全 文 ：第 25卷　第 3期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2005年　7月
Vo .l 25　No. 3　　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTAN ICAL RESEARCH July, 　2005
第一作者简介:王秋红(1972— ),女 ,博士研究生,黑龙江大学助教 ,主要从事发育生物学研究。
*　通讯作者 Au th or for correspondence　E-m ail:h sd shen jiaheng@yahoo. com. cn
收稿日期:2004 - 08 - 27
番茄受精作用及其间隔期的研究
王秋红　申家恒*
(哈尔滨师范大学生命与环境科学学院生物系 , 哈尔滨　150025)
摘　要　利用常规石蜡切片法研究了番茄受精作用的全过程 ,具体研究结果为:(1)授粉后 2 h,花
粉粒在柱头上萌发;约 2 ～ 4 h,花粉管长入柱头 ,且末端膨大;约 8 h后 ,生殖细胞进入分裂期;并
于约两小时后 ,分裂为两个精细胞。 (2)约 14 h,花粉管进入子房腔;约 18 ～ 24 h,花粉管进入胚
囊 ,破坏一个助细胞 ,并在其珠孔端释放两个精子;随后被释放的精子移到卵细胞与次生核附近 。
(3)授粉后约 30 h精核进入卵细胞;约 34 h,精核与卵核融合 ,并在卵核内出现分散的雄性染色
质 ,进而出现雄性核仁;44 ～ 50 h,雌 、雄性核仁融合 ,形成合子;合子的休眠期为 10 h左右。 60 h之
后 ,合子分裂形成二细胞原胚。 (4)约 26 h,另一个精子的精核与次生核核膜相贴伏 ,随后与之融
合;约 30 ～ 34 h,次生核内出现分散的雄性染色质 ,随之出现雄性核仁;约 38 ～ 42 h ,雌 、雄性核仁
融合 ,形成初生胚乳核 。约 44 h后 ,初生胚乳核进行有丝分裂 ,形成两个胚乳细胞。番茄胚乳发育
属于细胞型 。初生胚乳核无休眠期 。 (5)精子与次生核的融合比与卵核的融合快 。 (6)番茄的受
精作用属于有丝分裂前配子融合类型。
关键词　番茄;受精作用;间隔期
The study of fertilization and duration of its d ifferent phase in
Lycopersicum esculen tum M il.l
WANG Q iu-Hong　SHEN Jia-Heng*
(Depa rtm ent of Bio logy, Co lleg e o f L ife and Env ironm ent Science, H arb in Norm a lUniversity, H arb in　150025)
Abstract　Observe the who le process of fertilization ofLycopersicum escu lentum M il.l bymeans of paraf-
fin w ax. Thema in resu lts are as fo llow s:(1) In 2 hours after po llina tion, pollen grains germ ina te on
the tissues o f the stigma. In about 2 ～ 4 hours, pollen tubes ente r the stigm aw ith enlargement o f the d is-
tal portion. In about 8 hours, the genital ce ll comes into division cycle. A fter 2 hours, the genita l ce ll
divides in to 2 spe rm ce lls. (2) In about 14 hou rs, the po llen tube en te rs the ovary. In abou t 18 ～ 24
hours, the po llen tube enters the embryo sac and destroys one o f the tw o syne rg ids, re leasing 2 sperm s
in them ic ropyla r end. Then the 2 sperms move to the place be tw een the egg ce ll and the secondary nu-
cleus. (3) In abou t30 hou rs after po llina tion, sperm nucleus ente rs the egg cel.l In abou t34 hours the
egg nucleus and sperm nucleus begin fusing. In egg nucleus there is the male ch roma tin scattered, and
then a smallma le nuc leo lus appears. In 40 ～ 50 hours, m ale and fema le nucleo li are fusing, itmeans
the form ation of zygo te. The do rmancy stage o f zygo te is abou t 10 hours long. In 60 hours after pollina-
tion, zygo te beg ins dividing into 2-cell proembryo. (4) In abou t 26 hours afte r po llination, the sperm
nuc leus of anothe r sperm nestles on the nuc leus memb ranes of the secondary nucleus, and then fuses
w ith i.t In about 30 ～ 34 hours, it em erges ma le ch roma tin sca tte red, and a small male nuc leo lus ap-
pears. In about 38 ～ 42 hours after pollination male and fem ale nucleo li are fusing, itmeans the fo rma-
tion of prima ry endospe rm nuc leus. A fter 44 hours, the p rim ary endosperm nucleus beg ins dividing, and
then form s 2 endospe rm cells. According ly, the developmen t of endosperm in Lycopersicum esculentum
M il.l belong s to the ce llu lar type. The re is no dorm ancy stage in the deve lopment of prima ry endosperm
nuc leus. (5) The fusion o f sperm nucleus w ith the po lar nuc leus is faster than that w ith the egg cel.l
(6)Doub le fertilization is the type of the Prem ito tic game togamy.
