全 文 ：植物科学学报　 ２０１４ꎬ ３２(６): ５６１~５６６
Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
　 　 ＤＯＩ:１０􀆰 １１９１３ / ＰＳＪ􀆰 ２０９５－０８３７􀆰 ２０１４􀆰 ６０５６１
鱼腥草的花粉活力及雌雄配子体的发育
李爱民１ꎬ２ꎬ 徐刚红１ꎬ 沈美珍１
(１. 怀化学院生命科学系ꎬ 湖南怀化 ４１８００８ꎻ ２. 民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室ꎬ 湖南怀化 ４１８００８)
摘　 要: 为深入了解鱼腥草有性繁殖特性及为鱼腥草杂交育种提供理论依据ꎬ 以栽培的三年生鱼腥草(Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ
ｃｏｒｄａｔａ Ｔｈｕｎｂ.)为材料ꎬ 采用 Ｉ２ ￣ＫＩ染色法、 培养基培养法、 荧光显微镜观察法研究鱼腥草花粉活力ꎻ 用石蜡切
片法观察鱼腥草雌雄配子体的发育过程ꎮ 结果显示ꎬ 鱼腥草花粉活力极低ꎬ 仅 Ｉ２ ￣ＫＩ法检测出鱼腥草花粉活力为
３􀆰１８％ꎬ 培养基培养法、 荧光显微镜观察法均未测出花粉活力ꎮ 其雄配子体在早期发育正常ꎬ 但在二分体时期发
现绒毡层解体ꎬ 最后游离小孢子细胞质逐渐消失ꎬ 显示出空瘪状态ꎬ 形状也由近圆形变为不规则形ꎬ 最终在花
粉囊开裂之前小孢子败育ꎮ 雌蕊心皮 ３枚ꎬ 合生成一室ꎬ 侧膜胎座ꎻ 直生胚珠ꎬ 为双层珠被ꎬ 薄珠心ꎻ 造孢细
胞起源于紧接表皮之下的珠心细胞ꎬ 造孢细胞直接发育成大孢子母细胞ꎻ 大孢子母细胞经减数分裂形成线形或 Ｔ
形排列的四分体ꎬ 靠近合点端的一个四分体细胞形成功能大孢子ꎻ 功能大孢子经连续 ３次有丝分裂形成 ７细胞 ８
核的蓼型成熟胚囊ꎮ 鱼腥草可能因绒毡层提早解体导致雄性不育ꎬ 其种子的产生可能来自于无融合生殖ꎮ
关键词: 鱼腥草ꎻ 花粉ꎻ 雄配子体发育ꎻ 雌配子体发育
中图分类号: Ｑ９４４　 　 　 　 　 文献标识码: Ａ　 　 　 　 　 文章编号: ２０９５￣０８３７(２０１４)０６￣０５６１￣０６
　 　 　 收稿日期: ２０１４￣０２￣１２ꎬ 退修日期: ２０１４￣０３￣１１ꎮ
　 基金项目: 湖南省高校创新平台开放基金(１４Ｋ０７４)ꎻ 湖南省植物学重点学科建设项目(２０１１￣４２)ꎮ
　 作者简介: 李爱民(１９６８－)ꎬ 男ꎬ 博士ꎬ 副教授ꎬ 主要从事植物资源开发与利用研究(Ｅ￣ｍａｉｌ: ｌｉａｉｍｉｎ１１１＠１６３􀆰 ｃｏｍ)ꎮ
Ｐｏｌｌｅｎ Ｖｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｍａｌｅ ａｎｄ Ｆｅｍａｌｅ Ｇａｍｅｔｏｐｈｙｔｅ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ ｃｏｒｄａｔａ Ｔｈｕｎｂ.
ＬＩ Ａｉ￣Ｍｉｎ１ꎬ２ꎬ ＸＵ Ｇａｎｇ￣Ｈｏｎｇ１ꎬ ＳＨＥＮ Ｍｅｉ￣Ｚｈｅｎ１
(１. Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｈｕａｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｈｕａｉｈｕａꎬ Ｈｕｎａｎ ４１８００８ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ
Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｔｈｎｏｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｐｌａｎｔ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅꎬ Ｈｕａｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｈｕａｉｈｕａꎬ Ｈｕｎａｎ ４１８００８ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｅｘｕａｌ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ
Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ ｃｏｒｄａｔａ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｃｒｏｓｓ ｂｒｅｅｄｉｎｇ. Ｕｓｉｎｇ ａ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈ.
