全 文 ：第 23 卷　第 4 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2003年　10 月
Vol.23　No.4　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Oct., 　2003
西番莲双受精过程的细胞学观察
曾华金　秦云霞　刘志昕＊＊　彭存智
(中国热带农业科学院 ,热带作物生物技术国家重点实验室 , 海口　571101)
摘　要　利用石蜡制片 ,观察了西番莲双受精的全过程 ,其主要结果如下:人工授粉后 6.5小
时 ,大量花粉管进入子房腔 ,并沿子房内壁生长 ,进行珠孔受精;7 ～ 7.5小时 ,花粉管由珠孔进
入胚囊 ,破坏一个助细胞 ,释放出二个精子;7.5 ～ 9小时 ,大多数胚珠雌 、雄性核发生融合。其
受精作用属于有丝分裂前型的配子融合类型;精子与卵细胞 、精子与极核融合几乎同时发生 ,两
极核于受精后融合;合子与初生胚乳核无休眠期 ,受精后立即进行有丝分裂。
关键词　西番莲;双受精;显微观察
ABSERVATIONOF DOUBLE FERTILIZATION OF
PASSIFLORA EDULIS F.FLAVICARPA DEG.
ZENG Hua-Jin　Q IN Yun-Xia　LIU Zhi-Xin　PENG Cun-Zhi
(State Key Labo rato ry of T ropical Crop Biotechnolo gy , CATAS ,Haikou　571101)
Abstract　The double fertilization process of Passi f lora edulis f.f lavicarpa Deg.was observed via paraf-
fin sections staining with Haematoxylin and feulgen reaction , and the results are as follows:After pollina-
tion , pollen grains germinated soon on the stigma within 30 minutes , and then the pollen tubes grew down
the transmitting tissues of the styles.After 6.5 hours , the pollen tubes reached the ovary and grew along
inner w all of the ovary.After 7 ～ 7.5 hours , the pollen tubes ran through the nucellar beak to the embryo
sac and relesed the contents with two sperms.In the most ovules after 7.5 ～ 9 hours of pollination , the
sperms were attached to the egg cell plasmas membrane , then entered into the nucleus.The sperm chro-
matin showed dispersion and the male nucleolus appeared.The male and female nucleoli were combined and
fused to form a single nucleolus , and the egg cell came to the fertilized.Fertiliztion of polar nucleus is in the
same time and similar to the egg cell fertilization.The fertilization of P.edulis f.f lavicarpa Deg.is of
premitosis type.Dormant period of fertilized egg cells and primary endosperm nucleus was not observed.
Cell division take place immediately after fertilization finished.
Key words　P.edulis f.f lav icarpa;double fertilization;microscopy
　　西番莲(Passi f lora spp.)又名鸡蛋果 、百香
果 ,是西番莲科(Passifloraceae)西番莲属(Passi-
f lora)的一种半木质藤本植物 ,主要分布在热带 、
亚热带地区。该属植物约有 400多种 ,广泛分布
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30060050)
第一作者简介:曾华金(1977—),男 ,主要从事植物抗病毒基因工程研究。
收稿日期:2003-04-16
＊＊通讯作者。
在热带 、亚热带地区 ,其花独具特色 ,具有观赏价
值。可供食用的西番莲只有少数几种 ,商业栽培
的只有两个种:紫果西番莲(P .edulis Sims.)、黄
果西番莲(P .edulisf .f lavicarpa Deg.)和大果
西番莲(P .quadrangularis L.)。西番莲的果除
鲜食外主要作饮品加工用 。另外该植物可作凉棚
