五唇兰双胚囊的观察

五唇兰双胚囊的观察 2005年第2期 (总第48期) 漳州师范学院(自然科学版) JournalofZhangzhouTeachersCollege(Nat.Sci.) No.2.2005年 GeneralNo.48 文章编号:1008.7826(2005)02.0098.04 五唇兰双胚囊的观察 伍成厚一,叶秀2,梁承邺2 (1.漳州师范学院生物科学与技术系,福建漳州363000;2.中国科学院华南植物研究所,广东广州510650) 摘要:应用石蜡切片法对五唇兰(DD,订pulcherrimaLind1.)的胚囊发育过程进行了观察,结果表明:五唇 兰的胚囊发育类型为双孢子葱型,胚珠通常含单胚囊,也形成约l%的双胚囊.双胚囊胚珠和正常发育的胚珠 一 样呈倒生型,具薄珠心,两层珠被,但胚珠横轴与纵轴的比值是正常胚珠的1.3.2倍,同一胚珠内的两个胚 囊发育不一定同步. 关键词:五唇兰;双胚囊;胚胎学 中图分类号:Q944.46文献标识码:A 在被子植物的有性生殖过程中胚囊发育是一个重要的环节,因此一直是被子植物胚胎学研究的重要 内容.被子植物的胚囊发育虽然有多种类型,但通常为单胚囊,同一胚珠内多个胎囊发育的现象极少【1】, 在兰科植物胚胎学的研究文献中亦很少有双胚囊的报道【2. 五唇兰(DoritispulcherrimaLind1.)隶属于兰科五唇兰属植物,是一种产于我国海南和一些东南亚 地区的野生兰花,其花型和株型都相当好,很有开发应用的前景.五唇兰的胚囊发育前人已经进行过研 究【5.6】,但未报道有双胚囊的形成.作者在观察五唇兰胚囊发育的过程中发现有双胚囊,现将结果报道如 下,为人们深入认识被子植物雌配子体的发生机制提供参考资料.. 1材料与方法 1.1材料 试验材料是产于我国海南的野生五唇兰,植株从野外采回后种植在中国科学院华南植物研究所温室. 在开花期间进行人工授粉.每个花葶授基部的2朵花,并剪除花葶的其余部分. 1.2石蜡切片 授粉后25-45d,每2d取发育正常的子房用FAA进行固定,爱氏苏木精整体染色,常规石蜡切片法 制片,切片厚度8in,加拿大中性树胶封片,在Nikon光学显微镜下观察并摄影. 1.3测量胚珠大小 在显微镜下,采用测微尺测量胚珠的横轴和纵轴长度,胚囊正常发育的胚珠和双胚囊胚珠的每个发 育时期各测量10个,取其平均值,分别计算胚珠横轴与纵轴的比值. 2观察结果 2.1五唇兰正常的胚囊发育 收稿日期:2004—06—23 基金项目:广东省重大科技专项(2003A2010401);福建省青年科技人才创新项目资金(2004J052)资助 作者简介:伍成厚(1968一),男,湖南邵阳人,讲师,博士. 第2期伍成厚,叶秀,梁承邺:五唇兰双胚囊的观察99 五唇兰的子房由三心皮组成,侧膜胎座.授粉后子房才开始膨大,发育.最初胎座形 成许多指状突 起,并不断伸长分支,各小分支的末端由一层表皮细胞包围着几个细胞组成.通常,指状分支末端的一 个细胞体积增大分化为孢原细胞.授粉后约30天,孢原直接发育为大孢子母细胞.大孢子母细胞减数分 裂I形成两个大小相近的二分体细胞.随后,二分体珠孔端的一个细胞退化,合点端的一个细胞体积增 大成为功能大孢子.减数分裂?后功能大孢子形成两个单倍体的大孢子核,二核分别移向两极,核之间 不形成细胞壁,而是以一个大液泡相隔,即二核胚囊.二核连续进行两次有丝分裂形成四核,八核胚囊, 成熟胚囊七细胞八核.胚囊的发育类型属双孢子葱型. 2.2五唇兰双胚囊的发育 五唇兰指状分支的末端约l%分化出2个大孢子母细胞,从而形成双胚囊.同一胚珠内的这2个大 孢子母细胞并排在一起,细胞体积迅速增大并伸长,细胞核大而明显,细胞质变得很浓(图版I:1),与 周围的珠被细胞区别明显.同一胚珠内的这2个大孢子母细胞均可进行减数分裂形成并列的2个二核胚 囊(图版I:2),这2个二核胚囊的两端各有一个子核,中央都有大液泡,而两个胚囊之间有薄薄的细胞 壁将两个胚囊隔开. 