ｃｏｒｄａｔａ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎꎬ ｐｏｌｌｅｎ ｖｉａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ Ｉ２￣ＫＩ ｓｔａｉｎｉｎｇꎬ
Ｂｒｅｗｂａｋｅｒ ＆ Ｋｗａｃｋ ｃｕｌｔｕｒｅ ｍｅｄｉｕｍ ａｎｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎻ
ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｍａｌｅ ａｎｄ ｆｅｍａｌｅ ｇａｍｅｔｏｐｈｙｔｅｓ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐａｒａｆｆｉｎ
ｓｅｃｔｉｏｎｓ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ Ｈ. ｃｏｒｄａｔａ ｐｏｌｌｅｎ ｖｉａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｌｏｗꎬ ｗｉｔｈ Ｉ２￣ＫＩ ｓｔａｉｎｉｎｇ
ｓｈｏｗｉｎｇ ｐｏｌｌｅｎ ｖｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ３􀆰 １８％ꎬ ａｎｄ ｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ｕｎａｂｌｅ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｐｏｌｌｅｎ ｖｉａｂｉｌｉｔｙ ａｔ ａｌｌ. Ｔｈｅ ｍａｌｅ ｇａｍｅｔｏｐｈｙｔｅ ｗａｓ ｎｏｒｍａｌ ｉｎ ｅａｒｌｙ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ ｂｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｄｙａｄ ｐｅｒｉｏｄ ｔｈｅ ｔａｐｅｔｕｍ ｃｅｌｌ ｗａｓ ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ. Ｔｈｅ ｃｙｔｏｐｌａｓｍ ｏｆ ｆｒｅｅ
ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｉｓａｐｐｅａｒｅｄ ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ ｅｍｐｔｙ ｆｌａｔ ｓｈａｐｅꎬ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｓｈａｐｅ
ｃｈａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ｓｕｂｏｒｂｉｃｕｌａｒ ｔｏ ｉｒｒｅｇｕｌａｒ. Ｆｉｎａｌｌｙꎬ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ａｂｏｒｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｂｅｆｏｒｅ ｐｏｌｌｅｎ
ｓａｃ ｃｒａｃｋｉｎｇ. Ａ ｐｉｓｔｉｌ ｗａｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｕｎｉｔｅｄ ｃａｒｐｅｌｓ ａｎｄ ｃｏｎｎａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｏｎｅ ｌｏｃｕｌａｒꎬ
ｐａｒｉｅｔａｌ ｐｌａｃｅｎｔａｔｉｏｎ. Ｔｈｅ ｏｖｕｌｅ ｗａｓ ａｔｒｏｐｏｕｓꎬ ｄｏｕｂｌｅ ｉｎｔｅｇｕｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｅｎｕｉｎｕｃｅｌｌｕｓ.
Ｓｐｏｒｏｇｅｎｏｕｓ ｃｅｌｌｓ ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｎｕｃｅｌｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ ｂｅｎｅａｔｈ ｔｈｅ ｅｐｉｄｅｒｍｉｓꎬ ａｎｄ
ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎｔｏ ｍａｃｒｏｓｐｏｒａｌ ｍｏｔｈｅｒ ｃｅｌｌｓ. Ｍａｃｒｏｓｐｏｒａｌ ｍｏｔｈｅｒ ｃｅｌｌ ｍｅｉｏｓｉｓ ｆｏｒｍｅｄ ｌｉｎｅａｒ ｏｒ Ｔ￣
ｓｈａｐｅｄ ｍｅｇａｓｐｏｒｅ ｔｅｔｒａｄｓ. Ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｏｎｅ ａｔ ｔｈｅ ｃｈａｌａｚａｌ ｅｎｄ ｗａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍｅｇａｓｐｏｒｅ.
Ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍｅｇａｓｐｏｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎｔｏ ａ ｐｏｌｙｇｏｎｕｍ ｔｙｐｅ ｅｍｂｒｙｏ ｓａｃꎬ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ
ｓｅｖｅｎ ｃｅｌｌｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｅｉｇｈｔ ｎｕｃｌｅｉ ａｆｔｅｒ ｔｈｒｅｅ ｔｉｍｅｓ ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ ｍｉｔｏｓｉｓ. Ｍａｌｅ ｓｔｅｒｉｌｉｔｙ ｍａｙ ｂｅ
ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｍａｔｕｒｅ ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｐｅｔｕｍꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｅｄ ｍａｙ ｃｏｍｅ ｆｒｏｍ ａｐｏｍｉｘｉｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ ｃｏｒｄａｔａꎻ Ｐｏｌｌｅｎꎻ Ｍａｌｅ ｇａｍｅｔｏｐｈｙｔｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎻ Ｆｅｍａｌｅ ｇａｍｅｔｏ￣
ｐｈｙｔｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
　 　 鱼腥草 (Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ ｃｏｒｄａｔａ Ｔｈｕｎｂ.)又名蕺
菜、 侧耳根、 猪鼻孔等ꎬ 为三白草科(Ｓａｕｒｕｒａｃｅａｅ)
蕺菜属多年生草本植物ꎮ 分布于我国中部、 东南及
西南部各省区ꎬ 尤以四川、 湖北、 湖南、 江苏等地
居多ꎮ 常生于海拔 ３００~２６００ ｍ 山坡的潮湿林下、
路旁、 田埂及沟边[１]ꎮ 鱼腥草性味辛、 寒ꎬ 具有
清热解毒、 消肿排脓、 利尿通淋的功效[２]ꎮ 主要
用于治疗肿痛叶脓、 痰热喘咳、 热痢热淋、 痈肿疮
毒ꎬ 为常用中药ꎬ 是鱼腥草注射液的主要原料ꎮ 鱼
腥草具有广谱的抗菌作用ꎬ 对免疫功能也有一定的
增强效果[３]ꎬ 同时其嫩叶及根茎可食用ꎬ 为长江
以南地区大众喜爱的美味菜肴ꎮ 近年来ꎬ 市场对鱼
腥草的需求与日俱增ꎬ 人工栽培面积越来越大ꎬ 生
产上普遍采用根状茎无性繁殖[４]ꎮ 尽管有学者对
三白草科进行过胚胎学研究[５]ꎬ 但对鱼腥草的研
究不够深入ꎬ 没有充分认识鱼腥草有性繁殖的特
征ꎬ 不利于鱼腥草的杂交育种ꎮ 花粉是有性繁殖
重要的遗传物质载体ꎬ 其活力直接影响到种子结
实ꎬ 而雌雄配子体的发育是有性繁殖的关键步
骤[６] ꎮ 为此ꎬ 我们通过检测鱼腥草花粉活力及观
察雌雄配子体的发育过程ꎬ 希望充分认识鱼腥草
有性繁殖的特征ꎬ 为鱼腥草的杂交育种工作提供理
论依据ꎮ
１　 材料与方法
１􀆰 １　 材料
材料采自怀化学院植物园人工栽培的 ３年生鱼
腥草(Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ ｃｏｒｄａｔａ)居群ꎮ
１􀆰 ２　 方法
１􀆰 ２􀆰 １　 鱼腥草花粉活力检测
选取发育正常、 无病虫害的健壮植株ꎬ 于盛花
期上午 ７ ∶ ００－８ ∶ ００ 选取未开放的花序ꎬ 连同一段
枝叶共同采下ꎬ 迅速移入盛有清水的三角瓶中ꎬ 带
回实验室待其自然开放ꎮ 花药开裂后收集花粉ꎬ 供
当日实验使用ꎮ 共统计 １０ 个植株中的 １０ 个花序ꎬ
每个花序选 １０朵花ꎮ
１􀆰 ２􀆰１􀆰１　 Ｉ２￣ＫＩ染色法[７]
