染色 , 并制成永久封片 [`〕。 在 O ly m p u s 一BM F 显微镜
下观察并照相 。
花粉活力测定 : 采用 12一K l 染色 , 统计 1 0 0 粒
花粉中被染色的花粉数 , 花粉活力 ( % ) 一 (被染
色的花粉数 /统计的花粉数 ) X 1 0 。
收稿日期 : 2 0 0 3一 2 0一 2 4 初稿 , 2 0 0 4一 0 2一 20 修改稿
作者简介 : 章宁 ( 1 9 6 4一 ) , 男 , 副研究员 , 从事植物遗传育种研究 .
8 1 6 福建农业 学报 第1 9 卷
人工花粉萌发测定 :取成熟花粉 , 放入凹面载
玻片中 , 培养基成分为 10 %蔗糖溶液加 0 . 01 %硼
酸 , 25 ℃悬滴培养 , 隔 24 h 观察花粉萌发情况阁 。
花粉自然授粉观察 : 取 自然授粉的柱头 , 用苏
木精染色后压片 , 在 Ol y m p us 一 BM F 显微镜下观察
并照相 。
2 结果与分析
.2 1 花药形成期
当花蕾长宽均为 5 m m 时 , 为花药形成期 。 花药
由表皮 l( 层 ) 、 药室内壁 (1 层 ) 、 中层 (4 层 ) 、 绒
毡层 (1 层 ) 和造抱细胞组成 (图 1一 1 ) , 药隔由维管
束和薄壁细胞组成 , 花药 4 室 , 药壁发育为双子叶
型 。 表皮细胞大 , 呈长方形 , 排列整齐 ; 药室内壁
细胞大小与表皮细胞相当 ; 中层细胞较小 , 呈扁长
方形 ; 绒毡层细胞大 , 呈径向长方形 , 内有明显大
的细胞核 , 为同型细胞层包围在造抱细胞周围 ; 次
生造抱细胞大 , 呈多边形 , 细胞核大 , 有明显的核
仁 , 细胞质浓厚 (图 1一 2) 。
.2 2 四分体形成期
当花蕾长宽均为 6 m m 时 , 为花粉母细胞分裂
产生四分体期 , 由次生造抱细胞转变来的花粉母细
胞 , 细胞体积明显增大 , 细胞质浓厚 , 外面由拼服
质包围 (图 1一 4) , 不久进行减数分裂 , 从图中可观
察到进行胞质分裂的花粉母细胞 (图 1一 5) 和分裂完
成的四分体 (图 1一 6 ) , 表明四分体胞质分裂为同时
型 , 四分体排列方式为四面体型 。 此期花药壁层的
变化是表皮细胞开始皱缩 ; 中层消失 , 只留下痕迹 ;
绒毡层开始解体 , 细胞为单核 (图 1一 3) 。 由于未观
察到绒毡层细胞原生质团溢出进入花粉束 , 因此 ,认
为属单核腺质绒毡层 。
2
.
3 单核小抱子及雄配子的产生期
当花蕾长宽均为 6 . 5 m m 时 , 为单核小抱子和
雄配子形成期 。 当小抱子从四分体释放后体积迅速
增大 , 在单核初期 , 细胞核位于中央 , 周围有浓厚
的细胞质 (图 1一 8) ; 随着体积的增大 , 小抱子的细
胞质发生液泡化 , 在一侧形成一个大液泡 , 核随着
从中央移到细胞一侧 (图 1一 9 ) ; 不久小抱子进行有
丝分裂形成一个大的营养细胞和小的生殖细胞 (图
1
一
1 0)
。 此时花药壁层的变化是表皮消失 , 仅留下痕
迹 , 绒毡层消失 、 药室内壁径向延长形成柱状纤维
层 ; 药隔细胞紊乱 (图 1一 7) 。
2
.
4 花药成熟期
当花蕾长宽分别为 8 m m 和 7 m m 时 , 为花药
成熟期 。 药室内壁开裂 , 花粉溢出 , 药隔细胞紊乱
(图 1一 1 1 ) 。 成熟花粉圆形 、 大小约 2 9 . 5 2 拜m , 有 4
个萌发孔 、 2 层壁 ; 细胞中有明显的大的营养核和小
的生殖核 , 细胞质浓厚 , 为 2 一核花粉 (图 1一 12 ) 。
2
.
5 花粉活力和花粉人工萌发测定
对成熟花粉活力测定表明 : 花粉用 I : 一 K l 染色 ,
统计 10 个视野 1 0 0 粒花粉 , 其活力为 95 . 02 % , 没
有活力的花粉主要为败育花粉 , 呈皱缩状 , 细胞不
饱满 (图 1一 1 4) 。 对干贮存 4 d 以上的花粉活力进行
测定 , 基本上失去活力 , 说明人心果花粉寿命较短 ,
从图 1一 13 可见有活力的花粉和失活的花粉 。
花粉人工萌发测定 : 把成熟花粉培养在含 10 %
蔗糖和 0 . 01 %硼酸液培养基中 , 每隔 24 h 观察 1
次 , 共 s d , 结果表明 : 人心果花粉在人工培养液中
萌发率很低 , 仅有极少数花粉萌发 , 花粉萌发大多
是单孔的 (图 1一 1 5) , 但也有少数 2 孔和 3 孔萌发
(图 1一 1 6 、 1一 1 7 ) , 同时观察到细胞内含物移至花粉
管 (图 1一 1 8 ) , 以及观察到生殖细胞正进行有丝分裂
(图 1一 1 9) , 对培养在 10 写蔗糖 + 0 . 01 %硼酸液中 8
d 的花粉活力进行测定 , 尚有 92 . 38 %的花粉有活
力 。
2
.
