全 文 ：武汉植物学研究 2004，22(2)：91～97
Journal of Wuhan Botanical Research
星星草受精作用及其胚与胚乳早期发育的观察
杨春雪，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 150080)
摘 要 ：利用常规石蜡切片法对星星草[Puccinellia tenuiflora(Griseb．)Scribn．et Merr．]受精过程及胚与胚乳的
早期发育进行了观察，主要结论如下：(1)开花后 2 h，花粉管破坏 1个助细胞，释放 2个精子，精子呈逗点状。(2)开
●花后 2～3 h，2个精子分别移向卵细胞与极核。(3)开花后 3～5 h，精核分别贴附于卵细胞与极核的核膜上。(4)开
花后 5～10 h，精核与卵核融合，雄性核仁出现，合子形成。(5)开花后 5～6 h，精核与极核融合，并出现雄性核仁，形
成初生胚乳核 ，精核与极核的融合比与卵核融合要快。(6)开花后 2O h左右，合子分裂。(7)开花后 8 h，初生胚乳核
分裂。(8)双受精作用属于有丝分裂前配子融合类型。(9)胚胎发育属于紫菀型，胚乳发育属于核型胚乳。
关键词 ：星星草[Puccinellia tenuiflora(Griseb．)Scribn．et Merr．]；双受精}胚；胚乳
中图分类号：Q944．45 文献标识码：A 文章编号：1000．470X(2004)02—0091．07
Observations on the Fertilization and the Early Development of
Embryo and Endosperm in Puccinellia tenuiflora
YANG Chun—Xue，SHEN Jia—Heng。
(Department of Biology，College ofLife and Environment Science，Harbin Normal University，Harbin 150080，China)
Abstract：Observations of the processes of the fertilization and the early development of embryo
and endosperm of Puccinellia tenuiflora by means of normal paraffin method are presented in this
paper．The main results are as follows：(1)2 hours after flowering，pollen tube destroys a syner—
gid，releasing two sperms．The sperms are phaseoliform in shape．(2)2 to 3 hours after flowering。
two sperms move to egg cell and the polar nucleus，respectively．(3)3 to 5 hours after flowering，
two sperm nuclei are nestled on the nuclear membranes of the egg nucleus and a polar nucleus re—
spectively and simultaneously．(4)5 to 10 hours after flowering，the membrane of one male nucle—
ar and that of the egg nuclear are fusing，and a small male nucleolus appears in the egg nuclear af-
ter fusing，as is the symbol of the formation of zygote．(5)5 to 6 hours after flowering．the male
nucleus is fusing with the polar nucleus，and a small male nucleolus appears in the polar nucleus
after that，as is the symbol of the formation of primary endosperm nucleus．The fusion of sperm
nucleus with the polar nucleus is faster than that of it with the egg cel1．(6)20 hours after flower．
ing，the zygote starts dividing．(7)8 hours after flowering，the primary endosperm starts dividing．
(8)The double fertilization is the type of Premitotic syngamy．(9)The embryogene coforms to
