全 文 ：江西农业大学学报 2016，38(1) :42－47 http:/ / xuebao．jxau．edu．cn
Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis DOI:10．13836 / j．jjau．2016006
王馨，于芬，季春峰，等．樟科檫木的大孢子发生和雌配子体发育［J］．江西农业大学学报，2016，38(1) :42－47．
樟科檫木的大孢子发生和雌配子体发育
王 馨1，2，于 芬2，3，季春峰2，3，龙春玲2，杨光耀2，3*
(1．江西中医药大学 科技学院，江西 南昌 330004;2．江西农业大学 林学院，江西 南昌 330045;3．国家林业局樟树
工程中心，江西 南昌 330045)
摘要:采用常规石蜡切片技术对檫木的大孢子发生和雌配子体的发育过程进行了观察。结果表明:檫木单子
房，子房卵形，光滑无毛;具 1枚胚珠，双珠被，厚珠心;大孢子母细胞由 1个雌性孢原细胞直接发育而成，大孢
子四分体呈线型;蓼型胚囊，成熟胚囊为 8核，包括 1个卵细胞、2个助细胞、一个含 2核的中央极核和 3个反足
细胞。檫木的雌配子体很少出现数目齐全的胚囊核，且珠心组织有解离现象，推测这影响了雌配子体的正常发
育，导致胚囊败育和结实率低。
关键词:樟科;檫木;大孢子发生;雌配子体
中图分类号:S792．23．01 文献标志码:A 文章编号:1000－2286(2016)01－0042－06
Megasporogenesis and Female Gametophyte Development
of Sassafras tzumu (Lauraceae)
WANG Xin1，2，YU Fen2，3，JI Chun-feng2，3，
LONG Chun-ling2，YANG Guang-yao2，3*
(1．Science and Technology College of Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine，Nanchang，Jian-
gxi 330004，China;2．Forestry College of Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045，China;3．Camphor
Engineering Center of State Forestry Administration，Nanchang，Jiangxi 330045，China)
Abstract:The megasporogenesis and female gametophyte development in Sassafras tzumu (Hemsl．)
Hemsl．were studied by paraffin-embedded section．The results are as follows:it has a simple ovary，which is u-
nilocular，uniovulate，smooth and glabrous;it has one ovule，which is crassinucellate;the megasporocyte under-
goes meiotic division to form linear megaspore tetrad;the embryo sac is of polygonum-type，including one egg
cell，two synergid cells，one central cell consisting of two polar nuclei，and three antipodal cells．The female ga-
metophyte of Sassafras tzumu rarely has a complete number of nuclear in embryo sac．The nucellus tissue shows
dissociation，which maybe affects the development of female gametophyte，leading to the abortion of embryo sac
and the low percentage of seed setting．
Keywords:Lauraceae;Sassafras tzumu;megasporogenesis;female gametophyte
檫木，隶属于樟科 Lauraceae檫木属(Sassafras)。檫木属仅 3种，分别为美洲檫木 Sassafras albidum，