等观赏绿化用 ,具有遮荫 、观叶 、赏花等多种作用 ,
在现代都市建筑绿化中极具发展前景。关于西番
莲的生物学 、栽培加工方面有一些研究报
道[ 1 ～ 4] ,该属植物的双受精过程尚未见报导。作
者观察了西番莲花粉萌发及双受精过程 ,为西番
莲发育生物学以及遗传育种的研究提供参考 。
1　材料和方法
1.1　取材与固定
黄果西番莲(Passif lora edulis f.f lavicarpa
Deg.)(Giant Golden品种)由巴西引进 ,实验材料
取自中国热带农业科学院海口分院的苗圃。于西
番莲开花期进行人工异花授粉 ,授粉时间为中午
12时至下午 1时左右 ,从授粉至授粉后 5 小时 ,
每隔 30分钟取 5朵花 ,(每朵花 1个子房 ,3个花
柱)固定;授粉 5小时至 9小时 ,每隔 30分钟取 5
个子房固定。固定采用 FAA固定液 ,参照文献[ 2]
方法进行 。
1.2　制片与观察
实验材料用常规石蜡制片。花柱 、子房均进
行纵切 ,厚度根据材料的不同及观察时期的不同
而异 ,花柱为 15 ～ 20 μm ,子房为 5 ～ 8 μm 。部分
材料用脱色苯胺蓝染色 ,通过 Lei tz Orthoplan落
射式荧光显微镜观察和照相 ,其它材料用铁矾—
苏木精整体染色 ,通过 Olympus BH-2研究显微
镜观察和照相[ 5 , 6] 。
2　观察结果
2.1　花粉萌发及花粉管生长
西番莲的花柱具有 3 个分支 ,每个分支末端
具有一个膨大的柱头。人工异花授粉后 ,花粉在
柱头上很快萌发 。经脱色苯胺蓝染色后 ,在落射
式荧光显微镜下观察 ,可清晰地看到花粉粒的萌
发孔 ,柱头中的花粉管呈现出黄绿色荧光(图版
Ⅰ:1);人工授粉 30分钟 ,先萌发的花粉管已伸进
花柱引导组织上端(图版 Ⅰ :2);柱头上并不断有
花粉粒陆续萌发 。授粉 2 小时 ,花粉管伸长到整
个引导组织长度的中部位置;授粉 4小时 ,花粉管
延伸到引导组织末端 ,接近子房;授粉 6.5小时 ,
花粉管开始大量进入子房腔 ,以后再沿子房内壁
生长 ,通过珠孔进入胚囊受精(图版 Ⅰ:3)。
2.2　成熟子房及胚囊的结构
西番莲为三心皮三室子房 ,属于侧膜胎座 ,具
有上百枚倒生胚珠[ 7] ,但也可观察到少数的直生
胚珠 ,这可能与胚珠的发育有关。胚珠呈梨型 ,有
二层珠被 ,内珠被为外珠被所包住 ,珠孔一般贴近
于珠柄 ,这样有利于受精的顺利完成 。胚囊为长
椭圆型 。从受精作用的切片中观察不到反足细
胞 ,可能在开花前已退化 。受精前两个极核位于
胚囊中央 ,互相紧贴而不合并 ,没有观察到有次生
核的现象 。卵细胞呈梨形 ,其位置高于助细胞 ,两
个助细胞与卵细胞呈“品”字型排列(图版Ⅰ :4),
卵核位于上部 ,内有一明显核仁略偏高于合点端。
2.3　双受精过程
2.3.1　卵细胞与精子的融合
人工授粉 6.5 ～ 7小时 ,花粉管由珠孔经珠心
进入胚囊。此时一个助细胞开始退化 ,另一个助
细胞移向卵细胞 。花粉管进入退化助细胞后破
裂 ,将精细胞释放于邻近卵细胞的位置 。精细胞
圆球形 ,内有明显的核仁 ,释放后逐渐靠近于卵细
胞 ,同时 ,未退化的助细胞贴近于卵细胞(图版Ⅰ:
5)。人工授粉 7.5 ～ 9小时 ,精细胞与卵细胞及助
细胞互相紧贴(图版 Ⅰ:6),而后精核染色质进入
卵核 ,与卵核染色质融合 ,受精卵中出现两个明显
的核仁 ,助细胞的核膜变模糊 ,核仁开始融解 、退
化 ,另一助细胞可见其退化的痕迹(图版 Ⅰ:7)。
然后 ,两核仁融合 ,受精卵中只出现一个大核仁 ,
助细胞已经全部退化(图版 Ⅰ:8),合子形成。在
受精作用的切片中没有观察到合子休眠期 ,卵细
胞受精后立即进行有丝分裂 ,产生胚柄(图版 Ⅰ:
9)。
2.3.2　极核与精子的融合
受精作用之前 ,两极核互相紧贴在一起而不
合并 ,每个极核中均有一个显著核仁 ,不见有次生
核的形成(图版 Ⅰ :10)。在精核靠近卵细胞的同
时 ,另一精细胞由邻近卵细胞向中央极核移动。
人工授粉 7.5 小时后 ,精核与两极核互相贴在一
起(图版Ⅰ :11)。授粉 8小时 ,精核与其中一极核
细胞质开始融合 ,受精核中出现二个显著核仁 ,另
一个极核与受精极核靠在一起(图版Ⅰ :12),然后
另一极核的细胞质与受精极核细胞质隔合 ,出现
一个含有二个核仁的受精极核(图版 Ⅰ :13)。授
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粉 8.5 ～ 9小时 ,初生胚乳核形成 ,内含一个大核
仁(图版Ⅰ :14)。在受精作用的切片中没有观察
到初生胚乳核休眠期 ,极核受精后立即进行有丝
分裂 。授粉 9小时 ,可见初生胚乳核分裂形成四
个胚乳细胞(图版Ⅰ :15)。
3　结论与讨论
通过切片观察 ,西番莲受精过程和经历的时
间为:人工异花授粉后 ,花粉粒很快萌发 ,向花柱
引导组织中生长;30 分钟花粉管生长于花柱上
端 ,2小时生长于花柱中部 , 4小时花粉管到达花
柱末端靠近子房内腔 ,6.5小时花粉管进入子房
腔 ,沿子房内壁伸长 。由于西番莲胚珠较多 ,同一
时间进行人工授粉后 ,不同部位子房内的胚珠受
精顺序是有差别的 ,靠近花柱的上位胚珠较早受
精 ,而下位胚珠受精较晚 ,因此 ,推算双受精作用
的时间可能延续至授粉后 10小时或 11小时 。
西番莲为珠孔受精 ,配子融合过程与极核受
精过程几乎同时发生 ,且受精后两者均立即进行
有丝分裂 。根据胡适宜等对高等植物受精作用类
型的划分[ 8] ,西番莲雌雄配子的染色质融合是发
生在合子的有丝分裂之前的 ,故其受精作用属于
有丝分裂前型的配子融合类型 。
在切片中还观察到有少数直生胚珠 ,这可能