the Asterad type and the endosperm genesis is of Nuclear type．
Key words：Puccinellia tenuiflora(Griseb．)Scribn．et Merr．；Double fertilization；Embryo；En．
dosperm
星星草做为20世纪 80年代筛选为治理盐碱地 的先锋植物以来，逐渐受到有关学者的关注[卜 。在
收稿 日期：2003—07—09，修回日期：2003—09—07。
基金项目；黑龙江省教育厅资助项目。
作者简介：杨春雪(1977一)，女．硕士，助教．现在东北林业大学园林学院从事花卉学教学工作。
通讯作者(Author for correspondence．E—mail：hsdshenjiaheng@yahoo．corn．cn)。
维普资讯 http://www.cqvip.com
武 汉 植 物 学 研 究 第 22卷
研究星星草的大、小孢子发生及雌、雄配子体发育的
基础上，笔者报道了星星草受精作用以及胚与胚乳
早期发育方面的观察，从而在星星草胚胎学的研究
中填补其空白，为星星草的生殖生物学以及遗传育
种研究提供基础资料。
1 材料与方法
星星草(Puccinelia tenuiflora)种植于哈尔滨
师范大学植物园内。从 1999年至2001年每年 5月
底至 6月底取处于不同发育时期的花蕾、小花以及
果实进行固定。观察受精作用的试材为开花两天内
每 2 h取 1次材料。其后为每天上、下午各取 1次材
料。固定液为卡诺(纯酒精 ：冰醋酸一3：1)固定液。
爱氏苏木精整体染色，常规石蜡切片法制片，切片厚
度 8～10 m。Olympus BH一2型光学显微镜下观察
并摄影。
2 观察结果
2．1 受精前成熟胚囊的结构
星星草的胚囊发育属于蓼型胚囊，成熟胚囊是
由卵细胞、助细胞、中央细胞与反足细胞构成的。受
精前其具体结构如下：
多lj细胞 成熟的卵细胞呈梨形，位于胚囊的珠
孔端，细胞核为圆球形至椭球形，其中有一个大的雌
性核仁，染色质较为分散，细胞核位于卵细胞的近合
点端，浓厚的细胞质围绕于卵核周围，其外分布着许
多小液泡 (图版 I：1，2)。
助细胞 2个助细胞并列紧靠在一起，与卵细
胞在空间上呈“品”字型排列。助细胞的珠孔端通常
较狭窄，并可见到丝状器，中部较为宽大，通常细胞
核位于近珠孔端，每个核内1个核仁；合点端稍微变
宽，为助细胞的大液泡存在部位。成熟胚囊的助细胞
通常染色较浅(图版 I：3)。
中央细胞 中央细胞为高度液泡化的细胞。多
数情况下，2个极核相靠，从反足细胞群移至卵细胞
下方(图版 I：1)。少数情况可见两极核已融合成为
次生核，核内的核仁较大(图版 I：2)。每个极核或次
生核内只看到1个大的雌性核仁。染色质处于分散
状态 。
反足细胞 成熟胚囊阶段，反足细胞群由4至
6个细胞组成，位于胚囊的近合点端一侧。图版 I：4
显示 3个反足细胞，它们与极核、卵细胞的放大倍数
相同。可见反足细胞的体积很大，细胞核增大的同
时，存在大量核仁，细胞质浓厚。整个反足细胞染色
较深，反足细胞很可能为多倍体。反足细胞的存活期
比较长，直到受精作用完成之后，反足细胞依然存
在，甚至在合子分裂时仍可在胚囊合点端观察到反
足细胞的痕迹。
2．2 双受精
花粉落到羽毛状柱头上后，很快长出花粉管，经
花柱长入子房腔，花粉管经珠孔进入胚囊，破坏 1个
助细胞后，释放 2个精子，1个精核与卵细胞融合，
另 1个精核则与中央细胞的极核或次生核融合，前
者的融合速度慢于后者(见表 1)。
表 1 星星草双受精作用时间表
Table 1 The duration of double fertilization
开花后 卵受精 开花后 After After 极核受精
Polar nuclei fertilization flowering Egg fertilization flowering
花粉管进入助细胞并释放精子 花粉管进入助细胞并释放精子
2 h Pollen tube enters a synergid and releases two 2 h Pollen tube enters a synergid and releases two
sperm s sperm s
精子移向卵细胞 精子移向极核 2
— 3 h 2— 3 h S
perm moves to the egg cell Sperm moves tO the polar nuclei
精核贴在卵细胞核膜上 精核贴在极核核膜上
3— 5 h Sperm nucleus is nestled on the nuclear mem— 3—5 h Sperm nucleus is nestled on the nuclear mem—
brane of the egg cell brane of the polar nuclei
精核与卵核融合 精核与极核融合 5
— 8 h 5 h Sperm nucleus is fusing with the nucleus of the egg Sperm nucleus is fusing with a polar nucleus
