全 文 ：第 24 卷　第 3 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2004 年　7 月
Vol.24　No.3　　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH July 　2004
基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.39860022);云南省基础应用基金资助项目(No.98C002Q)
Supported by National Natural Science Foundation of China(No.39860022);Supported by Basic &Application Foundation of Yunnan(No.98C002Q)
第一作者简介:黄衡宇(1970—),男 ,讲师 ,主要从事植物胚胎学研究。现为云南大学生物系博士研究生。
收稿日期:2004-01-29
八角莲大孢子发生和雌配子体形成
黄衡宇1 , 2 　马绍宾2
(1.吉首大学生命科学学院 ,吉首　416000)
(2.云南大学生命科学学院 ,昆明　650091)
摘　要　首次报道了八角莲(Dysosma versipell is (Hance)M.cheng)大孢子发生和雌配子体形成
的过程。结果:双珠被 ,多为厚珠心胚珠 ,少数为假厚珠心 ,胚珠多为横生 ,少数为弯生;边缘胎座 ,
子房一室 ,多胚珠 ,珠孔由两层珠被共同形成 ,呈“之”字形;多为单孢原 ,位于珠心表皮下;偶见 2
～ 3个孢原细胞位于珠心表皮下;大孢子母细胞有两种发生方式;直线形大孢子四分体 ,合点端的
大孢子发育为功能大孢子 ,蓼型胚囊;成熟胚囊中 ,二个极核在受精前合并为次生核;三个反足细
胞不发达 ,较早退化;“品”字形卵器极性明显 ,其中卵细胞与助细胞极性相反;助细胞发达 ,其丝状
器在不同发育时期形态及大小不同 ,且具吸器功能 。
关键词　八角莲;大孢子;雌配子体
The development of megasporogenesis and the formation of female
gametophyte in Dysosma versipellis
HUANG Heng-Yu1 ,2　MA Shao-Bin2
(1.The Biolog y Department of Jishou University , Jishou　416000)
(2.The Biolog y Department of Yunnan University , Kunming　650091)
Abstract　The present paper f irst ly repo rts the megasporogenesis and the fo rmation of female game-
tophy te in Dysosma versipell is (Hance)M.cheng.Result show s thot:The ovule is bitegminous ,
Most are crassinucellate and amphitropous , but sometimes are pseudocrassinucellate and campy-
lot ropous.The ovary is unilocular wi th many ovules.The placentat ion is marginal placenta.The mi-
cropy le is formed by both the inner and the outer integuments.The female archesporium is hypoder-
mal and single-celled , sometimes appear tw o or three archesporial cells.The tw o type in the develop-
ment of megaspore mother cell.The megaspore mo ther cell goes meiosis to fo rm a linear tetrad.The
chalazal megaspore is functional.The development of the embryo sac confo rms to the Polygonum
type.In mature embryo sac , two polar nucleus fused into the secondary nucleus befo re fert ilization;
three antipodal cells are ephemeral;the triangular eg g apparatus is obvious polarity , the polarity of
egg cell and synergids is opposite;tw o synergids are developed , the morpha and size of its fififo rm ap-
paratus are different in the development of the embryo sac , and i t functions as a haustrum.
