問荊配子體發(fā)育及卵發(fā)生的細(xì)胞學(xué)研究.pdf

1、有性生殖是植物生殖生物學(xué)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(guān)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(xì)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(xì)過程和細(xì)胞學(xué)機(jī)制，揭示問荊卵發(fā)生的演化過程均有重要的科學(xué)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(jìn)行了顯微觀察，對卵發(fā)生進(jìn)行了顯微觀察、細(xì)胞化學(xué)研究和超微結(jié)構(gòu)觀察等多方面的研究，闡明了木賊類卵發(fā)生的細(xì)胞學(xué)機(jī)制，揭示了木賊類植物有性生殖的演化特點。
　　 本文的主要結(jié)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(xì)，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(xì)胞

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

4、階段。頸卵器壁母細(xì)胞在中央細(xì)胞階段經(jīng)兩次縱分裂形成4個壁細(xì)胞，4個壁細(xì)胞再經(jīng)3-4此平周分裂產(chǎn)生4-5層壁細(xì)胞，待頸卵器完全成熟時，最頂端的一層壁細(xì)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(jié)構(gòu)研究表明，卵細(xì)胞剛產(chǎn)生時，卵細(xì)胞與腹溝細(xì)胞，溝細(xì)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(xì)胞和溝細(xì)胞很快就進(jìn)入獨立的發(fā)育階段。問荊溝細(xì)胞在退化過程中分泌了大量粘性物質(zhì)，細(xì)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(xì)胞外形變得極不規(guī)則，最終完全退化消失。卵細(xì)胞隨著發(fā)育其典型特征是質(zhì)體內(nèi)淀粉粒逐漸發(fā)達(dá)，形成造粉體，線粒體發(fā)達(dá)，但與進(jìn)化的薄囊蕨相比問荊卵發(fā)育過程中無分離腔形成，卵細(xì)胞表面上亦無卵膜，無受精孔產(chǎn)生，細(xì)胞核亦無核外突產(chǎn)生。
　　 4.問荊卵發(fā)生組織化學(xué)研究表明溝細(xì)胞外產(chǎn)生的粘性物質(zhì)為PAS反應(yīng)陽性，表明這些物質(zhì)為多糖類物質(zhì)；在卵細(xì)胞發(fā)生早期卵細(xì)胞、腹溝細(xì)胞和頸溝細(xì)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(xì)胞內(nèi)淀粉粒，體積逐漸變大，數(shù)量逐漸增多，而溝細(xì)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(xì)胞內(nèi)還產(chǎn)生了脂類物質(zhì)，這些脂類顆粒在卵細(xì)胞發(fā)育中期至后期開始出現(xiàn)，到卵細(xì)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(xì)胞發(fā)生的詳細(xì)過程，闡明了卵發(fā)生的超微結(jié)構(gòu)特征，闡明了卵發(fā)生的細(xì)胞化學(xué)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(jī)制及蕨類有性生殖的演化奠定了