在卵核内形成雄性核仁 在一个极核中形成雄性核仁
8——10 h A male nuc!eolus appears in the nucleus of the 5～ 6 h A male nucleolus appears in one of the polar nu—
egg cell clei
合子分裂 初生胚乳核分裂 2O h 8 h
Zygote division Primary endosperm nucleus division
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 2期 杨春雪等：星星草受精作用及其胚与胚乳早期发育的观察
2．2．1 卵受精 释放于破坏后的助细胞内的 2个
精子，呈逗点状(图版 I：5)。图版 I：6显示精子周围
可见到细胞质鞘。释放的 2个精子分别移向卵细胞
与极核，1个精核进入卵细胞(图版 I：7)，并逐渐贴
附于卵核的核膜上(图版 I：8～10)。与此同时另 1
个精核接近一个极核(图版 I：8)，并逐渐向一个极
核内浸入(图版 I：9)。双受精的初始阶段几乎是同
时发生的，随后精卵核融合速度则慢于精核与极核
的融合。图版 I：11～14显示精核融于卵核之后，随
着精核的染色质在卵核内分散，同时出现雄性核仁，
雄性核仁逐渐增大其体积，几乎与雌性核仁大J,,I
等(图版 I：15)。随后发生雌雄性核仁融合过程(图
版 I：16)，最终形成合子时大都具有 1个大核仁(图
版 I：17)。大多数合子在 1个大核仁的情况下进入
合子分裂前期(图版 I；20)，少数情况下可以在即将
分裂的合子内看到雌雄性核仁并未融合而直接进入
合子分裂前期(图版 I：18，19)。
2．2．2 极核受精 2个极核通常位于卵细胞下方，
当花粉管在被破坏的一个助细胞内释放 2个精子之
后，2个极核便从卵细胞下方向反足细胞群移动。精
核是在极核向反足细胞群移动的过程中(图版 Ⅱ：
21)逐渐与极核接触(图版 I：8)并贴附在一个极核
的核膜上(图版 Ⅱ：22，23)。随后精核的染色质向极
核内分散(图版 I：9)。极核移至反足细胞群附近出
现雄性核仁，并增大核仁的体积(图版 Ⅱ：24)，精核
与极核的融合速度比精卵融合要快。初生胚乳核内
一 般是在存在 2个雌性核仁和 1个雄性核仁或 1个
次生核核仁与 1个雄性核仁的情况下进入到初生胚
乳核的分裂期。
上述受精过程均在合子有丝分裂前进行，因而星
星草的受精作用属于有丝分裂前配子融合类型[8]。
2．3 胚的发育
合子第一次分裂为横分裂，经过中期相(图版
Ⅱ：26)、后期相(图版 Ⅱ：27，28)、末期相(图版 Ⅱ：
29)，最终分裂成二细胞原胚(图版 I：30)。二细胞原
胚合点端为顶细胞，珠孔端为基细胞，基细胞的体积
略大于顶细胞，顶细胞的细胞质比较浓厚。二细胞原
胚发生分裂时，通常基细胞的分裂先于顶细胞，基细
胞进行横分裂，而顶细胞发生纵分裂，从而形成四细
胞原胚(图版 Ⅱ：31)。随后胚细胞分裂规律性不明
显，由基细胞分裂产生的少量衍生细胞与顶细胞分
裂产生的衍生细胞共同构建胚体部分，从而形成多
细胞棒形胚 (图版 I：32～35)。
依 照 Schnarf(1929)和 Johansen(1949)根据
Scueges的工作对植物胚胎发生类型的划分[9]，星星
草的胚胎发生属于紫菀型(Asterad type)。
2．4 胚乳的发育
初生胚乳核是中央细胞中的 2个极核或次生核
受精的产物，初生胚乳核的分裂标志着胚乳发育的
开始。初生胚乳核通常在其 3个核仁或 2个核仁尚
未融合的情况下便进入有丝分裂前期。图版 I：25示
初生胚乳核有丝分裂的前中期相。初生胚乳核的分
裂总是先于合子分裂。初生胚乳核分裂后只有核分
裂而无胞质分裂，形成的胚乳游离核沿胚囊的周缘
分布。中央细胞的大部分体积被中央大液泡所占据。
胚乳游离核的前六至七次分裂均为同步发生，随后
的分裂出现不同步的情况。合子分裂时，胚乳游离核
的数 目为 8至 16个。六至八细胞原胚时期，沿胚囊
周缘分布的胚乳游离核之间通过 自由生长壁的形式
(图版 Ⅱ：36)形成细胞壁，将胚乳游离核包围成为胚
乳细胞。自由生长壁的形成不依赖于成膜体，发生具
有一定的规律，首先从胚囊的珠孔端发生，逐渐向合
点端方向以及从胚囊的周缘逐渐向中心细胞化。球
形胚前期，胚乳细胞化完成(图版 I：37)。随后胚乳
细胞壁的形成依赖于成膜体，产生细胞板(图版 I：
38，39)，棒形胚后期，胚乳细胞数 目剧烈增加，并在
胚乳细胞质里开始贮存营养物质(图版 I：40)。
根据其胚乳发育的特点，星星草的胚乳发育类
型为核型胚乳。
3 讨论
星星草卵细胞的结构特点与禾本科的其它植物
如玉米、小麦、水稻等的卵细胞形态相似[10-13]，即卵
细胞位于胚囊的珠孔端，卵核位于卵细胞中部近合
点端，卵细胞周围由浓厚的细胞质所包围，细胞质内
分布一些小液泡。
受精后的合子具有 2个核仁，通常为 1个大的
雌性核仁和 1个小的雄性核仁，或者雌雄性核仁融
合成 1个大核仁。虽然雌雄核仁融合的情况所占的
比例较大，但我们仍然发现有的合子以雌雄性核仁
未融合的状态进入合子分裂前期，因而以往文献所
报道的以雌雄性核仁融合做为受精作用完成的标志