Key words　Dysosma versipel lis(Hance)M.cheng.;megaspo re;female gametophy te
八角莲(Dysosma versipellis(Hance)M.Cheng)为
小檗科多年生草本 ,分布于我国长江流域各省 ,为我
国特有。生长在阔叶林或竹林下阴湿处 ,花期 5 ～ 6
月 ,果实期9 ～ 10月。八角莲的花芽在开放前一年的
8月中旬即形成 ,冬天地上部分枯死 ,花芽以休眠芽的
形式渡过冬天及早春 ,次年春末夏初的 5月底至6月
初开始萌发。花深红色 ,6 ～ 9朵簇生于近叶柄顶部离
叶基部不远处 ,下垂 ,花梗细长 ,下弯有毛;萼片 6 ,外
面有疏长毛;花瓣 6 ,长约2 cm;雌蕊 1 枚 , 长约
0.8 cm ,花柱约为子房长度的1/3。全草药用 ,能散风
祛痰 、解毒消肿、杀虫等[ 1] 。近年来研究表明 ,八角莲
还具有抗癌活性 ,特别是用于治疗食道癌 、子宫癌。
由于对其研究尚少 ,特别是胚胎学方面的研究还是空
白。因此 ,对八角莲大孢子发生及雌配子体形成的研
究 ,具有理论上和实践意义。
1　材料和方法
1.1　材料　取自昆明金殿公园温室区 ,采集各个发
育时期的花蕾及开放花朵 ,固定于改良的 FAA 固定
液中(50%乙醇∶冰乙酸∶甲醛 =89∶6∶5)。
1.2　实验方法　固定后的材料冲洗后 ,用爱氏苏木
精整体染色 ,经 10个不同浓度乙醇梯度脱水 ,5个不
同浓度二甲苯透明和渗透 ,切片石蜡包埋 ,Leitz切片
机切片 ,切片厚度 5 ～ 7μm ,中性树胶封片。ZEISS-
Axioskop 2型显微镜下观察并摄影。
2　观察结果
2.1　大孢子发生
八角莲具聚伞花序 ,心皮膨大为囊状 ,花柱较长 ,
不闭合 ,柱头大 ,盾状。子房一室 ,30 ～ 40个横生胚珠
着生于单心皮的边缘胎座上 ,而且同一子房内的多个
胚珠一般不同步发育。雌蕊分化初期 ,从幼嫩花蕾横
切面上可以看到心皮内壁沿腹缝线的胎座上形成胚
珠原基 ,原基形成后 ,进一步发育 ,其前端形成珠心 ,
基部发育为珠柄 ,在珠心顶端表皮下一层细胞中分化
出单个孢原细胞(图版Ⅰ:1)。这个细胞区别于珠心的
其它细胞 ,它的体积大 ,细胞质浓厚且具显著的细胞
核。此时内 、外珠被尚未发生。偶见珠心顶端表皮下
一层细胞中分化出2 ～ 3个孢原细胞 ,它们的形态相
似 ,均区别于周围的珠心细胞(图版Ⅰ:2)。
大孢子母细胞的发生有两种情况 ,第一种为孢原
细胞体积增大并伸长 ,直接发育为大孢子母细胞(图
版Ⅰ:3),其体积比周围珠心细胞大得多 ,细胞质浓厚 ,
具大而显著的细胞核 ,周缘珠心组织由珠心表皮细胞
产生。大孢子母细胞时期 ,在其上方存在 2 ～ 3层周
缘珠心细胞 ,将大孢子母细胞和珠心表皮隔开(图版Ⅰ:
3),说明八角莲这种发育方式的周缘珠心细胞不是由
孢原细胞衍生的 ,而是来自于珠心表皮细胞的平周分
裂 ,按 Davis[2]的划分 ,这种胚珠类型称为“假厚珠心胚
珠”。第二种情况是 ,孢原细胞平周分裂(图版Ⅰ:4)产
生一个周缘细胞和一个造孢细胞(图版Ⅰ:5)。周缘珠
心组织由周缘细胞和珠心表皮细胞分裂而共同产生
(图版Ⅰ:6 ,7)。造孢细胞体积增大 ,直接起大孢子母细
胞的作用(图版Ⅰ:8),大孢子母细胞的体积比周围细胞
大得多 ,细胞呈长方形 ,细胞质浓厚 ,具大而显著的细
胞核 ,上面有 2～ 3层周缘层 ,八角莲这种发育方式的
胚珠属于厚珠心类型 。八角莲大孢子母细胞时期正
是其休眠时期 ,因此经历的时间很长 ,在休眠期结束
后 ,生长很快 ,特别是珠被 ,在大孢子母细胞进入减数
分裂时期时 ,内 、外珠被均已发生 ,内珠被已生长至珠
心长度的 2/3处 ,而外珠被也已生长至内珠被的 2/3
处(图版Ⅰ:9)。
大孢子母细胞经减数第一次分裂前期 、中期 、后
期和末期 ,两组染色体到达两极(图版Ⅰ:10 ～ 13),核膜