是由于胚珠发育较晚 ,与其它胚珠相比 ,还处于不
成熟阶段 ,这也许是西番莲授粉但不受精而造成
落果的原因。
　　致谢　感谢华南热带农业大学农学院植物教研组田
维敏教授指导与大力支持。
参　考　文　献
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2.Julia F , Morton ,Miami , FL.F ruits of warm climates.[ s.l] :
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8.胡适宜.高等植物受精作用中雄性核与雌性核的融合.植
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图　版　说　明
图版Ⅰ　1 ～ 3.示花粉萌发及花粉管生长。 1.花粉粒(P)在
柱头(Sti)上萌发 ,可见两个萌发孔(A)和长出的花粉管(T)
(荧光显微镜照相)×200;2.授粉 30 min , 花粉管(箭头)生
长于花柱引导组织上端×100;3.授粉后 6.5 ～ 7 h 胚珠
(Ovu)切片 ,示花粉管(T)进入珠孔(B)×550。 4～ 9.示卵
细胞受精过程。4.受精前卵细胞(E)与两个助细胞(Sy)×
500;5.精核(箭头)靠近于卵细胞(E),助细胞(Sy)已贴近卵
细胞×550;6.精核(箭头)与卵细胞(E)及助细胞(Sy)紧贴,
另一助细胞融解(箭头)×550;7.精核染色质融于卵核染色
质, 卵核中出现二个核仁(上方箭头), 同时可见一助细胞
(Sy)正在融解 ,另一助细胞即将融解×550;8.合子(箭头)
形成 ,助细胞已融解完毕×550;9.卵细胞分裂产生的胚柄
×550。 10 ～ 15.示极核受精过程。 10.受精前两极核(PN)
紧贴在一起×550;11.精核(箭头)贴近两极核×550;12.精
核与其中一极核融合 ,出现一核中有两核仁(箭头),另一极
核(PN)紧贴于受精极核×550;13.另一极核与受精极核融
合, 出现一个两核仁的极核(箭头)×550;14.初生胚乳核
形成 ,只见一大核仁(箭头)×500;15.初生胚乳核分裂 , 产
生 4个胚乳细胞×550.
Explanation of Plate
Plate Ⅰ　1～ 3.Germination of pollen and elongation of sper-
mary.1.Germination of pollens(P)on stigma(S).show germinal
aperture(A) and pollen tube(T)(photo by florescence mi-
croscopy);2.Show spermary in upper part of transmitting tissues
of the styles within 30 min of pollination;3.Show the pollen tubes
(T)reaching the ovary(O)and enter into micropyle(B)after 6.5
hours.4～ 9.Fertilization process of egg cell.4.Show one egg(E)
cell and two synergids(Sy)in embryo sac before fertilization.×
550;5.Sperm cell go along egg cell(E)while synergid attach
egg.×550;6.Sperm cell attach egg and synergid , show another
synergid resolving.×550;7.Sperm chromatin enter into egg cell
and two nucleoli appear , in the same time the synergid is resolving
and another synergid(Sy)is going to resolving;8.Within 7.5～ 9
h the mail and femle nucleoli combinted and form a single nucleo-
lus , the synergid disappear;9.Oosperm division and suspensor
forming;10～ 15.Fertilization process of polar nuclei.10.Two po-
lar nuclei(PN)attached each other before fertilization.×550;11.
Sperm attaching polar nucli.×550;12.Sperm nuclei enter into
polar nucleus , show two nucleoli in a polar nucleus and another one
aside;13.Fertilized polar nucleus combined with another polar nu-
cleus and formed two nucleoli cell.×550;14.Primary endosperm
nucleus with one big nucleoli forming ;15.Show fore cells of pri-
mary endosperm.
4094期　　　　　　　　　　　　　　曾华金等:西番莲双受精过程的细胞学观察