显然是不合适的[1‘ 引。
精核与极核融合过程与小麦极为相似[1引，即精
核先与一个极核融合，并在其中形成一个雄性核仁，
在初生胚乳核分裂以前仍可见到 3个核仁，它们并
不融合形成 1个大核仁，而是直接进入初生胚乳核
的分裂前期。但也有个别情况下，受精前两极核已融
维普资讯 http://www.cqvip.com
94 武 汉 植 物 学 研 究 第 22卷
合成次生核，因此初生胚乳核在分裂以前存在 1个
大的雌性核仁和 1个小的雄性核仁。
精核几乎同时贴附在卵核与极核的表面，只是
精核与极核融合的速度比精核与卵核融合速度要快
得多 。
星星草双受精作用时间表(表 1)为远缘杂交与
遗传操作，尤其是为外源基因的导入提供了一个良
好的时间参考，因此对星星草的遗传育种工作具有
十分重要的参考价值。
参考文献：
[1] 孙国荣，阎秀峰，李景信，李敬兰 ，才风娟，赵彬．氮素
营养对星星草幼苗抗碱性的影响l-J]．中国草地，1995
(6)：33— 36．
[2] 阎秀峰，孙 国荣 ，那守海，李景信．盐分对星星草种子
萌发的胁迫作用r-J3．草业科学 ，1994，11(4)：27—31．
[3] 阎秀峰 ，孙国荣 ，李景信，李敬兰，佟振宇 ，赵彬．星星
草泌盐能力的初步研究[J]．草业科学，1994，11(3)：
36— 39．
[4] 李景信．种植星星草改良碱斑地的研究[J]．中国草
原，1985(2)：53—55．
[5] 阎秀峰，孙国荣，那守海，李敬兰．盐胁迫下星星草幼
苗的生理反应[J]．黑龙江畜牧兽医，1994(4)：1—3．
[6] 孙国荣，阎秀峰，那守海，李景信．碳酸钠逐级驯化对
星 星草幼苗抗碱性 的影 响[J]．武汉植物学研 究，
1996，14(1)：67— 70．
唐超世 ，方俊，王守礼．星星草栽培驯化的研究[J]．中
国草原，1980(4)：13—18．
Gerassimova—Nawaschina H．Fertilization in Crepis
capillaries(I ．)LJ]．Celule，1933，42：1O3—148．
胡适宜．被子植物胚胎学[M]．北京：人 民教育 出版
社 ，1982．185．
申家恒，李慧荣，李玉芬，殷华，连永权．玉米双受精过
程的形态学及细胞学观察[J]．植物学报，1987，29
(5)：480— 485．
胡适宜．小麦受精过程的形态学及细胞学观察[J]．植
物学报，1962，10(4)：209—316．
周嫦，杨弘远．小麦受精过程中若干问题的胚胎学研
究[A]．遗传学集刊[C]，1964．4：39—46．
吴素萱，蔡起贵．水稻双受精过程的细胞学观察[J]．
植物学报，1965，13：114—126．
胡适宜，朱澄．高等植物受精作用雄性核和雌性核的
融合[J]．植物学报，1979，21(1)：1—1O．
Jesen W A．Observations on the fusion of nucl看in
plants[J]．Ce／／Biol，1964，23：669—672．
申家恒，王谱，李慧荣，殷华．春小麦受精过程及其各
阶段持续时间的研究[J]．作物学报，1983，9(2)：79—
83．
『=1 明 妇 幻 n l=l n n
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 2期 杨春雪等 ：星星草受精作用及其胚与胚乳早期发育的观察 95
图 版 说 明
图版 I 1～2O，图版 I 21～25，×1 100；图版 I 26～34，×900；图版 I 35，×400；图版 I 36~40，×900
图版 I：1．成熟卵细胞呈梨形，两极核与其相靠 2．成熟卵细胞 ，核位于合点端，两极核融合为次生核，3．两并列紧靠的助细胞，
核位于珠孔端；4．位于合点端多核仁的 3个反足细胞；5．从破坏的助细胞中释放的 2个精子 ；6．精子周围可见到细胞质鞘 ；7．
一 个精子进入卵细胞；8．一个精子贴附于卵核的核膜上，另一个精核接近极核；9．一个精子贴附于卵核的核膜上，另一个精核
逐渐向一个极核内浸入；1O．一个精子贴附于卵核的核膜上；11～14．精卵核融合后，雌雄性核仁同时出现；15．雄性核仁体积逐
渐增大，几乎与雌性核仁大小相等 ；16．雌雄性核仁融合；17．合子中雌雄性核仁融合为个一大核仁；18，19．雌雄性核仁尚未融
合的合子进入有丝分裂前期；2O．雌雄性核仁融合成一个大核仁的合子进入有丝分裂前期
图版I：21．极核逐渐向反足细胞移动的过程中，精核与极核接触；22，23．精子贴附在一个极核的核膜上；24．极核内出现体积
逐渐增大的雄性核仁 ；25．初生胚乳核有丝分裂的前中期相；26．合子有丝分裂中期相；27，28．合子有丝分裂后期相；29．合子有
丝分裂末期相；3O．新形成的二细胞原胚 ；31．四细胞原胚；32～35．多细胞棒形胚 ；36．胚乳游离核之间出现 自由生长壁；37．胚
乳完成细胞化；38，39．胚乳细胞经有丝分裂产生细胞板；40．胚乳细胞质里开始贮存营养物质
Explanation of Plates
Plate I 1—2O，Plate I 21— 25，× 1 100；Plate I 26—34，×900；Plate I 35，×400；Plate I 36～ 4O，×900