Key words　Lycopersicum esculentum M il.l ;fe rtilization;duration of d ifferen t phase o f fertiliza tion
process
番茄 (Lycopersicum esculen tum M ill)是一种重
要的经济作物 ,同时又作为生物学研究中的一种模
式植物 ,在生理生化 、遗传及分子生物学方面得到
了比其他蔬菜作物更广泛 、更深入 、更系统的研
究 [ 1 ～ 3] 。目前对番茄的胚胎学 ,特别是受精作用全
过程的研究还很少[ 4 ～ 8] ,在一定程度上阻碍了对番
茄的深入研究 。例如在利用花粉管通道法 [ 9, 10]将
外源基因导入番茄的遗传转化研究中 ,如果有受精
作用间隔期方面的资料 ,就会减少注入基因时的盲
目性 ,大大缩短工作量 ,加快育种工作速度 ,从而培
育出具有高抗性 、高产的番茄品种。另外 ,对番茄
受精作用的研究也可为受精生物学的发展[ 11]提供
基础资料。
1　材料与方法
1. 1　材料
番茄 ,品种为大黄 ,种子来自于哈尔滨市农业
科学院 ,栽种于哈尔滨师范大学江南校区农园 。
1. 2　方法
1. 2. 1　裸眼观察
观察花粉成熟时的生物学性状 ,以确定人工授
粉的时间。并测量授粉与取材时的温度及日平均
温度。
1. 2. 2　取材
2001年 ～ 2003年连续三年盛花期取材 ,上午
9∶30 ～ 10∶30人工授粉 ,每隔 2小时取材一次 ,
直到授粉后 60小时 。此后每隔 4小时取材一次 ,
直到授粉后 96小时 。每次取 50朵花 。用卡诺固
定液 (冰乙酸:纯酒精 =3:1)固定 2小时 , 70%酒
精4℃冰箱保存 。爱氏苏木精整体染色。常规石蜡
切片法制片 ,切片厚度为 8μm。O lympus BH - 2型
光学显微镜观察并摄影。
2　结果与分析
2. 1　传粉系统的观察
番茄开花受温度影响较大 , 参考前人的工
作[ 12 ～ 14]及预备试验的具体情况确定取材时的温度
和时间(表 1)。即授粉及取材均在盛花期(每年的
七月中旬)进行 ,此时温度适宜 (授粉时的平均温
度为 28℃左右 ,取材时昼夜温度在 27℃ /15℃以
上),开花数量最多。
授粉要选择晴朗无风温暖的上午进行 ,严格地
说 ,上午 9∶30 ～ 10∶30授粉效果最好 。因为此时
花药刚刚开裂 ,适宜进行人工自花授粉 。在田间 ,
选择俯视时颜色金黄 ,花瓣后翻的花 ,从侧面看 ,花
瓣开放角度为近 180°。可看到此时柱头上并无花
粉。注意要保证授粉时有足够的花粉量 ,因为花粉
在柱头上的萌发具有 “群体效应 ”,大量授粉比限
量授粉对实现受精更有利 。
2. 2　受精作用的观察
受精 ( fertilization)是指雄配子与雌配子的融
合 ,受精的终止是新个体的起点。在被子植物中 ,
表 1　2001年 ～ 2003年番茄(大黄)盛花期时间表
Tab le 1　The pro fuse flow ering du ra tion o fLycopersicum esculentum M il.l (Dahuang) in 2001 ～ 2003
年份 Year 2001 2002 2003
盛花期时间 The p rofu se flow ering durat ion 7月 12日 ～ 18日
Ju ly, 12～ 18
7月 11日 ～ 20日
Ju ly, 11～ 20
7月 15日 ～ 25日
Ju ly, 15～ 25
授粉时平均温度 The m ed ia l tem peratu re du ring pol lination 28～ 30℃ 29～ 31℃ 25～ 28℃
取材时昼夜温度 The d iu rnal tem peratu re during samp ling 30 /20℃ 32 /19℃ 28 /18℃
290 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　25卷
由于胚囊(雌配子体 )位于雌蕊子房的胚珠中 ,与
花粉(雄配子体)所能达到的雌蕊的柱头有一定距
离 。因此 ,雄配子与雌配子的相遇 ,必须依赖由花
粉萌发形成的花粉管的传送。可以说被子植物的
