問荊配子體發(fā)育及卵發(fā)生的細胞學研究.pdf

1、有性生殖是植物生殖生物學研究的重要方面，在植物的各類群中，蕨類植物有性生殖的研究還十分薄弱，根據(jù)Smith(2006)的分類系統(tǒng)，木賊類是蕨類植物中的重要類群，然而，有關木賊類的配子發(fā)生和有性生殖過程的研究尚未完全了解，其中對精子發(fā)生的研究相對較多，精子發(fā)生過程也已經(jīng)非常明了，而對問荊卵細胞發(fā)生的研究尚未有報道，而此方面的研究對闡明問荊卵發(fā)生的詳細過程和細胞學機制，揭示問荊卵發(fā)生的演化過程均有重要的科學意義。本研究以問荊(Equiset

2、um arvense L.)為代表，對其配子體發(fā)育進行了顯微觀察，對卵發(fā)生進行了顯微觀察、細胞化學研究和超微結構觀察等多方面的研究，闡明了木賊類卵發(fā)生的細胞學機制，揭示了木賊類植物有性生殖的演化特點。
　　 本文的主要結果如下：
　　 1.配子的發(fā)育經(jīng)歷了孢子萌發(fā)、片狀體、分枝狀原葉體等階段，雄配子體分枝粗壯，分枝頂端可產(chǎn)生精子器；雌配子體分枝纖細，兩個月左右在雌配子體分枝基部產(chǎn)生頸卵器，頸卵器長約0.2厘米，呈四列細胞

3、的圓柱狀。
　　 2.切片觀察表明問荊頸卵器起源于原始細胞，其細胞分裂順序與進化蕨類明顯不同，原始細胞經(jīng)一次分裂產(chǎn)生上下兩層細胞，上方為頸卵器壁母細胞，將來發(fā)育為頸卵器壁，下層細胞為初生細胞(primary cell)，初生細胞經(jīng)一次平周分裂形成頸溝母細胞和中央細胞(central cell)，頸溝母細胞經(jīng)一次斜向分裂形成大小不等的兩個頸溝細胞，二者斜向排列；中央細胞經(jīng)一次平周分裂產(chǎn)生一個腹溝細胞和一個卵細胞，由此進入卵細胞發(fā)育

4、階段。頸卵器壁母細胞在中央細胞階段經(jīng)兩次縱分裂形成4個壁細胞，4個壁細胞再經(jīng)3-4此平周分裂產(chǎn)生4-5層壁細胞，待頸卵器完全成熟時，最頂端的一層壁細胞迅速伸長，這可能對限制受精作用具有作用。
　　 3.問荊卵發(fā)生的超微結構研究表明，卵細胞剛產(chǎn)生時，卵細胞與腹溝細胞，溝細胞之間具有胞間連絲的聯(lián)系，但這種聯(lián)系很快消失，卵細胞和溝細胞很快就進入獨立的發(fā)育階段。問荊溝細胞在退化過程中分泌了大量粘性物質，細胞內(nèi)產(chǎn)生較多的高爾基體和囊泡，造

5、粉體內(nèi)淀粉粒逐漸消失，溝細胞外形變得極不規(guī)則，最終完全退化消失。卵細胞隨著發(fā)育其典型特征是質體內(nèi)淀粉粒逐漸發(fā)達，形成造粉體，線粒體發(fā)達，但與進化的薄囊蕨相比問荊卵發(fā)育過程中無分離腔形成，卵細胞表面上亦無卵膜，無受精孔產(chǎn)生，細胞核亦無核外突產(chǎn)生。
　　 4.問荊卵發(fā)生組織化學研究表明溝細胞外產(chǎn)生的粘性物質為PAS反應陽性，表明這些物質為多糖類物質；在卵細胞發(fā)生早期卵細胞、腹溝細胞和頸溝細胞均含有造粉體，內(nèi)含少數(shù)淀粉粒，但隨著發(fā)育卵

6、細胞內(nèi)淀粉粒，體積逐漸變大，數(shù)量逐漸增多，而溝細胞內(nèi)淀粉粒體積逐漸減小，最后退化消失。Sudan黑B研究表明問荊卵細胞內(nèi)還產(chǎn)生了脂類物質，這些脂類顆粒在卵細胞發(fā)育中期至后期開始出現(xiàn)，到卵細胞成熟時逐漸聚集成簇。
　　 綜上所述，本研究首次闡明了問荊頸卵器和卵細胞發(fā)生的詳細過程，闡明了卵發(fā)生的超微結構特征，闡明了卵發(fā)生的細胞化學變化，比較了問荊卵發(fā)生與其他蕨類之間的區(qū)別，為揭示問荊受精作用和有性生殖的機制及蕨類有性生殖的演化奠定了