全 文 ：收稿日期:2010 -12-03
基金项目:四川省 “十一五 ”农作物育种攻关项目;四川省教育厅育种专项(08ZZ001)。
作者简介:张立峰(1983-),男 ,内蒙古赤峰人;硕士研究生 ,研究方向:经济和特用作物遗传育种;E-mail:zhlf 1983@ 163.com。
通讯作者:佘跃辉(1958-),女 ,重庆市璧山县人;教授,主要从事种子学教学和大豆遗传育种研究;E-mail:syuehui@sina.com。
两型豆种子发育的解剖学研究
张立峰 , 　佘跃辉
(四川农业大学农学院 , 　四川 雅安 625014)
摘要:两型豆为豆科野生物种 , 对大豆育种和植物发育生物学研究具有重要价值。试验采用石蜡切片法进行了两型豆种
子发育的解剖学研究 ,结果表明:(1)胚珠在花后 12h完成受精;(2)花后 2d合子进行第 1次分裂 , 第 1次分裂为横分
裂 ,花后 4d形成原胚;(3)花后 24d, 原胚经过球形胚期 、心形胚期 、鱼雷胚期 ,发育为成熟胚;(4)胚乳发育为核型 , 成熟
种子为无胚乳种子;(5)外珠被发育为种皮 , 种皮细胞呈栅栏状且外被角质层 , 是造成三籽两型豆地上种子硬实的重要
原因之一。
关键词:　三籽两型豆;解剖;发育;种子
中图分类号:　S58　　　文献标志码:　A　　　文章编号:　1001-4705(2011)03-0053-04
AnatomicStudyontheSeedDevelopmentof
AmphicarpaeaedgeworthiBenth.
ZHANGLi-feng, SHEYue-hui
(AgronomyColege, SichuanAgriculturalUniversity, Ya anSichuan625014, China)
Abstract:AmphicarpaeaedgeworthiBenth.isawildspeciesofthelegume, withimportantvalueonthesoy-
beanbreedingandresearchsofplantdevelopmentalbiology.TheseeddevelopmentofAmphicarpaeaedgewor-
thiBenth.wereobservedusingparafinsectioningmethodbymicroscope.Theovulewasfertilizedandformed
thezygoteafterfloweringabout12 hours.Thezygotewastransferselydividedintoaterminalcelandabasal
celin2 daysafterflowering.Theproembryocontinuedceldivisioninverydirectionsformingglobularembryo
andthenheart-shapedembryo, inwhichthecotyledonsprimordiumbegantooccur.In24 daysafterflowering,
theembryodiferentiatedintomaturedembryothroughTropedo-shapedembryo(in16 daysafterflowering).
Theendospermcelbegantoformwhentheglobularproembryowasformed, andthedevelopmentoftheendo-
spermwasnucleartype.ThematureseedofAmphicarpaeaedgeworthiBenthistheseedwithoutendosperm.
Theouterintegumentdevelopedintotheseedcoat, andtheseedcoatcelswerethefencecelswithcorneum,
thatmightbeoneoftheimportantreasonsofhardseedsforAmphicarpaeaedgeworthiBenth.