受精作用是一个很长的过程 ,包括花粉在柱头上萌
发和长出花粉管;花粉管通过花柱;花粉管进入胚
囊和释放内容物;配子融合 。也可以将其分为配合
前阶段和配子配合阶段[ 15] 。
2. 2. 1　花粉粒的萌发及花粉管的生长
番茄的成熟花粉为二细胞型 (图版 Ⅰ:1),花
粉中含有生殖细胞和营养细胞 。其中 ,生殖细胞呈
眼眉状 。通过传粉作用 ,花粉落到雌蕊的柱头上 ,
柱头具有特殊的表面 ,适于 “捕获”和承受花粉 ,并
为花粉萌发时提供必须的水分。柱头表皮细胞呈
乳突状 ,适于附着花粉。柱头为湿性柱头 ,与烟草
相同[ 15] 。在开花时 ,表皮解体 ,角质层破坏成小薄
片 (图版 Ⅰ:3花粉管周围解体的细胞残迹),分泌
物溢出 ,布满在柱头的表面 。这对于花粉的萌发起
着重要的作用。人工授粉 2小时后 ,花粉粒在与柱
头的相互作用下吸水膨胀 ,花粉粒内的细胞质活
化 ,内壁从萌发孔膨胀突出 ,成为花粉管 。三个萌
发孔中 ,只有一个能萌发出花粉管 (图版 Ⅰ:2),生
殖细胞和营养核随即进入到萌发的花粉管中 (图
版 Ⅰ:3),并从柱头的乳突细胞间隙进入花柱内 。
花粉管长入花柱后 ,依赖其末端生长 。授粉后
4小时 ,可见花粉管长过柱头 ,其末端膨大 (图版
Ⅰ :4),内有营养核和生殖细胞。当花粉管生长到
花柱的 1 /4处时 (即授粉后约 6小时 ),在距膨大
的末端一定距离处形成胼胝质塞 ,将花粉管分割为
许多小室。此时 ,生殖细胞未随膨大的末端向前生
长 ,而是位于花粉管中 ,呈 S形 (图版 Ⅰ :5)。番茄
花柱是实心的 ,具有引导组织 ( transm itting tissue)
(图版Ⅰ :11)。引导组织的外表皮以内由薄壁组
织构成皮层 ,其中分布有维管束 。花柱的中央有多
个引导组织 ,一般为 3 ～ 6个。引导组织的细胞是
狭长形的 ,细胞质浓厚 ,推测其活性很高 。花柱在
生长过程中 ,引导组织逐渐形成大的细胞间隙和积
累胞间物质 。在番茄中 ,已证明其胞间隙的物质是
果胶[ 15] 。而花粉管正是在引导组织充满基质的胞
间隙中生长 。其生长即利用花粉本身的贮藏物质 ,
同时也从花柱组织吸取营养。
花粉管在花柱内向下生长 ,生殖细胞和营养核
随之移动 。授粉后约 8小时 ,花粉管到达花柱的
1 /2处 ,生殖细胞开始进入有丝分裂期 (图版 Ⅰ :6,
7),经历时间很短 ,约 2小时后形成两个精细胞
(图版 Ⅰ:8),此时位于花柱的 3 /4处。随后 ,两个
精细胞逐渐分开 (图版Ⅰ :9),最后 ,两个精细胞保
持一定的距离 (图版 Ⅰ :10)在花粉管中向子房移
动。
2. 2. 2　花粉管进入胚囊中 ,释放两个精子
授粉后约 14小时 ,花粉管通过花柱进到子房
腔中 (图版 Ⅰ :14),沿着胎座表面继续生长 ,直到
胚珠 ,最后经珠孔进入胚囊。
番茄的胚囊发育属蓼型 ,成熟胚囊珠孔端的卵
器是由卵细胞和两个助细胞呈 “品 ”字形排列所构
成的(图版 Ⅰ:12)。两个助细胞具丝状器 ,细胞核
位于珠孔端 ,其合点端各有一大液泡。卵细胞呈洋
梨状 ,珠孔端有一大液泡 ,细胞核位于合点端 ,较助
细胞的核大 ,一个核仁。卵核周围有小颗粒 ,推测
为淀粉粒。两个极核在受精前融合成次生核 ,位于
卵细胞的下方 ,大多数次生核的两个核仁已融合为
一个大核仁 (图版Ⅰ :12),少数次生核内有两个核
仁(图版Ⅰ :13)。反足细胞为三个 ,呈 “品 ”字形排
列 ,位于胚囊的合点端 (图版 Ⅰ:12),成熟胚囊阶
段反足细胞呈退化状态。
授粉后约 18 ～ 24小时 ,花粉管破坏一个助细
胞 ,从助细胞丝状器的基部进入 ,并在其珠孔端释
放两个精子及其内容物 (图版 Ⅰ:15)。释放的两
个精子外形呈椭球形 ,染色较深 ,难以区分出核仁
结构 。花粉管的破裂被认为是管壁的溶解 [ 15] 。这
与 Cooper[ 5]所认为的花粉管从两个助细胞间通
过 ,而助细胞不被破坏的观点不一致。与申书兴
等[ 8]的观察结果相同 。释放的两个精子 ,一前一
后 ,从被破坏助细胞的珠孔端向合点端移动 (图版
Ⅰ:16 ～ 18)。授粉后约 26小时 ,将两个精子转移
到卵细胞和中央细胞之间的质膜处并与之接触
(图版 Ⅰ:19),为雌 、雄配子的融合提供最佳位置。