台湾檫木 Sassafras randaiense和檫木 Sassafras tzumu，间断分布于东亚和北美，是典型的东亚—北美间断
收稿日期:2015-05-13 修回日期:2015-11-18
基金项目:江西省重大科技专项项目“樟科主要药用、香料、油用植物定向选育及产业化技术”(49100524-3) ，江西省
研究生创新专项资助项目“檫木雌雄配子体发育的研究”(YC2012-S058)
Project supported by Major Science and Technology Projects of Jiangxi Province(49100524-3) ，Graduate
Student’Innovation Project of Jiangxi Province(YC2012-S058)
作者简介:王馨(1989－) ，女，硕士，主要从事植物资源利用研究;* 通信作者:杨光耀，博士，教授，yanggy2004@ 126．
com。
第 1期 王馨等:樟科檫木的大孢子发生和雌配子体发育
分布属。其中，檫木特产中国大陆，分布于苏、豫、浙、皖、湘、鄂、闽、赣、桂、粤、贵、川、滇等省(区)。檫
木的材质为环孔材，木工性能优良，花纹明显而美观，胶粘及油漆性能好，防腐性和抗虫性强，是优异的
造船、装饰和家具用材;叶色非常美丽，秋天树叶变红，是一优良的观赏树种;全株含有油性细胞，可作为
香料资源。
檫木主要靠种子繁殖，开花量大，但结实率极低，平均只有 5．4%［1］。导致檫木结实率低下的原因，
目前尚不清楚。沈卓群、谷澎芳等［1-2］研究认为，气候因素，如早春严寒，是导致结实率低的一个原因。
王馨等［3］研究了小孢子发生和雄配子体的发育，发现小孢子发育不健全，呈“弯月形”、“T”形或“骨头
形”，或为空腔花粉粒;而在多数发育健全的花药中，发现多数花粉粒在药囊未打开前就已经凝缩降解
以至无法散粉，认为雄配子体发育的这些异常现象，减少了花粉粒的数量，可能是引起檫木结实率低的
原因之一。本文进一步研究檫木大孢子发生和雌配子体发育规律，探讨结实率低的原因，为檫木的生殖
生物学研究积累资料。
1 材料与方法
1．1 实验材料
实验材料取自江西省南昌梅岭自然生长的壮龄檫木，从 2012 年 9 月花芽分化初期开始，每隔 2 d
采一次样，直至幼果形成为止。采集的样品迅速放入 50%的 FAA 固定液中固定，2 d 后转入 70%的
FAA固定液中，保存于低温冰箱中，用于石蜡切片。
1．2 实验方法
石蜡切片方法参照李正理［4］的植物制片技术;样品从固定液中取出后，剥离花瓣，逐级脱水、经透
明浸蜡后包埋，Leica旋转式切片机切片(切片厚度为 6 ～ 8 μm) ，番红、固绿双重染色，中性树胶封片，
Leica生物显微镜下观察并拍照。
图版Ⅰ:1．檫木子房结构图;2．柱头棒状乳突;3．柱头具有可授性，4．双胚珠。
PlateⅠ:1 Ovary structure of Sassafras tzumu;2 Ｒod-liked mastoid of stigma;3 Stigma receptivity;4 Double ovules．
2 结果与分析
2．1 子房结构
檫木花芽形成雌蕊原基后，经过生长分化，形成柱头、花柱及子房(图版Ⅰ:1)。柱头为半圆盘状，
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江 西 农 业 大 学 学 报 第 38卷
表皮是一层棒状乳突细胞(图版Ⅰ:2) ，发育成熟时布满晶莹透亮的黏液。经联苯胺－过氧化氢溶液测
试在开花期间的柱头可授性，颜色呈蓝色且有大量气泡冒出，显示柱头具有可授性(图版Ⅰ:3)。花柱
直立或弯曲，长 1～1．3 mm。单子房，子房卵形，光滑无毛。子房 1 室，具 1 枚胚珠，或稀有 2 枚胚珠(图
版Ⅰ:4) ，胚珠生长转向为 180° ～360°，最终珠孔端仍然向上，类型为半拳卷型，具内外珠被，珠心类型为
厚珠心发育式。
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第 1期 王馨等:樟科檫木的大孢子发生和雌配子体发育
图版Ⅱ:1．雌性孢原细胞;2．大孢子母细胞;3．线性排列的四分体;4．珠孔端 3 核逐渐退化;5．细胞核呈不完整圆形，
核仁不清，核质浓缩凝固;6．单核胚囊;7．双核胚囊;8a～8b．同一胚珠的连续切片，示二核后期两个核分别移向合点端和珠
孔端;9．四核胚囊;10．中央极核;11．卵细胞和助细胞;12a～ 12b．同一胚珠的连续切片，三个反足细胞，宽箭头所示合点端