出现形成新核 ,紧接着在两子核之间出现细胞壁 ,形
成大孢子二分体(图版Ⅱ:1)。在这一时期 ,外珠被由
于生长速度较快 ,已超过内珠被 ,几与珠心高度平齐
(图版Ⅱ:2)。由于发育多态 ,同一时期也存在一此例
外情况:有的胚珠外珠乃不及内珠被;个别胚珠外珠
被却还尚未发生 ,内珠被刚刚在珠心基部两侧的珠心
表皮一定部位发生。
大孢子二分体继续减数第二次分裂 ,产生一直线
排列的大孢子四分体 ,这四个细胞体积较大 ,形态相
似 ,呈方形(图版Ⅱ:3)。此时 ,外珠被似乎暂时停止生
长 ,内珠被继续生长和外珠被平齐 ,达珠心长度的 3/4
处(图版Ⅱ:4)。
大孢子四分体中 ,合点端的一个大孢子体积逐渐
增大 ,合点端的三个开始呈现退化的迹象(图版Ⅱ:5)。
这时珠心停止生长 ,内珠被生长不及外珠被 ,外珠被
与珠心平齐(图版Ⅱ:6)。以后 ,合点端大孢子体积继
续增大 ,发育为功能大孢子 ,其余三个大孢子很快退
化消失 ,只剩下退化的痕迹(图版Ⅱ:7)。成熟胚囊中
的细胞就由这个细胞产生 ,胚囊发育属于单孢子胚囊
之蓼型。但也偶见近珠孔端的二个大孢子依然存在 ,
直至雌配子体发育成熟时才解体消失。
2.1　雌配子体形成
合点端的功能大孢子开始形成时 ,体积小 ,细胞
质浓厚 ,核大而明显且靠近合点端 ,无液泡出现。随
310 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　24 卷
着体积的增大 ,珠孔端出现一个大液泡 ,胚囊发育进
入单核胚囊时期(图版Ⅱ:8)。此时 ,外珠被已超过珠
心 ,并开始弯曲向内生长 ,内珠被生长至珠心顶部。
单核胚囊中的单核逐渐移动至胚囊中部 ,随后进
行有丝分裂(图版Ⅱ:9),形成两个子核(图版Ⅱ:10)。不
久两核间出现液泡 ,两核由于液泡的扩大而被挤向两
极 ,同时珠孔端也出现一较小液泡(图版Ⅱ:11),液泡
的出现标志着二核胚囊时期的开始。此时 ,内 、外珠
被均已停止生长 ,共同形成“之”字形珠孔 ,胚珠处于
横生的位置(图版Ⅱ:12)。
在二核胚囊体积增大的同时 ,核又各进行一次有
丝分裂 ,形成四核胚囊 ,其中两个核位于胚囊的珠孔
端 ,两个核位于合点端 ,中间被一个大液泡所隔开(图
版Ⅲ:1)。此时 ,胚囊体积继续增大 ,并沿纵轴伸长 ,周
围的珠心细胞明显解体。此外有的胚珠中央 ,珠心细
胞呈退化状态 ,看不到正常发育的胚囊 ,只有细胞解
体后留下的空腔。
不久 ,四核胚囊中的四个核同时又进行一次有丝
分裂 ,形成八核胚囊。八核胚囊中 ,孔端和合点端各
有一个核成为上极核和下极核 ,这两个核在液泡的作
用下逐渐向胚囊中部运动(图版Ⅲ:2),两核一接触即
融合为一二倍性的次生核 ,随即发生胞质分裂形成中
央细胞。珠孔端的三个核形成卵器细胞 ,合点端的三
个核形成反足细胞。组成卵器的一个卵细胞和二个
助细胞呈“品”字形排列(图版Ⅲ:4 ,5),其中卵细胞略
小于助细胞 ,为卵圆形.初形成时体积小 ,细胞质浓
厚 ,核位于细胞中央 ,液泡明显。经过生长分化 ,体积
增大 ,核移至珠孔端 ,细胞质均匀分布于核周围 ,合点
端为一大液泡 ,极性非常明显(图版Ⅲ:6)。两个助细
胞大小几乎相等 ,在光镜下无结构上的差异 ,体积大
于卵细胞 ,多呈梨形 ,少数为茄形 ,细胞质较淡 ,核位
于珠孔端 ,合点端为一大液泡所占据 ,因此 ,助细胞的
极性刚好与卵细胞相反 ,珠孔端有明显的丝状器(图
版Ⅲ:5)。助细胞的丝状器在各个时期的大小和形状
均不相同 ,并在发育后期显示出吸器的形态。中央细
胞在形成后不久即开始向珠孔端逐渐移动到卵器细
胞附近(图版Ⅲ:4)。合点端的三个反足细胞小而不明
显 ,在形成后不久就退化了。
从二核胚囊到成熟胚囊 ,胚囊的体积急剧增大 ,
珠心组织开始解体。特别是到成熟胚囊时期 ,胚囊周
围的珠心组织大量解体。先是细胞失去正常形态 ,核
物质凝缩 ,继而细胞变为长条形 ,最后逐渐消失。这