Plate I：1．Mature egg cell is of pear shaped，and two polar nuclei stand near it；2．Mature egg cell with nucleus lying in the
chalazal end．Two polar nuclei fuse into secondary nucleus；3．Two synergid cels stand near to each other，the nuclear of which
lies in the micropylar end；4．Three antipodal cells with numerous nucleoli lying in the chalazal end；5．Two sperms released
from the destroyed synergid；6．The cytoplasm vagina can be seen around the sperm ；7．One sperm enters the egg cell；8．One of
the sperm nucleus is nestled on the nuclear membrane of the egg cell，the other is moving towards the polar nuclei；9．One of
the sperm nucleus is nestled on the nuclear membrane of the egg cell，the other is entering one polar nucleus steadily；10．One
of the sperm nucleus is nestled on the nuclear membrane of the egg cel；1 1— 14．After the fusing of the nuclear membrane be—
tween the egg cell and the sperm ，the female and male nucleolus appear simultaneously；1 5．The male nucleolus becomes lar—
ger，perhaps no smaler than the female one；1 6．The male and female nucleolus are fusing；1 7．The male and female nucleolus
in zygote are fusing into one big nucleolus；18，19．Zygote enters mitosis prophase before the male and female nucleolus fuse in—
to one big nucleolus；2O．Zygote is at mitosis prophase when the male and female nucleolus fuse into one big nucleolus
Plate Ⅱ：21．The sperm nucleus is contacting with the polar nucleus steadily during the process of polar nuclei moving towards
the antipodal cels；22，23．0ne sperm nucleus is nestled on the membrane of one polar nucleus；24．Male nucleolus which be—
comes bigger and bigger appears in the polar nucleus；25．M itosis metaprophase of the primary endosperm；26．M itosis
metaphase of zygote；27，28．M itosis anaphase of zygote；29．Mitosis telophase of zygote；30．Newly—formed two—cell proemb—
ryo；31．Four—cel proembryo；32— 35．Multi celed baculiform embryo；36．Freely growing wall emerge among endosperm free
nuclei；37．Endosperm finished its process of cellization；38，39．After mitosis，cell plates are formed among endosperm cells；
40．Storage reserves accumulate in the cytoplasm of endosperm cel
维普资讯 http://www.cqvip.com
维普资讯 http://www.cqvip.com
维普资讯 http://www.cqvip.com