用 ０􀆰 １％ Ｉ２￣ＫＩ 溶液对花粉染色ꎬ 在显微镜下
统计被染色花粉粒的百分率ꎮ 每朵花选取 ５ 个视
野ꎬ 每个视野花粉粒不少于 ３０ 粒ꎬ 取其平均值作
为花粉活力的指标(凡被染成蓝色的花粉记为有生
活力ꎬ 黄褐色的记为发育不良ꎬ 无色的记为不具有
生活力)ꎮ
１􀆰 ２􀆰１􀆰 ２　 培养基培养法[８]
培养基采用 Ｂｒｅｗｂａｋｅｒ ＆ Ｋｗａｃｋ 培养基ꎬ 首
先配制无机盐储备液 Ａꎬ 其配方为 Ｈ３ＢＯ３ ０􀆰 １ ｇ、
Ｃａ(ＮＯ３) ２􀅰４Ｈ２Ｏ ０􀆰 ３ ｇ、 ＭｇＳＯ４􀅰７Ｈ２Ｏ ０􀆰 ２ ｇ、
ＫＮＯ３ ０􀆰 １ ｇ、 蒸馏水 １００ ｍＬꎮ 使用时取溶液 Ａ
１ ｍＬ、 蒸馏水 ９ ｍＬ、 蔗糖 ０􀆰 ５ ｇ、 １ ｇ、 １􀆰 ５ ｇ 分
别配成不同蔗糖浓度(５％、 １０％、 １５％)的花粉培
养基(溶液 Ｂ)ꎮ 收集鱼腥草花粉播于培养基(溶液
Ｂ)上ꎬ 置于 ２５℃的恒温条件中培养 １２ ｈꎬ 观察花
粉管萌发情况(每朵花选取 ５ 个视野进行观察ꎬ 花
粉管长度大于花粉直径的为有活力)ꎬ 记录数据并
计算其平均值ꎮ
１􀆰 ２􀆰１􀆰 ３　 花粉管生长的荧光显微镜观察法[９]
在实验地里标记将要开放的花序ꎬ 从花序基部
花开放开始ꎬ 间隔 １、 ２、 ４、 ８、 ２４、 ４８ ｈ 取样一
次ꎬ 连续取样直至整个花序萎蔫ꎮ 花粉用 ＦＡＡ 固
定ꎻ 选择不同开放时期花序中部位置花的柱头ꎬ 用
１ ｍｏｌ / Ｌ的 ＮａＯＨ溶液透明材料ꎬ 再用 ０􀆰 １％苯胺
蓝溶液染色并在荧光显微镜(Ｏｌｙｍｐｕｓ ＢＸ６０ꎬ Ｊａ￣
ｐａｎ)下观察花粉的萌发情况ꎮ
１􀆰 ２􀆰 ２　 雌雄配子体发育过程采用常规石蜡制片
法[１０]
选取健康植株的花序ꎬ 经 ＦＡＡ 固定ꎬ Ｅｈｒｉｃｈ
苏木精整染ꎬ 梯度乙醇脱水ꎬ 石蜡包埋ꎬ Ｌｅｉｃａ
ＲＭ切片机切片(切片厚度 ８ μｍ)后ꎬ 在 Ｏｌｙｍｐｕｓ
ＢＸ６０显微镜观察、 拍照ꎮ
２６５ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷　
２　 结果与分析
２􀆰 １　 鱼腥草花部形态特征
鱼腥草为穗状花序ꎬ 生于茎梢ꎬ 具白色总苞ꎬ
花小而密ꎬ 无花被ꎬ 仅有极小的 １小苞片ꎬ 总苞长
圆形或卵形ꎬ 长 １０~１５ ｃｍꎬ 宽 ５~６ ｃｍꎬ 十字花
冠ꎬ 花序长 １~３ ｃｍꎬ 与叶对生ꎮ 鱼腥草为不完全
花ꎬ 无花萼ꎬ 雄蕊 ３枚ꎬ 长于子房ꎬ 花丝下部与子
房合生ꎻ 雌蕊由 ３枚下部合生的心皮组成ꎬ 子房上
位ꎬ １室ꎬ 侧膜胎座ꎮ 胚珠多数ꎬ 花柱 ３ꎮ 花期较
长ꎬ 主要集中在 ５－６月ꎮ
２􀆰 ２　 鱼腥草花粉活力
Ｉ２￣ＫＩ法观察到鱼腥草花粉仅有 ３􀆰１８％被染成
蓝色(有生活力)ꎬ ９６􀆰１０％的花粉被染成黄褐色
(发育不良ꎬ 图版Ⅰ: ａ)ꎬ ０􀆰７２％的花粉没有被染
色(无生活力)ꎮ ３ 种不同浓度的蔗糖培养基在
２５℃培养 １２ ｈ后ꎬ 没有观察到花粉萌发(图版Ⅰ:
ｂ)ꎮ 荧光显微镜观察花粉发现ꎬ 从刚开放的花序
至萎蔫的花序中ꎬ 花序中部花的柱头上均没有观察
到花粉管的生长(图版Ⅰ: ｃ)ꎮ
表 １　 鱼腥草花粉活力检测结果
Ｔａｂｌｅ １　 Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ
ｃｏｒｄａｔａ ｐｏｌｌｅｎ ｖｉｔａｌｉｔｙ
方法
Ｍｅｔｈｏｄｓ
花粉活力(％)
Ｐｏｌｌｅｎ ｖｉｔａｌｉｔｙ
Ｉ２ ￣ＫＩ染色法　 Ｉ２ ￣ＫＩ ｓｔａｉｎｉｎｇ ３.１８ ± ０.０３
培养基培养法　 ＢＫ ｃｕｌｔｕｒｅ ｍｅｄｉｕｍ
　 ５％蔗糖　 ５％ ｓｕｃｒｏｓｅ ＿
　 １０％蔗糖　 １０％ ｓｕｃｒｏｓｅ ＿
　 １５％蔗糖　 １５％ ｓｕｃｒｏｓｅ ＿
荧光显微镜观察法
Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ＿
注: “－”表示未检出ꎮ
Ｎｏｔｅ: “－”ｍｅａｎｓ ｎｏｔ ｄｅｔｅｃｔｅｄ.