2. 2. 3　一个精子与卵细胞融合 ,形成合子 ,合子发
育成胚
授粉后约 30小时 ,在卵和中央细胞的接触处 ,
两个精子分别与卵和中央细胞的质膜融合 ,精核分
别转移至卵和中央细胞的细胞质中 。
在授粉后 34小时左右 ,转移至卵细胞细胞质
内的精核由质膜内侧向卵核移动 (图版 Ⅰ :20 ～
23)。靠近卵核后 ,以整个表面贴伏于卵核核膜之
上(图版Ⅰ :24),彼此的核膜紧靠 ,随后 ,精核核膜
与卵核核膜融合 (图版 Ⅱ:25)。在精核与卵核共
同组成新核后 ,可称为受精的卵核 [ 16] 。融合后 ,雄
2913期 王秋红等:番茄受精作用及其间隔期的研究
性染色质逐渐分散(图版Ⅱ:25)。在分散过程中 ,
出现一个小的雄性核仁 (图版 Ⅱ:26)。随后雄性
核仁逐渐增大 (图版 Ⅱ:27),大约授粉后 44 ～ 50
小时 ,雄性核仁与雌性核仁融合为一个大核仁 (图
版 Ⅱ:28),形成合子。之后 ,经历一个很短的休眠
期 (约 10小时左右 ),合子进入有丝分裂期 (图版
Ⅱ:29, 30)。授粉约 60小时之后 ,合子分裂形成二
细胞原胚(图版Ⅱ:31)。
2. 2. 4　另一个精子与中央细胞的次生核融合 ,发
育成胚乳
在番茄中 ,两个极核在受精前融合为次生核。
其精核与次生核的融合过程与上述精核与卵核的
融合基本相同 ,但融合速度较精卵融合快 。
授粉后约 26小时 ,另一个精子与中央细胞融
合 ,精核进入中央细胞质膜内。精核移至次生核附
近 ,随后贴伏在次生核核膜上 (图版 Ⅱ:32)。授粉
后约 30 ～ 34小时 ,精核核膜与次生核核膜融合 ,次
生核内出现雄性染色质 , 并逐渐分散 (图版 Ⅱ:
33)。进而出现雄性核仁 (图版 Ⅱ:34),雄性染色
质随雄性核仁的增大而逐渐分散 (图版 Ⅱ:35 ～
37)。同时 ,雄性核仁在逐渐增大的过程中也更加
清晰可见(图版 Ⅱ:35 ～ 37)。授粉后约 38 ～ 42小
时 ,当雄性核仁与雌性核仁大小相近时 ,融合形成
一个大核仁 (图版 Ⅱ:38)。由于雌 、雄核仁融合的
非常迅速 ,没能捕捉到正在融合的图象。融合后的
细胞核为初生胚乳核 。在少数胚囊中也有雌雄性
核仁未融合即进入有丝分裂前期的情况 ,推测初生
胚乳核不经休眠即进入有丝分裂期 。
初生胚乳核在授粉后约 44小时左右 ,进入有
丝分裂期。经前期 (图版 Ⅱ:38, 39)、中期 (图版
Ⅱ:40)、后期 (图版 Ⅱ:41, 42)、末期 (图版 Ⅱ:43,
44),最后形成两个胚乳细胞 (图版 Ⅱ:45)。此时 ,
在卵核中雌雄性核仁尚未融合。初生胚乳核的分
裂伴随着胞质分裂 ,形成细胞壁 ,故番茄的胚乳发
育属于细胞型胚乳。初生胚乳核的第一次分裂形
成的壁是横向的 (图版 Ⅱ:44, 45),即分裂面与胚
囊的纵轴垂直。之后细胞壁可在垂直面及不同的
平面形成。两个胚乳细胞形成之后 ,便开始进一步
的细胞分裂 (图版 Ⅱ:46),当胚乳细胞数目达到 6
～ 8个之后 ,胚乳细胞的细胞质逐渐变得浓厚 ,细
胞核明显增大(图版 Ⅱ:47),生理活性增强 。推测
胚乳组织为合子及胚的发育储备营养物质。
在精子与中央细胞的融合过程中 ,少数胚囊中
还出现了三核仁共存的现象 (图版 Ⅱ:49),这可能
是由于成熟胚囊时期 ,次生核中两个核仁未融合 ,
便启动了受精过程所致。
从上述结果可以看出 ,精卵融合及精核与次生
核的融合都是完全融合后再发生有丝分裂过程 ,因
而番茄的受精作用属于有丝分裂前配子融合类
型[ 16] 。
表 2　番茄(大黄)受精作用时间表
Tab le 2　The tim e o f fe rtiliza tion in Lycopersicum escu len tum M ill(Dahuang)
授粉后
A fter po llination(h) 卵受精 Egg ferti lization
授粉后
After pollinat ion(h) 极核受精 Secondary nucleu s fertilization
18 ～ 24
精子进入被破坏的助细胞并释放
The sperm s en ter the destroyed
synergid and then are released.