6 花粉自然授粉观察
取自然授粉的柱头进行观察 , 发现很多花粉粘
在柱头上 , 有的花粉在柱头上萌发 (图 1一 2 0) , 还观
察到在柱头上有很多花粉管 (图 1一 2 1 ) 。 花粉在柱头
上萌发有两种状态 : 一种是湿润型 , 另一种是干燥
型 。 湿润柱头在传粉时有溢出物 , 它为花粉萌发提
供必需的基质 , 干燥型柱头在传粉时不产生分泌
物阁 。 观察表明 ,人心果在传粉时 ,柱头上有分泌物 ,
与烟草 、 矮牵牛和百合等一样属于湿润型 。 花柱的
结构主要有开放型 (中空的 ) 和闭合型 (实心的 ) 两
种形式 , 开放型的花柱具有宽阔或窄的花柱道 , 见
于婴栗科 、 马兜铃科 、 石楠科和百合科等植物 ; 而
闭合型的花柱中则没有中空的花柱道闭 。 观察表明
人心果花柱为实心的 。 因此 , 认为人心果花柱属闭
合型 。
第 3期 章 宁等 : 人心果雄配子体发育的研究 18 7
图 1人心果花药 、 花粉不同发育期显徽结构
Fig
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1 Mio e r
一s tr uc tr uo e f a n the r a n d Po l le no f材 a ni l ka ta z叮po a t( L) Ro O y“ a tdi f介e r n亡 de ve lo Pme n ts tage s
注 : 1. 示花药形成期x 0 14 , 2 . 放大的花药 , 示表皮 (l 层 ) 、 中层 (4 层 ) 、 绒毡层 (1 层 ) 和次生造抱细胞 x Zo 7 ; 3 . 花粉母细胞期 ,
示表皮、 药室内壁 、 中层消失 、 绒毡层 x 10 4 ; 4 . 示由拼服质包围的花粉母细胞 x 5 1 8 , 5 . 示正进行胞质分裂的花粉母细胞 火 5 18 ; 6 . 示 四
分体 X 5 18 , 7 . 单核小抱子及雄配子产生期的花药 , 示柱状纤维层及表皮消失 x 52 ; 8 . 示单核小抱子初期 (尸 ) 冰 5 18 ; 9 . 示单核小抱子
后期 〔尸 ) x 5 18 ; 1 0 . 示营养细胞和生殖细胞 (尸 ) x 5 18 ; 1 . 成熟花药 , 示柱状纤维层开裂 (尸 ) x 104 ; 12 . 成熟花粉 , 示营养核和
生殖核 (尸 ) x 51 8 ; 13 . 示有活力的花粉和失活的花粉 (尸 ) x Z o 7 , 14 . 示败育花粉 (尸 ) x 2 07 , 1 5 . 示单孔花粉萌发 (尸 ) x 207 ; 16 .
示 双孔花粉萌发 (厂 ) x 2 07 ; 17 . 示多孔花粉萌发 (尸 ) x 204 ; 18 . 示花粉内含物移至花粉管 (尸 ) x 2 07 ; 19 . 示生殖核有丝分裂
(尸 ) x 2 0 7 , 2 0 . 示花粉在柱头萌发 x l o 4 ; 2 1 . 示柱头上很多花粉管 x l o 4 .
1 8 8 福建农业学报 第 1 9卷
3 讨 论
本研究表明 ,人心果雄配子体发育过程特征 : 人
心果花药形成由表皮 (1 层 ) 、 药室 内壁 (1 层 ) 、 中
层 (4 层 ) 、 绒毡层 (l 层 ) 和造抱细胞组成 , 药壁
发育双子叶型 。小抱子母细胞减数分裂形成四分体 ,
四分体胞质分裂为同时型 , 排列为四面体型 , 成熟
花粉为 2一核花粉 。 成熟花粉活力达 95 . 02 % , 但千贮
存 4 d 后活力基本消失 。 对人心果绒毡层观察发现
绒毡层细胞发育始终为单核 , 而在大多数植物中绒
毡层的细胞常常变为双核和多核 ; 且人心果绒毡层
细胞比其它植物较早解体 , 观察在花粉母细胞期开
始解体 , 四分体期消失 , 一般植物在单核期后才开
始解体和消失 。花粉人工萌发在许多植物中如花生 、
黑麦 、 白花百合 、 甜菜等都可正常萌发 aj[ , 但对人心
果花粉人工萌发培养 , 发现极少花粉萌发 , 只有在
自然授粉时才大量萌发 , 这与棉花在离体条件下不
萌发相似阁 , 并不是由于花粉失去活力 。 据报道 , 花
粉与雌蕊组织间有识别反应 , 其识别过程决定于花
粉壁中蛋白质和柱头乳突细胞表面的蛋白质 。 当花
粉落到柱头上以后 , 几秒钟之内 , 即由花粉粒外壁
释放蛋白质 ,与柱头上的蛋白质膜角质层相互作用 ,
从而决定以后的一系列代谢过程 。 如果二者是亲和
的 , 随后由花粉壁释放出来的角质酶前体被柱头蛋
白质膜所活化 ,蛋白质薄膜内侧的角质层被溶解 ,花
粉管得 以进入柱头 。 如果两者是不亲和的 , 柱头乳
状突起即产生拼服质 , 阻碍花粉管的进入 , 产生排
斥反应闭 。 由此推测人心果花粉人工萌发极少与其
与柱头分泌物相互识别有关 。
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