的一核移向中央形成具有 2个核的中央极核细胞;13．合点端早退的反足细胞;14．卵细胞助细胞分界不清;15．胚囊周缘
细胞破裂;16．发育不良的卵细胞。
PlateⅡ:1．Archesporiumcell (arrow) ;2．Megasporocyte(arrow) ;3．Megaspore tetrad (arrow) ;4．3 nuclear gradually degra-
dation in micropyle end;5．The nuclei are not perfectly circular，nucleoli is unclear，nuclear mass concentration of solidification;6．
Nucleus of the mononucleate embryo sac(arrow) ;7．Early stage of binuclear embryo sac (arrows) ;8a～ 8b．Two continuous sec-
tion belong to the same ovule，later period of binuclear embryo sac，there are two nucleus move to chalazal end and micropyle end
(arrows) ;9．Tetranucleate embryo sac(arrows) ;10．central cell(arrows) ;11．egg cell and two synergid cells;12a～12b．Two con-
tinuous section belong to the same ovule，there are three antipodal cells，broad arrow shows that one nuclei move away from chala-
zal end and to form a central cell;13．The degradation of three antipodal cells in chalazal end;14．The egg cell and two synergid
cells have no clear boundary;15．Embryo sac peripheral cells ruptured;16．The dysontogenesis of egg cell．
2．2 大孢子发生
胚珠发育早期，于珠心表皮下第 4细胞层中出现孢原细胞(图版Ⅱ:1) ，该细胞体积明显偏大，细胞
质浓密，细胞核也较周围细胞核大，此时内、外珠被尚未分化形成。随后，内珠被和外珠被相继分化，并
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江 西 农 业 大 学 学 报 第 38卷
很快包围珠心，同时孢原细胞增大，直接发育成大孢子母细胞(图版Ⅱ:2) ，由于受挤压的原因，胚珠开
始转向生长。大孢子母细胞经减数分裂形成一字排开直线型的四分体(图版Ⅱ:3) ，四分体一端对着合
点端，另一端对着珠孔端。随后，靠近珠孔端的 3个大孢子相继退化(图版Ⅱ:4) ，细胞逐渐退化直至消
失或留下部分胼胝质体。靠近合点端的功能大孢子周围不断出现液泡，并逐渐发育为成熟的功能大孢
子，继而进行雌配子体发育。但是在观察大孢子发生这一过程中，我们发现有部分大孢子液泡化以后，
存在空腔或四个细胞均凝缩退化的现象 (图版Ⅱ:5)。
2．3 雌配子体发育
雌配子体发育开始于成熟的功能大孢子，当功能大孢子成熟后，细胞壁逐渐解体，周围细胞相继降
解，囊腔不断增大，此时为单核胚囊时期(图版Ⅱ:6)。随着进一步发育，单核胚囊进行第 1 次有丝分裂
进入 2核期(图版Ⅱ:7) ，形成的 2个核紧挨在一起。接着 2 个核分别向珠孔端和合点端两极移动(图
版Ⅱ:8a-8b) ，并各自进行第 2次有丝分裂，进入 4核期(图版Ⅱ:9) ，合点端和珠孔端各具 2 核。随后 4
个细胞核各自进行第 3次有丝分裂，形成两端各有 4核的 8核胚囊结构。8 核形成后，珠孔端和合点端
各有 1核移向中央形成具有 2个核的中央极核细胞(图版Ⅱ:10) ，珠孔端的 3个细胞核形成具有 1个卵
细胞和 2个助细胞组成的卵器(图版Ⅱ:11) ，其中卵细胞位于中间并靠近中央细胞，助细胞位于两侧并
靠近珠孔端，且助细胞连接胚囊壁的位置有明显加厚，形成助细胞丝状器;而合点端的 3 个细胞核为反
足细胞(图版Ⅱ:12a-12b) ，反足细胞具有丰富的细胞质。至此，成熟胚囊形成，成熟胚囊为 8 核，包括 1