18～ 24
精子进入被破坏的助细胞并释放
The sperm s en ter the destroyed
synergid and then are released.
26
精子移向卵细胞
The sperm m oves to the egg cel.l
24
精子移向次生核
The sperm moves to the secondary nucleu s.
34
精核贴在卵细胞核膜上
The sperm nu cleu s nestles on th e
m emb rane of the egg cel.l
26
精核贴在次生核核膜上
The sperm nucleus nes tles on th e
mem b rane of th e secondary nu cleu s.
36
精核进入卵核
The sperm nucleus enters the egg nucleu s.
30
精核进入次生核
The sperm nucleus enters th e secondary nu cleu s.
38
卵核内出现雄性核仁
A m ale nucleolu s appears in the egg nu cleus.
34
次生核内出现雄性核仁
A m ale nucleolu s appears in the secondary nucleus.
50 合子 Zygote 44 初生胚乳核分裂 The d iv is ion of p rim ary endosperm
60 合子分裂成二细胞原胚 Zygo te d ivides into 2-cell p roem b ryo. 50 6 ～ 8个胚乳细胞 6～ 8 endosperm cells
292 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　25卷
2. 3　番茄受精作用过程中从传粉到受精的间隔期
从花粉落到柱头上至雌雄性核融合所经历的
时间 ,因植物不同而异 。据曾记载的各种植物传粉
至受精的间隔期 ,有的是从花粉管进入胚囊计算 ,
有的则以雌雄性核融合完成为准。对番茄从传粉
到受精的间隔期是从人工授粉开始计时 ,到雌雄性
核融合完成为止的。此外 ,间隔期的长短也受环境
条件的影响 ,尤其是受温度的影响较大 。因此 ,大
多数时间的记录 ,只能看作是近似值而已 。
从对番茄双受精全过程的研究中 ,可以得出从
传粉到受精的间隔期为 50小时左右。这与《被子
植物胚胎学》中所列的时间相似 [ 15] 。其中精卵融
合的速度要比精子与中央细胞的融合慢一些。具
体各阶段所持续的时间见表 2。
3　讨论
由于番茄子房壁厚 ,子房内胚珠多数 ,而且在
子房发育的早期胚珠很小 ,这导致了制片过程中染
色困难 。国内其他学者关于番茄的研究 [ 5 ～ 8]都未
得到较好的照片就说明了这一切。
与茄科其他植物相比[ 4] , 番茄具有茄科植物
特有的胚胎学特征:二细胞花粉 、蓼型胚囊;助细胞
伸长 ,呈梨形 ,有丝状器结构形成;极核在受精前融
合 ,三个反足细胞寿命很短 ,胚囊中出现淀粉粒;胚
乳的发育是细胞型。
3. 1　助细胞
正如前言中所述 ,通常受精前后胚囊中的两个
助细胞中仅一个退化 ,另一个宿存。至于那一个退
化 ,那一个宿存 ,在一些植物中表现为有规律的。
例如大麦 , 退化的一个助细胞多位于近胎座一
侧 [ 17] 。在向日葵中 ,退化助细胞是位于近珠柄一
侧的一个[ 18] 。助细胞退化的这种 “位置效应 ”,推
测是由花粉管产生的信号沿珠柄一侧扩散到胚囊 ,
从而诱导该侧的助细胞退化[ 19] 。
然而在番茄中 ,却打破了这种规律 ,存在两个
助细胞都被破坏的现象 ,约占 10% ～ 20%,并在这
两个退化的助细胞中出现了多余的精子 (图版 Ⅱ:
48)。可推测有多条花粉管进入胚囊 。在茄科植
物烟草中也报道过有多花粉管进入胚囊的情
况 [ 15] ,但并未提及是否两个助细胞均被破坏。其
退化的机理还有待于超微结构的进一步观察及其
退化时生理生化指标的检测。
不过有一点是可以肯定的 ,即使出现了多余的
精子 ,也尚未发现有多胚现象 。也就是说 ,只有一
条花粉管中的一对精子与胚囊中的卵和中央细胞
发生了双受精 ,其他的多余精子并未参与受精 。但
也有推测认为 ,与烟草中相似 ,这些额外的花粉管
释放出的内容物 ,包括精子在内 ,对后代的遗传可
能会发生影响 [ 15] 。
3. 2　关于番茄从传粉到受精间隔期的确定
温度对花粉粒的萌发 、花粉管的生长 、胚珠的
发育及受精都有影响。据记载 , 18℃时 ,花粉管在
授粉后 24小时进入子房 ,而 10℃时 ,则在 84小时
之后 。暴露在高温下对受精及其前后过程也有负
面影响。植物在 20℃时 ,于授粉后 24 ～ 96小时之
间暴露在高温 (40℃)下 4小时 ,胚乳退化 ,原胚也
受到损伤 [ 13] 。因此要确定其间隔期 ,必须选择适
于受精作用的最适温度 。本实验选择的是授粉时
的平均温度为 28℃左右 ,并保证取材时昼夜温度