Keywords:　AmphicarpaeaedgeworthiBenth.;anatomy;development;seed
　　三籽两型豆(AmphicarpaeaedgeworthiBenth.)属
豆科 ,蝶形花亚科 ,两型豆属 (AmphicarpaeaEliot)植
物 。该属内约有 10种 ,分布于东亚 、北美以及非洲东
南部等 ,我国分布有 3种:三籽两型豆 (A.edgeworthi
Benth.)、锈毛两型豆 (A.rufescens)和线苞两型豆
(A.linearischunetT.chen),主要分布于河北 、山东 、山
西 、陕西 、江苏 、安徽等省[ 1] 。三籽两型豆地上 、地下
都结种子 ,在植物发育生物学上有研究价值;其种子可
入药 ,医治妇科病;茎叶可作饲料 [ 2] ;两型豆种子含异
黄酮类化合物 ,具有抗氧化 、抗肿瘤 、抗炎 、抗菌等作
用 [ 3] 。目前 ,仅见到三籽两型豆种子萌发 [ 4 ～ 6] 、营养器
官解剖学[ 7] 、氨基酸含量 [ 8] 和种皮 、果皮 、花粉 、叶表
皮及花器官扫描电镜观察 [ 9 ～ 11]等报道 ,关于两型豆种
子发育方面的研究尚未见报道 。为此 ,本研究以原产
四川雅安地区的三籽两型豆为试验材料 ,对其种子发
育进行了观察研究 ,旨在了解三籽两型豆种子的形成
发育过程 ,为合理利用三籽两型豆资源及相关研究提
供理论依据 。
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研究报告　　张立峰 等:两型豆种子发育的解剖学研究
图版Ⅰ 　两型豆种胚和胚乳发育过程
注:A未受精的胚珠 ×20;B合子时期 ×20;C合子时期 ×20;D示二细胞原胚 ×20;E示球形胚早期 ×20;F示球形胚中期 ×20;G示球形胚晚
期具胚柄 ×20;H示心形胚期 ×20;I示鱼雷胚早期 ×20;J示鱼雷胚期 ×20;K示子叶形成初期 ×20;L示成熟胚期×10。
1　材料与方法
1.1　材　料
供试材料为三籽两型豆的地上种子 ,于 2008年采
自四川省雅安市老板山阴坡 , 2009年 3月种植于四川
农业大学教学实验农场 ,开花结荚期取样 。
1.2　方　法
试验于 2009年 10 ～ 11月进行 ,在两型豆盛花期 ,
选择处于同一时期开放的小花挂牌标记 ,第 1天每隔
4 h取样 1次 ,第 2天以后每天取样 1次。每次取小花
10个 ,用 FAA液固定 ,常规石蜡切片法制片 ,番红-固
绿重染 。切片厚度为 5μm。在 NikonTE2000显微镜
下观察并照相。
2　结果与分析
2.1　胚的发育
与大多数豆科植物的胚珠类型相同 ,两型豆的胚
珠为弯生胚珠(图版 Ⅰ -A)。开花后 12 h完成受精形
成合子(图版 Ⅰ -B),开花后 24 h合子明显增大(图版
Ⅰ -C)。开花后 2 d,合子进行第 1次横向分裂 ,形成具
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第 30卷　第 3期　2011年 3月　　　　　　 　　　　　种　子　(Seed)　　　　　 　　　　　　Vol.30　No.3　Mar.　2011
1个顶细胞和 1个基细胞的 2细胞原胚。近珠孔端的
为基细胞 ,远珠孔端的为顶细胞 ,顶细胞体积比基细胞
体积大(图Ⅰ版 -D)。开花后 5 d胚体增大为圆球形 ,
称为球形胚 ,进入球形胚早期(图版 Ⅰ -E),开花后 6
d,球形胚继续增大(图版 Ⅰ -F),开花后 8 d,球形胚增
长到最大 ,此时胚柄已经形成(图版Ⅰ -G)。开花后 10
d,球形胚进一步发育 ,组织开始分化 ,其顶端逐渐变得
较为扁平 ,并在其两侧形成两个对称的突起 -子叶原
基 ,胚逐渐成心形。此时胚柄完全退化(图版 Ⅰ -H)。
开花后 12 ～ 14 d,心形胚的两个子叶原基继续向上突
起 ,胚分化进入鱼雷形胚早期(图版 Ⅰ -I)。开花后 16