２􀆰 ３　 鱼腥草的小孢子发生及雄配子体发育
采用石蜡切片法对鱼腥草雄配子体的发育过程
观察发现ꎬ 鱼腥草的花药具 ４个花粉囊ꎮ 在花药 ４
个角隅表皮下的一些细胞ꎬ 细胞核增大ꎬ 成为孢原
细胞ꎮ 孢原细胞经过 １次平周分裂向外形成初生药
壁细胞ꎬ 向内形成初生造孢细胞ꎮ 此后ꎬ 初生造孢
细胞经过多次分裂形成次生造孢细胞ꎬ 由它们发育
成小孢子母细胞ꎮ 而初生药壁细胞经过 ２次平周分
裂ꎬ 产生了最内层的绒毡层ꎬ 紧接绒毡层的中层和
中层外面的纤维层细胞ꎮ 这 ３层细胞再加上表皮细
胞ꎬ 就构成了鱼腥草花药的药壁组织ꎮ
小孢子母细胞位于小孢子囊的中央ꎬ 细胞体积
较大且染色较浅ꎬ 细胞核着色深ꎬ 花药壁由外向内
可看到表皮、 纤维层、 中层和绒毡层 ４层结构ꎮ 表
皮、 纤维层和中层细胞体积小而扁平ꎬ 核小且着色
浅ꎬ 绒毡层细胞体积大ꎬ 染色较深ꎮ 随着发育的进
程ꎬ 小孢子母细胞的细胞质浓缩ꎬ 染色质开始凝
聚ꎬ 进入减数分裂前期ꎮ
小孢子母细胞经第 １次减数分裂后ꎬ 形成细胞
壁将 ２个子核隔开为二分体(图版Ⅰ: ｄ)ꎮ 第 ２次
分裂形成 ４个子核ꎬ 然后核间形成细胞壁ꎬ 成为小
孢子四分体ꎬ 小孢子四分体以四面体形式为主ꎬ 少
数呈两侧对称型(图版Ⅰ: ｅ)ꎮ 有的小孢子囊中四
分体很小、 不饱满ꎻ 有的小孢子囊中四分体空瘪、
畸形ꎻ 还有的小孢子囊中四分体集聚、 呈团块状ꎬ
显示出各种异常形态ꎮ
随着胼胝质溶解ꎬ ４个小孢子彼此分开ꎮ 刚从
四分体释放出来的小孢子继续发育ꎬ 可以观察到大
量的单核居中和单核靠边小孢子(图版Ⅰ: ｆ)ꎮ 随
着发育的进程ꎬ 大部分小孢子内部细胞质逐渐消
失ꎬ 小孢子发育后期内部显示出空瘪状态或仅含有
少量稀薄的内容物ꎬ 形状不规则(图版Ⅰ: ｇ)ꎮ 最
终ꎬ 在小孢子分裂之前已有许多小孢子败育ꎮ
在小孢子二分体时期ꎬ 绒毡层内切向壁出现空
泡(图版Ⅰ: ｄ)ꎬ 细胞质比较淡薄ꎬ 至四分体时
期ꎬ 绒毡层空泡化明显ꎬ 细胞质逐渐解体ꎮ
２􀆰 ４　 鱼腥草雌配子体发育
对鱼腥草雌配子体的发育过程观察可见ꎬ 鱼腥
草子房的侧膜胎座上紧密着生着数量众多的胚珠ꎬ
即每个成熟子房内胚珠达 ２２个以上ꎮ 雌蕊 ３心皮ꎬ
边缘内卷彼此靠合ꎬ 合生成 １室的侧膜胎座ꎮ 胎座
表皮下有 ５~６ 个薄壁细胞ꎬ 分裂十分活跃ꎬ 经过
数次垂周分裂和平周分裂后ꎬ 突起呈指状ꎬ 形成胚
珠原基ꎮ 突起基部表皮下的细胞进行平周分裂ꎬ 形
成环状突起ꎬ 内珠被开始发生ꎮ 外珠被发生与内胚
珠发生的时间间隔很短ꎬ 方式一致ꎮ 内、 外珠被均
由 ２层细胞组成(图版Ⅰ: ｈ)ꎮ
当珠被包围珠心近 １ / ２ 时ꎬ 胚珠珠孔端紧靠
表皮的一层薄壁细胞中的一个细胞体积增大ꎬ 发育
３６５　 第 ６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 李爱民等: 鱼腥草的花粉活力及雌雄配子体的发育
成造孢细胞(图版Ⅰ: ｈ)ꎮ 造孢细胞体积大ꎬ 细胞
质浓厚ꎬ 具有明显的细胞核ꎬ 以此可区别于珠心的
其它细胞ꎮ 造孢细胞不经分裂直接发育成大孢子母
细胞ꎮ 大孢子母细胞在分裂前体积增大ꎬ 细胞伸长
(图版Ⅰ: ｉ)ꎬ 经过第 １ 次减数分裂后形成二分体
(图版Ⅰ: ｊ)ꎬ 二分体继续分裂形成四分体ꎬ 四分
体呈直线排列(图版Ⅰ: ｋ)ꎮ 也有 Ｔ－形排列的四
分体(图版Ⅰ: ｌ)ꎮ 通常珠孔端的 ３ 个细胞解体ꎬ