在27℃ /15℃以上 [ 14] 。这样得到的间隔期才更有
参考价值。
花粉管到达子房所需要的时间也由花柱的长
短决定。番茄的花柱长度因品种不同而异 ,但差别
并不太大。正常的大花品种约为 7 ～ 8mm。
关于番茄花粉管生长的速率以及受精时间的
报道差异很大。
Sm ith
[ 13]对温室内培养的番茄进行观察 ,得出
结论认为番茄中花粉粒的萌发或花粉管的生长都
是相当慢的。授粉后 ,花粉粒萌发 ,花粉管到达子
房 ,一直到达下部的胚珠所需要的时间大约是 20
～ 24小时 。并在授粉开始后 50小时内完成受精 ,
而胚的分裂则要到授粉后 94小时才开始。 Demp-
sey
[ 8]发现在20℃下 ,授粉后 12小时 ,最长的花粉
管已经到达胚珠 ,这要比 Sm ith观察的快 ,本实验
也是在夏季 20℃以上进行的 ,花粉管到达胚珠的时
间为 18小时左右 ,与上述结果稍有不同 。
在 20℃夏季光照条件下 , Iw aho ri[ 13] 实验认为
从进入胚囊的第一个花粉管中的受精多发生在花
粉萌发后的 18小时 ,大部分胚囊在传粉后 30小时
受精 。 48小时后观察到二细胞胚乳 , 96小时后看
到二细胞原胚。这也比本实验的观察结果慢一些 。
Cooper
[ 5]认为卵和中央细胞的受精是平行的 ,
授粉后 24小时内完成双受精。胚乳先分裂 ,其后
合子才分裂。申书兴等[ 8] 实验条件是夏季室外
20℃左右 ,也认为 24小时后精子进入卵和次生核 ,
并很快形成初生胚乳核 。 72小时合子形成 。如果
以精核进入卵细胞和次生核为标志 ,而不是以雌 、
雄核仁融合作为完成受精的标志 ,那么本实验的观
2933期 王秋红等:番茄受精作用及其间隔期的研究
表 3　番茄双受精作用各阶段的持续时间表
Tab le 3　The D iffe rent Phases dura tion o f doub le fer tilization in Lycopersicum escu len tum M il.l
受精过程中持
续总时间(小时)
Total duration
du ring fert ilization(h)
各阶段的持续时间(小时)
The d ifferent phases du ration(h)
雌 、雄性核融合完成至第一次
分裂的持续时间(小时)
The du ration from the fusion of
egg nu cleu s and sperm nucleus
to the first d ivision(h)
花粉在柱头
上萌发
Pollen grains
germ inate on th e
tissues of the s tigm a.
花粉管在花柱
中生长
Pollen tubes
grow in the
st igm a.
花粉管在子房
腔中生长
及进入胚珠
Pollen tubes grow
in th e ovary and
en ter the ovu le.
雌 、雄性核的融合
The fu sion of egg nucleus
and sperm nucleus
配子融合
G am etogam y
精核与次生核融合
The fu sion of
sperm nu cleus and
secondary nu cleus.
合子分裂
The d ivision
of zygote.
初生胚乳核分裂
The d ivision of the
prim ary endosperm.
60 2 12 10 26 18 10 2
察结果也要慢一些。
另外 ,即使在同一子房内 ,各个胚珠的受精也
不是同步的 。一般来说 ,最接近花柱基部的胚珠先
受精 ,然后依次向下逐渐受精。可见各个胚珠受精
的先后顺序是由花粉管到达的时间先后顺序决定
的 。由于花粉的萌发有 “群体效应 ”,因此同时进
入子房的花粉管就不止一条。而从传粉到受精间
隔期的确定是根据子房内大多数胚珠受精的情况
而定的 ,虽然是近似值 ,也具有一定的参考价值 。
关于合子开始分裂的时间 , Cooper等 [ 5] 观察
到授粉后 4天时 ,合子还没分裂。 Barbano等 [ 8]在
授粉后 7天也未观察到合子分裂 。申书兴等 [ 8]在
授粉后 4天观察到合子分裂为二细胞原胚。本实
验认为合子在授粉后 60小时左右即分裂为二细胞
原胚 ,要比前人的观察早一些。推测可能是由温度
较高所致。
综上所述 ,外界环境条件尤其是温度 ,对番茄
的受精及之后胚和胚乳的发育影响很大 。如果想
要得到较高的座果率 ,则需要保证夏季盛花期时昼
夜温度在27℃ /15℃以上 。番茄双受精作用各阶段
具体的持续时间见表 3。
参　考　文　献
1. 余诞年 , 吴定华 ,陈竹军. 番茄遗传学. 长沙:湖南科学技
术出版社 , 1999. 1 ～ 6
2. 徐香玲 , 石锐 ,刘伟华 , 等.利用发根农杆菌 (Agrobacteri-
om rh izogenes)介导入 TMV, CMV外壳蛋白基因和研究.