种变化是按照由内向外、由珠孔端向合点端的次序进
行的。至此 ,合点端的功能大孢子发生三次连续的核
分裂共形成八核 ,成熟胚囊包含一卵细胞 ,两个助细
胞 ,三个反足细胞和一个二倍性中央细胞。
3　讨论
3.1　八角莲为单孢原植物 ,但存在多孢原现象 ,即珠
心表皮下一层细胞中有时不只发生一个孢原细胞 ,而
是 2 ～ 3个孢原同时产生 ,说明八角莲存在产生多孢
原细胞的特征。一些植物的孢原细胞可以由 6个或
更多的一小群细胞所组成 ,不过这些细胞里只有一个
能继续发育[ 3] 。八角莲植物有所不同 ,进一步发育时
产生两种情况:第一种是多孢原中只有一个继续发
育 ,最终成为大孢子母细胞 ,经减数分裂后形成一直
线排列的大孢子四分体;第二种是多孢原中至少有两
个继续发育 ,最终产生双大孢子母细胞。第一种极为
多见 ,第二种不常见 ,我们在大量切片中只观察到少
数几例 ,而且看不到多四分体现象 ,说明双大孢子母
细胞中 ,只有一个能继续发育并经减数分裂形成大孢
子四分体 ,另一个则在发育过程中退化消失。这与冯
闵[ 4]观察的不一致。就在同一科属中多孢原是否为
原始性状这一问题 ,笔者认为 ,如果把多孢原看作是
一偶见的返祖现象 ,则八角莲的单孢原应由多孢原发
展而来。
3.2　关于八角莲植物胚珠珠心类型 ,冯闵[ 4]认为 ,该
属植物由于大孢子母细胞直接来源于孢原细胞 ,后者
不分裂产生周缘细胞与造孢细胞 ,这一特征为薄珠心
胚珠所具有 ,而其胚珠在大孢子四分体后期存在的 3
～ 4层周缘层由珠心表皮分裂而来 ,这又是厚珠心胚
珠的特征 ,所以将其胚珠类型划为“假厚珠心胚珠” 。
根据笔者的观察 ,八角莲大孢子母细胞的来源有二
种 ,一种是孢原细胞平周分裂产生一个周缘细胞和一
个造孢细胞 ,造孢细胞直接行使大孢子母细胞的作
用 ,周缘珠心组织由周缘细胞和珠心表皮细胞共同产
生 ,这样的胚珠显然是厚珠心胚珠。另一种与冯闵观
察的一样 ,孢原细胞直接发育为大孢子母细胞 ,周缘
珠心组织由珠心表皮细胞分裂产生。按Davis[ 2]的划
分 ,这种胚珠类型称为“假厚珠心胚珠”。因此 ,笔者
认为 ,八角莲属植物有厚珠心和假厚珠心两种类型。
就珠心类型而言 ,八角莲属是介于其近缘属山荷叶属
和桃儿七属间的一个类群。
3.3　八角莲胚珠的薄切片显示其卵细胞的结构与其
近缘种植物山荷叶相似 ,核位于合点端 ,珠孔端为大
液泡所占据 ,极性与助细胞相反。八角莲卵器的极性
情况与另一近缘属植物桃儿七不同。此外 ,八角莲成
熟胚囊中反足细胞很早退化 ,似乎并不起什么发育上
3113 期　　　　　　　　　　　　　　黄衡宇等:八角莲大孢子发生和雌配子体形成
的作用 ,这也与桃儿七属植物不同。笔者认为桃儿七
属植物具发达的反足细胞是适应高海拔地区分布的
一个性状 ,而八角莲短命的反足细胞则是与其适应于
亚热带常绿阔叶林的生境有关[ 5 ,6] 。
3.4　助细胞丝状器的形状在不同物种间变化很大 ,
呈楔形 、花瓶形或其他各种折叠的形状[ 3] 。八角莲中
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 ,分别呈边
缘指状突起形 、边缘纤丝形 、絮状形至楔形 ,且絮状形
时期外观较大。Sato对大花萱草和其他学者在万带
兰属(Vanda)、荠属(Capsella)和棉花等的研究表
明[7] ,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
时期联系起来 ,同时还需多观察一些切片。八角莲丝
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。
参　考　文　献
1.中国科学院植物研究所.中国高等植物图鉴(第一册),北
京:科学出版社 , 1972.760
2.Davis Gwend L.Systematic Embryology of the Angiosperms.