在双胚囊大孢子母细胞分化过程中,内,外珠被向上生长,由内珠被包住珠心,在顶端形成珠孔; 珠柄倒转,形成倒生胚珠.珠心细胞直接由孢原细胞外边的单层表皮细胞发育而成,随着大孢子母细胞 体积的增大,珠心细胞逐渐解体从而形成增厚的胚囊壁. 双胚囊也可以进一步发育为4核,8核胚囊(图版I:3).双胚囊两个大孢子母细胞的发育部分同步(图 版I:2),部分不同步(图版I:3,4).从双胚囊胚珠的横切面可以清楚地看到,其中一个大孢子母细 胞已经进入减数分裂中期,染色体整齐地排在细胞的赤道面上;而另一个大孢子母细胞尚未进入分裂状 态(图版I:4). 2.3双胚囊胚珠与正常胚珠的比较 双胚囊胚珠由于分化出多一个胚囊,胚珠横轴增长,整个胚珠明显比正常的胚珠宽.但胚囊纵轴的 长度变化不大,从而使双胚囊胚珠横轴与纵轴的比值比正常胚珠大1.3.2倍.正常发育的单胚囊胚珠, 胚珠横轴与纵轴的比值在大孢子母细胞时期是0.72,二分体时期为0.68,二核胚囊时期为0.55,成熟胚 囊期为0.52.而双胚囊胚珠在大孢子母细胞时期为0.9,二核胚囊时期为1.12,成熟胚囊时期为1.0. 3讨论. YasugitSj报道五唇兰胚囊发育为单孢子蓼型,唐源江等[6报道的五唇兰的胚囊发育类型是双孢子葱型. 蓼型胚囊的发育特点是:大孢子母细胞连续二次减数分裂形成四分体,随后珠孔端的三个大孢子退化, 合点端一个大孢子体积增大发育为功能大孢子;功能大孢子再连续三次有丝分裂从而形成八核胚囊,成 熟胚囊包含一个卵细胞,两个助细胞,三个反足细胞和一个具两个极核的中央细胞.双孢子葱型胚囊发 育特点是:大孢子母细胞减数分裂的第一次分裂形成两个二分体细胞,随后珠孔端的一个二分体细胞退 化,合点端的一个二分体细胞体积增大发育成功能大孢子,功能大孢子进行减数分裂的第二次分裂后不 形成壁,所形成的两个大孢子核共同参加胚囊的形成,每个大孢子核进行二次有丝分裂从而形成八核胚 囊,成熟胚囊的结构与蓼型相似n】.Yasugit51虽然报道五唇兰胚囊发育为单孢子蓼型,但在其文献中胚囊 发育过程仅有二分体和成熟胚囊的照片,未见其他发育时期.在本试验中,五唇兰的胚囊发育类型为双 100漳州师范学院(自然科学版)2005年 孢子葱型,与唐源江等的报道基本一致,而与Yasugi[51的试验结果不同. 关于双胚囊的来源有不同的报道【3'_J.PaceTM认为草粉兰(鲫,DgD,1)的胚珠分化过程中指状分枝末端 表皮下的一个细胞先垂周分裂成两个细胞,这两个细胞再一并发育为双胚囊.而Abe[41报道白及砌 striata)的双胚囊是由指状分枝末端的两个细胞分化而来,在两个胚囊之间有珠心细胞相隔,而双胚囊具 共同的珠被.在本试验中,双胚囊胚珠有的两个胚囊之间没有珠心细胞(图版I:1,2,3),而有的两个胚 囊之间有珠心细胞存在(图版I:4).因此,五唇兰双胚囊的来源可能有两个发育途径,进一步研究这些 双胚囊的发生和发育,有助于对被子植物胚囊发育机理的认识. 参考文献: 【1】胡适宜.被子植物胚胎学【M】,北京:高等教育出版社.1982:67.211. 【2】ArdittiJ,PridgeonAM.Orchidbiology:ReviewsandPerspectives,VII[M].London:Kluwer AcademicPublishers. 1997:32.73. 【3】PaceL.ThegametophytesofCalopogon[J].BotGaz,1909,48:126-137. 【4】AbeK.ContribudonstotheembryologyofthefamilyOrchidaceae.IV.Developmentofthee mbryosacinB~fiUastriata[J]. Sci RepTohokuUnivSerIV(Bio1),1971,35:213?218. 【5】 YasugiS.OvuleandembryodevelopmentinDoritispulcherrima(Orchidaceae)[J].AmerJBot,1983,70(4):556—560. 