植物研究 , 1994, 14(2):416 ～ 423
3. 郭桂云 , 张晓菊 ,刑怡 , 等. 60Co— r射线辐射番茄种子对
其生理生化影响的研究. 植物研究 , 1996, 16(2):201 ～
207
4. Gw enda L. Dav is. Sy stem a tic Em bryo logy o f the Ang io-
spe rm s. Austra lia:JohnW iley＆Sons. Inc. 1966. 246 ～ 267
5. Coope rD C. M icro spo rogenesis and deve lopm ent of them ale
gam etophy te of L. escu len tum . Am er J Bot, 1931, 18:737 ～
748
6. 张秀刚 , 张秀贵. 番茄大孢子发生及其胚囊发育的细胞
学观察. 北京农学院学报 , 1994, 9(2):138 ～ 143
7. 陈国菊 , 程玉瑾 , 吴定华 , 等. 番茄大 、小孢子的发生及
雌 、雄配子体的发育. 华南农业大学学报 , 1999, 2:36 ～
40
8. 申书兴 , 邹道谦. 普通番茄的受精过程及胚胎发育的研
究. 河北农业大学学报 , 1989, 12(4):81 ～ 87
9. 周光宇 , 翁坚 , 龚蓁蓁 , 等. 农业分子育种———授粉后外
源 DNA导入植物的技术.中国农业科学 , 1983, 3:1 ～ 6
10. 李长缨 ,简元才. 花粉管通道法在植物遗传转化中的应
用. 生物学杂志 , 2000, 1:9 ～ 10
11. 胡适宜 ,杨弘远. 被子植物受精生物学.北京:科学出版
社 , 2002. 1 ～ 15
12. 李曙轩. 蔬菜栽培生理. 上海:上海科学技术出版社 ,
1979. 281
13. A J F P icken. A rev iew of po llination and fruit se t in the
tom a to(Lycopersicon esculentum M il.l ). Journa l o f Ho rticul-
tu ra l Science, 1984, 59(1):1 ～ 13
14. 王海廷 ,王鸣 , 李长年. 番茄育种. 上海:上海科学技术
出版社 , 1988. 246 ～ 269, 286
15. 胡适宜.被子植物胚胎学. 北京:人民教育出版社 , 1982.
103 ～ 135
16. 胡适宜 ,朱澂. 高等植物受精作用中雄性核和雌性核的
融合. 植物学报 , 1979, 21(1):1 ～ 10
17. M ogensen H J. Quantitative ob serva tions on the pa ttern o f
syne rgid degene ration in ba rley. Am e r J Bo t, 1984, 71:1448
～ 1451
294 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　25卷
18. 阎华 , 杨弘远 , Jensen W A. 向日葵胚囊的超微结构和
“雌性生殖单位”问题.植物学报 , 1990, 32:165 ～ 171
19. 杨弘远. 受精过程中助细胞退化机理的研究进展.植物
学通报 , 1994, 11:1 ～ 5
图　版　说　明
Explanation of plates
图版Ⅰ 　1 ～ 10, 12 ～ 24. ×1 250;11. ×300
1. 二细胞花粉;2. 花粉粒落到柱头上后萌发出花粉
管;3. 生殖细胞和营养核进入花粉管中;4. 花粉管末端
膨大 , 内含生殖细胞和营养核;5. 生殖细胞位于花粉管
中 , 呈 S形;6. 生殖细胞有丝分裂前中期;7. 生殖细胞有
丝分裂中期;8. 生殖细胞有丝分裂后两个精细胞刚形成;
9, 10. 花粉管中两个精细胞逐渐分开 , 最终保持一定距离;
11. 花柱内的引导组织(示其中一个);12. 成熟胚囊 (示
卵细胞 、助细胞 、次生核 、反足细胞 );13. 成熟胚囊 (次生
核中两个核仁未融合 );14. 花粉管长入子房腔中 , 示两个
精子;15. 花粉管破坏助细胞 , 释放两精子;16 ～ 18. 两个
精子一前一后向助细胞合点端移动;19. 位于卵细胞合点
端的两个精子;20. 卵细胞质内的精核;21 ～ 23. 卵细胞
中的精核逐渐向卵核移动;24. 精核贴伏在卵核上。
P lateⅠ 　1 ～ 10, 12 ～ 24. ×1 250;11. ×300
1. Two-ce ll po llen;2. Po llen g ra ins ge rm ina te on the tis-
sues o f the stigm a;3. The genital ce ll and vege tative nucleus
com e into the po llen tube;4. Po llen tubes w ith enlargem en t o f
the dista l portion con tain the genital ce ll and vege tative nuc le-
us;5. The gen ita l ce ll in po llen tube is “ S” form;6. P rem e t-
aphase during the m ito sis o f the genita l ce ll;7. Me tapha se
during them itosis of the genita l ce ll;8. Tw o spe rm ce lls are
just form ed a fter m itosis o f the genital ce ll;9, 10. Two spe rm
ce lls in the po llen tube come apart g radually, and fina lly keep
at a fixed distance;11. T ransm itting tissue in the sty le(one o f
them);12. M ature embryo sac( inc luding egg ce ll, synerg id,
seconda ry nuc leus and antipoda l ce ll);13. M a ture embryo sac
( two nucleo li o f the secondary nucleus);14. The po llen tube
w ith tw o sperm ce lls enters the ovary;15. The po llen tube de-
stroys one o f the two synerg ids, re leasing two sperm s;16 ～ 18.