合点端的 １个四分体细胞形成功能大孢子ꎮ
合点端的功能大孢子继续发育成单核胚囊ꎮ 单
核胚囊的核大ꎬ 核仁明显ꎬ 位于胚囊的近珠孔端ꎬ
细胞质中出现液泡ꎮ 单核胚囊经过一次有丝分裂形
成二核胚囊(图版Ⅰ: ｍ)ꎬ 形成的两个核分别移向
胚囊的珠孔端和合点端ꎮ 两个核之间不形成细胞
壁ꎬ 从切片上看ꎬ 二核胚囊呈长棒状ꎮ
二核胚囊的体积进一步增大ꎬ 两个核同时进行
一次有丝分裂ꎬ 形成四核胚囊ꎬ 四核胚囊的形状为
椭圆形ꎬ 其体积较二核胚囊的体积明显增大ꎬ 四核
处于共同的细胞质中ꎬ 每个核均较大ꎬ 核仁明显ꎻ
胚囊中 ４ 个细胞核分两组聚集在近珠孔端和合点
端ꎮ 四核经有丝分裂形成 ８核ꎬ 然后 ８核重排、 分
化ꎬ 最终发育成 ７个细胞 ８个核的成熟胚囊ꎬ 其中
合点端 ３个核ꎬ 珠孔端 ３个核ꎬ 两个核在胚囊的中
间ꎬ 此时期非常短ꎬ 很快便进行细胞分化ꎬ 形成典
型的蓼型胚囊(图版Ⅰ: ｎꎬ ｏ)ꎮ 合点端的 ３ 个细
胞分化为反足细胞ꎮ 反足细胞存在的时间较短ꎬ 在
极核向卵器移动时就开始退化解体(图版Ⅰ: ｎ)ꎮ
珠孔端的 ３个细胞分别分化为 ２个助细胞和 １个卵
细胞ꎬ 呈“品”字形排列成卵器ꎬ 其中卵细胞为卵
圆形ꎬ 初形成时体积小ꎬ 细胞质浓厚ꎬ 核位于细胞
中央ꎬ 液泡明显ꎮ 经过生长发育ꎬ 卵细胞体积增
大ꎬ 核逐渐移至珠孔端ꎬ 细胞质均匀分布于核周
围ꎬ 合点端则有一大液泡ꎬ 极性非常明显ꎮ 中央细
胞的极核在形成后不久即开始向珠孔端逐渐移动到
卵器附近ꎮ 当胚囊发育至成熟时ꎬ 即停止生长ꎬ 没
有发现受精现象和原胚ꎮ
３　 讨论
花粉活力测定有很多种方法ꎬ 主要有显微镜形
态观察法、 染色法、 离体萌发法等ꎮ 我们采用Ｉ２￣ＫＩ
染色法、 Ｂｒｅｗｂａｋｅｒ ＆ Ｋｗａｃｋ 培养基培养法、 荧
光显微镜观察法检测了鱼腥草花粉活力ꎬ 结果显
示ꎬ Ｉ２￣ＫＩ染色法检测出鱼腥草花粉活力指标仅为
３􀆰１８％ꎻ 培养基培养法和荧光显微镜观察法均未检
测出鱼腥草花粉有活力ꎮ 由于 Ｉ２￣ＫＩ 是针对花粉粒
中所含淀粉进行染色ꎬ 因此只要花粉粒中含有淀粉
就会被 Ｉ２￣ＫＩ 染成蓝色(即使花粉粒已没有活性)ꎬ
故 Ｉ２￣ＫＩ染色法显示的花粉活力指标往往高于实际
的花粉萌发率ꎮ 培养基培养法操作较染色法复杂ꎬ
所需时间也较长ꎬ 但数据比较准确可靠ꎬ 是使用范
围最广的一种测定花粉活力的方法[９ꎬ１１]ꎮ 荧光显微
镜观察柱头上花粉的萌发ꎬ 是自然状态下的原位观
察ꎬ 数据最为可靠[１２]ꎮ 通过培养基培养及荧光显
微镜的观察ꎬ 均未发现鱼腥草花粉有活力ꎬ 因此鱼
腥草是雄性不育ꎮ
通过对鱼腥草雄配子体发育过程的观察ꎬ 鱼腥
草雄性不育的原因可能与雄配子体发育过程中绒毡
层的提前解体有关ꎮ 绒毡层细胞具有合成及转运特
异蛋白质、 碳水化合物和脂类物质的功能ꎬ 对花粉
发育起着极其重要的作用[１３]ꎮ Ｉ２￣ＫＩ 染色法检测发
现有 ９６􀆰１０％的花粉被染成黄褐色ꎬ 仅 ３􀆰１８％的花
粉被染成蓝色ꎬ 说明鱼腥草花粉不能贮存碳水化合
物ꎬ 影响了花粉的正常发育ꎮ 林美珍等[１４]研究发
现ꎬ 鱼腥草的花药绒毡层细胞在小孢子母细胞时期
出现了质壁分离的异常现象ꎬ 且绒毡层细胞在内切
向面有一层疏松的加厚区域ꎬ 阻碍了绒毡层细胞里
的物质向花粉细胞的转运ꎬ 从而影响了花粉粒中营
养物质的积累ꎬ 造成大多数鱼腥草花粉粒败育ꎬ 我