d,胚芽开始分化 ,鱼雷形胚形成 ,组织分化更明显(图
版 Ⅰ -J)。开花后 16 ～ 20 d,鱼雷形胚的两个子叶突起
进一步生长 ,形成了两片对称的子叶 ,胚芽原基明显突
起(图版 Ⅰ -K)。开花后 24 d,整个胚体进一步增大 ,
两片子叶已经充满整个胚囊 ,胚芽 、胚轴 、胚根都相应
长大 ,逐渐形成一个成熟胚(图版Ⅰ -L)。
2.2　胚乳的发育
在二细胞原胚期 ,两型豆的初生胚乳核即开始分
裂(图版 Ⅰ -D),形成胚乳游离核 ,紧贴于胚囊壁的一
薄层原生质中。球形胚中期 ,胚乳核增多 ,这时的胚乳
游离核为圆球形 ,大小比较均一 ,均匀的紧贴于胚囊
壁 。球形胚后期 ,胚乳核分裂最旺盛 ,形成很多胚乳细
胞充满整个胚囊(图版 Ⅰ -G)。到心形胚期 ,胚乳细胞
开始解体 ,主要发生在胚的周围(图版 Ⅰ -H)。鱼雷胚
期 ,胚远处的胚乳细胞也开始解体 。两片子叶刚形成
时 ,胚周围及远处的胚乳细胞已经看不见了 ,只有很少
的胚乳细胞分布于胚囊壁(图版 Ⅰ -K)。到种子成熟
时 ,胚乳全部被胚吸收(图版 Ⅰ -L),因此 ,两型豆成熟
种子为无胚乳种子。
2.3　种皮的发育
两型豆开花后 4天 ,种皮各层以薄壁细胞为主 ,排
列疏松 ,未见明显分化(图版 Ⅱ-A)。开花后 8 d,外层
细胞纵向延长 ,栅栏层逐渐形成 ,栅栏层以下仍为薄壁
细胞 ,排列疏松 ,未见明显分化(图版 Ⅱ-B)。开花后
14 d,种皮分化明显 ,表皮栅栏层在生长发育过程中细
胞排列越来越紧密 ,角质层加厚(图版Ⅱ -C)。同时内
珠被也开始分化 ,在内珠被的内表皮形成珠被绒毡层 ,
该层细胞排列整齐 ,细胞径向伸长(图版 Ⅱ-D)。开花
后 16d,内珠被的绒毡层细胞排列变的较不整齐 ,排列
疏松 ,并开始与内珠被表皮分离(图版 Ⅱ-E),细胞开
始解体。至开花后 24 d,各结构层分化完成(图版 Ⅱ -
F),外珠被发育为种皮 ,种皮细胞栅栏状且外被角质
层 ,栅状细胞下有一条清晰可见的明线 ,这可能就是导
致两型豆地上种子形成硬实的主要原因之一。
3　讨　论
两型豆地上种子的合子第 1次分裂为不均等的横
向分裂 ,形成 1个顶细胞和 1个基细胞 。项细胞发育
形成原胚 ,而基细胞发育成胚柄 ,胚柄不发达 ,很短 ,这
与胡适宜[ 12]所报道两型豆属只有 3、4个细胞组成一
个不发育的胚柄相符 ,胚柄在种子成熟时退化消失 。
图版Ⅱ　两型豆种皮发育过程
　　注:A.开花后 4d的珠被细胞层 ×10;B.开花后 8d的珠被细胞层 ×10;C.开花后 14d,栅栏层细胞形成 ×10;D.内珠被开始分化;×10;
E.开花后 16d,内珠被细胞开始解体 , ×10;F.开花后 24d,外珠被发育形成具栅状细胞的种皮 , ×10。
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研究报告　　张立峰 等:两型豆种子发育的解剖学研究
两型豆的胚乳发育属核型 。
　　两型豆的胚胎发育从合子到器官分化形成 ,基本
上可分为 3个发育阶段:
(1)从合子开始分裂到形成球形胚 ,为原胚发育
时期 ,约需 10 d时间。
(2)从球形胚分化出子叶原基到胚轴伸长 、器官
分化之前 ,为子叶分化期 ,约需 10 d时间。
(3)从胚轴伸长到胚芽 、胚轴和胚根分化形成 ,为
器官分化期 ,约需 5d时间。
目前 ,有很多假说解释豆科植物种子硬实的成因
和机理 。其中种皮的结构是种子硬实的重要原因之
一 。研究结果表明 ,随着两型豆种子的发育 ,种皮最外
侧形成了一层致密的角质层 ,妨碍水分渗入种胚内;角
质层内侧的栅栏层在种子发育过程中形成一层致密的
保护层 ,阻止水分进入 ,造成种子不能吸胀萌发 ,因而 ,
两型豆的地上豆成熟种子大多为硬实 。
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