个卵细胞、2个助细胞、一个含 2核的中央极核和 3个反足细胞。其中反足细胞常早退(图版Ⅱ:13) ，逐
渐降解消失。据切片观察，檫木雌配子体的发育后期常出现以下异常现象:卵细胞和助细胞分界不清
(图版Ⅱ:14) ，成熟的胚囊周缘常破裂(图版Ⅱ:15) ，或助细胞过早消失，留下发育不良的卵细胞(图版
Ⅱ:16)。檫木的胚囊发育过程中很少出现数目齐全的 8 核胚囊，并且大部分胚囊周边的珠心或珠心冠
原细胞呈破碎状，珠心与胚囊不密接，珠心细胞解离的现象较为严重。
3 讨 论
3．1 檫木子房与成熟胚囊结构
檫木属植物的胚胎学研究资料很少，仅对檫木开花结实生物学特性［1］、花果形态构造及其发育［2］、
花粉发育过程［3］有过研究。有关檫木的大孢子发生及雌配子体的发育过程的研究尚未见报道。本研
究表明，檫木为单子房，子房 1室，内具 1个或稀有 2个半拳卷胚珠，双珠被，厚珠心，蓼型胚囊。大孢子
母细胞由 1个雌性孢原细胞直接发育而成，大孢子四分体呈线型。成熟胚囊为 8核，包括 1个卵细胞、2
个助细胞、一个含 2 核的中央极核和 3 个反足细胞。谷澎芳等［2］人的研究中指出反足细胞 100%未见。
本研究发现檫木反足细胞是存在的，只是有早退现象。檫木雌配子体很少出现 8核齐全的胚囊，卵细胞
和助细胞分界不清，成熟的胚囊周缘常破裂，或助细胞过早消失，留下发育不良的卵细胞。通常只含有
卵细胞或助细胞，或在珠孔端只有 1个卵细胞，极核不易察见或胚囊内只含有一个极核，其它均未见，或
胚囊只有一个空腔。同为樟科植物的润楠(Machilus pingii)［5］、白毛新木姜子(Neolitsea aurata var．glau-
ca)［6］等雌配子体的发育研究中未见此类报道，但在鹅掌楸的胚胎发育过程中出现类似现象［7］。
檫木的胚珠类型一直以来存在很多争议，它与樟科其它属植物如润楠［5］、白毛新木姜子［6］等的倒
生胚珠不同，檫木的胚珠经转向 180° ～360°后珠孔端仍然直立向上，与倒生胚珠有明显的区别。美国植
物学家 J．Eames［8］认为这类胚珠应为拳卷型(旋生型) ，沈卓群、谷澎芳等［1-2］经过观察发现檫木的胚珠
类型与拳卷型有所区别，介于倒生型与拳卷型之间，认为是半拳卷型(半旋生型)。本研究与支持沈卓
群、谷澎芳等［1-2］的研究结果一致。
3．2 檫木雌配子体发育与结实率
在檫木大孢子发生和雌配子体的发育过程中出现一些异常现象。大孢子液泡化以后，约有 30%的
胚囊内没有胚囊核而形成一个长圆形的空腔，或囊腔内的核结构不完整，核仁不清或染色质浓缩凝聚，
这类胚囊一般不继续发育，逐渐萎缩败育，类似情况在其它植物中也有报道［9-10］。檫木雌配子体在这一
阶段发生败育的原因有可能是大孢子母细胞减数分裂过程中的染色体分裂不匀，也可能是由于在珠孔
端三个细胞退化时期，功能大孢子的细胞壁胼胝质积累异常或者是囊腔内分泌的胼胝质酶过多使其细
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第 1期 王馨等:樟科檫木的大孢子发生和雌配子体发育
胞壁降解导致形成空的胚囊。有研究表明，空的胚囊可能是由于控制大孢子母细胞减数分裂过程的某
一基因表达异常引起的。一些有缺陷的胚囊突变体在这一阶段进行表达，最终导致胚囊败育。檫木雌
配子体发育过程中产生的发育不良卵细胞以及周缘细胞破裂的胚囊，无法为雌配子体发育提供所需的
营养和内环境条件，直接影响受精，即使柱头接收可育花粉，在缺失卵细胞及中央极核的条件下仍然无
法完成受精，而在仅具有卵细胞的胚囊中，授精成功后形成的胚也会因缺乏营养而退化，从而不能正常
形成种子，影响结实。
檫木的胚囊从单核时期开始，珠心组织就开始逐步解体。珠心组织是胚珠中央的薄壁组织，在珠心组
织内会产生孢原细胞、大孢子、成熟胚囊等。珠心组织的发育不仅为雌配子体的发育提供营养，而且对大
孢子的分化、雌配子体的极性建立等起着一定的作用［11］。珠心组织发育过程中出现过早解离，不能为雌
配子体发育提供足够营养，导致胚囊不能继续发育，从而影响正常结实。在成熟胚囊时期，根据切片观察
结果，约有 40%的胚囊周缘细胞因出现不同程度的破裂而造成囊腔壁结构不完整。卵细胞和助细胞在失
去囊腔保护后出现不同程度的萎缩，表现为皱缩或助细胞快速消失只留下发育不全的卵细胞。
檫木雌配子体发育过程中出现的异常现象影响到胚囊、受精卵和胚的正常发育，进而影响到结实率，
但造成雌配子体发育异常的原因有待进一步研究。
致谢:国家林业局樟树工程中心，江西省竹子资源与利用重点实验室为本实验提供研究条件，吴豪、高丽琴等协助采
样，在此一并致谢!
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