们的观察结果与之一致ꎮ
鱼腥草胚珠为直生胚珠ꎬ 两层珠被ꎬ 每层珠被
两层细胞ꎮ 成熟的胚囊属于蓼型胚囊ꎬ 包含位于珠
孔端的 １个卵细胞和 ２个助细胞ꎬ 合点端的 ３个反
足细胞以及 １个含二核的中央细胞ꎮ 形成八核胚囊
后ꎬ 合点端的 ３个大核发育成 ３个反足细胞ꎬ 珠孔
端的 ３个细胞分化形成 １ 个卵细胞、 ２ 个助细胞ꎬ
构成卵器ꎮ 在成熟胚囊中ꎬ 反足细胞常提前退化ꎮ
反足细胞的功能是将母体的营养物质转运到胚
囊[１５]ꎮ 胚囊中的助细胞或中央细胞要经过反足细
胞从母体取得营养ꎬ 当合点端的反足细胞形成并紧
接着退化时ꎬ 由于胚囊中的助细胞和中央细胞还没
４６５ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷　
有发育成熟ꎬ 因此影响了胚囊的营养吸收ꎬ 导致卵
细胞发育不良ꎬ 胚囊退化ꎬ 不能进行受精作用ꎬ 无
法形成原胚ꎮ 这与胚囊发育到八核时期就停止生
长、 没有发现受精现象和原胚的情况相吻合ꎮ 鱼腥
草在自然条件下可以产生种子ꎬ 但种子萌发率在不
同的报道中差异显著[１６ꎬ１７]ꎬ 因鱼腥草雄性不育ꎬ
故鱼腥草的种子可能是通过无融合生殖而形成的ꎮ
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图 版 说 明
图版Ⅰ: 鱼腥草的花粉活力及雌雄配子体的发育过程(珠孔端朝上)ꎮ ａ: Ｉ２ ￣ＫＩ染色花粉ꎬ 黄褐色示发育不良ꎻ ｂ: 培养基培
养 １２ ｈ后的花粉ꎬ 没有萌发ꎻ ｃ: 荧光显微镜观察开花 ２ ｄ后柱头上的花粉没有萌发ꎻ ｄ: 小孢子二分体时期ꎬ 白箭头示二
分体ꎬ 黑箭头示解体的绒毡层ꎻ ｅ: 小孢子四分体时期ꎬ 白箭头示四面体型四分体ꎻ ｆ: 小孢子单核靠边期ꎻ ｇ: 逐渐败育的
小孢子(箭头)ꎮ ｈ: 造孢细胞(箭头)ꎻ ｉ: 大孢子母细胞减数分裂(箭头)ꎻ ｊ: 大孢子二分体(箭头)ꎻ ｋ: 大孢子四分体直线
排列(箭头)ꎻ ｌ: 大孢子四分体 Ｔ－形排列(箭头)ꎻ ｍ: 二核胚囊(箭头)ꎻ ｎꎬ ｏ: 成熟胚囊ꎮ
Ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｔｅ
ＰｌａｔｅⅠ: Ｐｏｌｌｅｎ ｖｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｇａｍｅｔｏｐｈｙｔｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ ｃｏｒｄａｔａ (ｍｉｃｒｏｐｙｌｅ ｕｐｗａｒｄ) . ａ: Ｖｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍａｔｕｒｅ
ｐｏｌｌｅｎ ｇｒａｉｎｓ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｗｉｔｈ Ｉ２ ￣ＫＩ ｓｔａｉｎｉｎｇꎬ ｔａｎ ｓｈｏｗｉｎｇ ｄｙｓｐｌａｓｉａꎻ ｂ: Ｍａｔｕｒｅ ｐｏｌｌｅｎ ｇｒａｉｎｓ ｉｎ Ｂｒｅｗｂａｋｅｒ ＆ Ｋｗａｃｋ ｃｕｌｔｕｒｅ