【6】唐源江,叶秀,陈泽濂.五唇兰雌配子体发育和胚胎发生的研究【J】.热带亚热 带植物,1998,6(4):289-292. 露f? 第2期伍成厚,叶秀,梁承邺:五唇兰双胚囊的观察lOl 图版说明 珠孔端朝下. 图版I:1.大孢子母细胞时期(M)的双胚囊,示具共同的内,外珠被,X550;2.二核时期 的双胚囊(Es),X550;3.双胚囊 (ES),示左边的胚囊为4-核时期(在本切面仅合点端2个核),右边胚囊已经成熟(本 切面仅珠孔端),X550;4.双胚囊胚珠的 横切面,(T)示减数分裂中期,()示分裂问期,×550. Explanationofplate Themicropylarendsdownwardinallfigures. PlateI:1.Twinembryosacsatmegasporemothercell(M)stage,vimcommonouterandinnerinteguments,X550;2.Twin embryosacs(ES)attwo-nucleatestage,X550;3.Twinembryosac(ES),showingtheleftoneat4-nucleatestage(only twonucleiatthechalazalendaleseenonthissection)andtherightoneismatured(onlythemicropylarendonthissection); 4.Transversesectionofovalecontainingtwinembryosacs,(T)showingthemeioticmetaphaSeand()showingthe meioticinterphaserespectively,X550. ObservationontheTwinEmbryoSacsofDoritispulcherrima WUCheng.hou一,YEXiu.1in2, LIANGCheng.ye2 (1.DepartmentofBiologicalSciencesandTechnology,ZhangzhouNormalCollege,Zhangz hou363000,China;2.SouthChina InstituteofBotany,theChineseAcademyofSciences,Guangzhou. 510650,China) Abstract:ThedevelopmentofembryosacinDoritispulcherrima(Orchidaceae)wasobservedbywaxslicemethods.Theresults showthatthedevelopmentalpatternofDoritispulcherrimaembryosacbelongstoAlliumtype,oneofthebisporicmodes. Althoughsingleembryosacdevelopsinanovuleusually,thereoccur1percentovulesthathavetwirlembryosacs.Theovules b0mcontainsingleortwinembryoSacsaleanatropous,tenuinucellateandbitegmic,buttherateofwidth(X-AXIS)vel'suslength (Y-AXIS)oftwinembryoSacstypeisas1.3-2.0foldsasthesingletypeandthedevelopmentsofthetwirlembryosacsinthe sameovulearenotcertainlysynchronous. Keywords:DoritispulcherrimaLind1.;twinembryosacs;embryologys