New York:John Wiley , 1966
3.胡适宜.被子植物胚胎学.北京:人民教育出版社 , 1983
4.冯闵.小檗科:花发育形态学、胚胎学和系统学:[ 学位论
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5.应俊生.小檗科八角莲属和桃儿七属(新属)的研究.植物分
类学报, 1979 , 17(1):14～ 23
6.应俊生.中国植物区系的特有现象研究.植物分类学报 ,
1984 , 22(4):260
7.Sato S.A cy tochemical of the embryo asc formation in Hemero-
callis middendorfii var.esculenta(koidz)Ohwi.Jpn J Gnet ,
1985 , 50:53～ 66
图　版　说　明
Explanation of plates
图版 Ⅰ　1.表皮下分化出的单孢原细胞 ×1250;2.表皮下分
化出的双孢原 ×1250;3.由孢原细胞直接发育成的大孢子母
细胞 ×500;4.孢原细胞有丝分裂 ×1250;5.孢原细胞平周分
裂为一个初生周缘细胞和一个造孢细胞(1 , 2)×1250;6.初生
周缘细胞平周分裂 ×1250;7.珠心表皮细胞平周分裂 ×
1250;8.造孢细胞发育为大孢子母细胞 ×500;9.大孢子母细
胞时期的珠被情况 ×250;10.大孢子母细胞减数分裂前期Ⅰ
×500;11.大孢子母细胞减数分裂中期Ⅰ ×500;12.大孢子母
细胞减数分裂后期Ⅰ ×500;13.大孢了母细胞减数分裂末期Ⅰ
×250
图版 Ⅱ　1.大孢子二分体 ×500;2.大孢子二分体时期的珠被
情况 ×250;3.大孢子四分体(1 ～ 4)×500;4.大孢子四分体
时期的珠被情况 ×250;5.功能大孢子(F)和三个开始退化的
大孢子(2～ 4)×500;6.非功能大孢子退化时的珠被情况 ×
125;7.功能大孢子(F)和退化大孢子痕迹(←)×500;8.单核
胚囊(←)×500;9.单核胚囊有丝分裂 ×500;10.单核胚囊有
丝分裂形成两个新核 ×500;11.二核胚囊 ×250.12.之字形
珠孔 ×125
图版 Ⅲ　1.四核胚囊 ×500;2.八核胚囊 ×500;3.正在融合
的两个极核 ×1250;4.品字形卵器(E , Sy)和中央细胞(C)×
1250;5.肋细胞(Sy)及其丝状器(FA)×1250;6.卵细胞 ×
1250
C.中央细胞;E.卵细胞;F.功能大孢子;FA.丝状器;Sy.
助细胞
PlateⅠ　1.A female archesporium is hypodermal ×1250;2.Two
female archesporiums is hypodermal ×1250;3.The archesporium
directly increases and functions as the megasporocyte female arches-
porium is hypodermal ×500;4.The archesporium at mitosis ×
500;5.A primary parietal cell and a primary sporogenous cell have
formed from archesporium(1 , 2)×1250;6.The sporogenous cell at
periclinal division ×1250;7.The nucellar epidermal cell at periclinal
division ×1250;8.Sporogenous cell increase and function as the
megasporocyte ×500;9.The situations of integument at the stage
of the megasporocyte ×250;10.The megasporocyte at the prophase
Ⅰof meiosis ×500;11.The megasporocyte at the metaphaseⅠ of
meiosis ×500;12.The megasporocyte at the anaphaseⅠof meiosis
×500;13.The megasporocy te at the telophaseⅠof meiosis ×500
PlateⅡ　1.The megaspore dyad ×500;2.The situations of in-
tegument at the stageof the megaspore dyad ×250;3.Linear tetrad
of megaspores(1～ 4)×500;4.The situations of integument at the
stage of the megaspore tetrad ×250;5.Functional megaspore(F)
and three megaspores(2～ 4)degenerated gradually ×500;6.The
situations of integument at the stage of the degenerated megaspore
×125;7.Functional megaspore(F)and the trace of degenerated
megaspore(←)×500;8.Uninucleate embryo sac(←)×500;9.
The mitosis of the uninucleate embryo sac ×500;10.Two nuclei
are formed by the mitosis of the uninucleate embryo sac ×500;11.
2-nucleated embryo sac ×250;12.The ” zig-zag” micropyle is
formed by both the inner and the outer integuments ×125
Plate Ⅲ　1.4-nucleated embryo sac ×500;2.8-nucleated embryo
sac ×500;3.Two nuclei are fusing ×1250;4.The triangular egg
apparatus(E ,Sy)and central cell(C)×1250;5.Synergids(Sy)and
its fifiform apparatus ×1250;6.Egg cell ×1250
C.Central cell;E.Egg cell;F.Functional megaspore;FA.Fifi-
form apparatus;Sy.Synergid
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