ｍｅｄｉｕｍ ａｆｔｅｒ １２ ｈꎬ ｓｈｏｗｉｎｇ ｎｏ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎꎻ ｃ: Ｖｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍａｔｕｒｅ ｐｏｌｌｅｎ ｇｒａｉｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｉｇｍａ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｗｉｔｈ
ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ａｆｔｅｒ ２ ｄ ｆｌｏｗｅｒｉｎｇꎬ ｓｈｏｗｉｎｇ ｎｏ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎꎻ ｄ. Ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｄｙａｄ ｓｔａｇｅꎬ ｓｈｏｗｉｎｇ ｄｙａｄ (ｗｈｉｔｅ
ａｒｒｏｗ) ａｎｄ ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔａｐｅｔｕｍ ( ｂｌａｃｋ ａｒｒｏｗ)ꎻ ｅ: Ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ｔｅｔｒａｄ ( ａｒｒｏｗ)ꎻ ｆ: Ｍｏｎｏｎｕｃｌｅａｒ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅꎻ ｇ:
Ａｂｏｒｔｉｖｅ ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｅ ( ａｒｒｏｗ)ꎻ ｈ: Ｓｐｏｒｏｇｅｎｏｕｓ ｃｅｌｌ ( ａｒｒｏｗ)ꎻ ｉ: Ｍｅｉｏｓｉｓ ｉｎ ｍｅｇａｓｐｏｒｅ ｍｏｔｈｅｒ ｃｅｌｌ ( ａｒｒｏｗ )ꎻ ｊ:
Ｍａｃｒｏｓｐｏｒｅ ｄｙａｄ (ａｒｒｏｗ)ꎻ ｋ: Ｌｉｎｅａｒ ｓｈａｐｅｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅｇａｓｐｏｒｅ ｔｅｔｒａｄ (ａｒｒｏｗ)ꎻ ｌ: Ｔ￣ｓｈａｐｅｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ
ｍｅｇａｓｐｏｒｅ ｔｅｔｒａｄ (ａｒｒｏｗ)ꎻ ｍ: Ｔｗｏ￣ｎｕｃｌｅａｔｅ ｅｍｂｒｙｏ ｓａｃ (ａｒｒｏｗ)ꎻ ｎꎬ ｏ: Ｍａｔｕｒｅ ｅｍｂｒｙｏ ｓａｃ.
５６５　 第 ６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 李爱民等: 鱼腥草的花粉活力及雌雄配子体的发育
李爱民等: 图版Ⅰ ＬＩ Ａｉ￣Ｍｉｎ ｅｔ ａｌ.: Ｐｌａｔｅ Ⅰ
a b c
d20 μm
20 μm 20 μm 20 μm
20 μm
20 μm20 μm20 μm
20 μm
20 μm 20 μm 20 μm20 μm
2 μm020 μm
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Ｓｅｅ ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｔｅｘｔ
(责任编辑: 张 平)
６６５ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