The two spe rm sm ove to the cha lazal end o f the syne rg id one by
one;19. Tw o sperm s in the chalaza l end o f the egg ce ll;20.
The sperm nuc leus in the cy top lasm of the egg ce ll;21 ～ 23.
In the egg ce ll the sperm nucleus m ove s g radua lly to the egg
nucleus;24. The sperm nucleu s nestles on the m em brane o f
the egg nuc leus.
图版Ⅱ　25 ～ 49. ×1 250
25. 雄性染色质逐渐在卵核中分散;26. 卵核内雄性
核仁出现;27. 卵核内雄性核仁逐渐增大;28. 合子;29,
30. 合子分裂前期;31. 二细胞原胚;32. 另一个精子贴伏
在次生核的核膜上;33. 次生核中雄性染色质分散;34.
雄性核仁刚刚出现;35 ～ 37. 雄性核仁逐渐增大;38, 39.
雌雄性仁融合并进入初生胚乳核分裂前期;40, 41. 初生
胚乳核分裂中期 ,中后期;42. 初生胚乳核分裂后期;43,
44. 初生胚乳核分裂末期;45. 两个胚乳细胞;46. 胚乳细
胞进一步增殖;47. 胚乳细胞变得浓厚;48. 两个助细胞
均退化 ,内见多个多余精子;49. 初生胚乳核内的两个雌
性核仁与一个雄性核仁。
P la teⅡ　25 ～ 49. ×1 250
25. The ma le chrom atin are g radually sca ttered in egg nu-
cleus;26. A sma llm a le nucleus appears in the egg nucleus;
27. The m a le nucleus guadua lly en la rges in the egg nucleus;
28. Zygo te;29, 30. P rophase o f zygo te;31. Tw o-ce ll proem-
b ryo;32. The o ther sperm nuc leus is nestled on the nuc leus
m em branes o f the seconda ry nuc leus;33. The m a le chrom atin
is sca ttered in the secondary nuc leus;34. A sm allm ale nucle-
olus appea rs in the seconda ry nuc leus;35 ～ 37. The ma le nu-
cleo lus g radua lly enlarges in the secondary nucleu s;38, 39.
The m ale and fem ale nuc leo li are fusing and then enter the pro-
pha se of prim a ry endosperm;40, 41. M e taphase and po stme t-
aphase o f prim ary endo spe rm;42. Anaphase o f prim ary endo-
spe rm;43, 44. Te lopha se of prim a ry endospe rm;45. Two en-
dosperm ce lls; 46. Reduplica tion o f endospe rm ce lls;47.
Concentration o f endospe rm cells;48. A ll the tw o synergids
destroy, and seve ra l surplus spe rm s a re found in them;49. A
m a le nuc leo lus and two fem ale nuc leo lus in the prim ary endo-
spe rm.
2953期 王秋红等:番茄受精作用及其间隔期的研究
王秋红等:番茄受精作用及其间隔期的研究 图版Ⅰ
WANG Qiu-H ong et a l:The Study of Fe rtiliza tion and Du ra tion o f Its D ifferen t Phase in Lycopersicum escu len tum M il.l P late Ⅰ
See explanation at the end of text
296 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　25卷
王秋红等:番茄受精作用及其间隔期的研究 图版Ⅱ
WANG Qiu-H ong et a l:The Study of Fe rtiliza tion and Du ra tion o f Its D ifferen t Phase in Lycopersicum escu len tum M il.l P late Ⅱ
See explanation at the end of text
2973期 王秋红等:番茄受精作用及其间隔期的研究