蕨类植物桂皮紫萁颈卵器和精子器形态和发育的研究

利用扫描电镜技术和树脂切片技术对蕨类植物桂皮紫萁（Osmunda cinnamomeaL.var.asiatica Fernald)的颈卵器和精子器的形态和发育进行了细致的研究。颈卵器发生于雌配子体的腹面,颈部由4列壁细胞构成,6-7个细胞高,内部含有颈沟细胞,腹沟细胞和卵细胞,卵细胞在整个发育过程中,造粉体和囊泡最为显著,颈卵器内的卵细胞成熟时产生卵膜和分离腔。精子器发生于雄配子体的边缘及腹面,由7-8个壁细胞螺旋状围绕而成,壁细胞内为产精组织,精子成熟时精子器盖细胞开裂释放出游动精子。     

昆虫单性生殖及其性别决定

通常昆虫必须通过精子、卵子结合,即受精才能繁育后代。有一些昆虫的卵没有受精也能发育成新个体。这种精子、卵子不发生核融合,卵子单独发育的繁殖方式称单性生殖,亦有人称之为无融合生殖。单性生殖是有性生殖的一种特殊方式或变态。在植物界中较为普遍,有许多昆虫也行单性生殖。单性生殖是某些昆虫长期的自然适应性的表现。利用单性生殖可以     

裸子植物种子的胚乳由何而来?

答:裸子植物胚珠里的胚囊内有许多个颈卵器生长于配子体组织中,每个颈卵器中有一个大型的卵细胞,没有极核细胞,卵受精后发育成胚(其中有一个发育成熟,其余的败育).胚乳是由雌配子体——成熟的胚囊发育而来的。这种现象有别于被子植物双受精后形成的胚     

铁线蕨原叶体背面腹面都可产生生殖器官

据目前国内外高校植物学教材记载,真蕨类植物的精子器、颈卵器和假根均产生于原叶体(配子体)的腹面(下面),但我们发现在人工培养基上培养的铁线蕨(Adianlus capillus-veneris L.)的原叶体大多在腹面和背面均产生精子器、颈卵器和假根。     

环境因子对蕨类植物孢子萌发的影响

蕨类植物通过孢子萌发形成独立生活的配子体,配子体能够形成精子器和颈卵器,进而通过受精作用形成新的孢子体。孢子萌发是蕨类植物生活史过程中配子体世代向孢子体世代转变的关键步骤。同时,此过程不仅受到多种环境因子的影响,也是研究细胞核极性移动、细胞不对称分裂、假根极性生长等独特的细胞学事件的良好模型。迄今为止,人们已经研究发现多种环境因子对约200余种蕨类植物孢子萌发有影响。总结了环境因子对蕨类植物孢子萌发影响的规律如下:(1)孢子萌发除了受到光照强度影响外,主要受光质的影响,光质的影响主要表现为4种方式:①孢子萌发受红光刺激与远红光抑制像开关一样调控;②孢子萌发不受远红光抑制;③孢子萌发受蓝光抑制;④孢子只能在黑暗条件下萌发。(2)重力作用会影响孢子细胞核移动,进而影响孢子细胞发育的极性。(3)赤霉素(GA)能增加孢子萌发率或帮助孢子打破休眠。成精子囊素与GA作用相似,启动或促进孢子萌发。而脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和乙烯等其它激素对孢子萌发的影响相对较小。(4)不同植物孢子有着各自最适的萌发培养基条件,如不同种类孢子对MS培养基中无机盐含量、蔗糖含量、pH值的要求不同。孢子外被中的Ca2+、Mn2+和Mg2+,培养基中的Cd2+和La3+,以及孢子接种密度、萌发空间CO2含量也会对孢子萌发造成影响。(5)多数蕨类植物孢子在15-30℃可以萌发,最适萌发温度为25℃。(6)4℃和液氮储藏可以延长孢子寿命并保持较高萌发率。     

海金沙配子体发育及卵发生的显微观察

用光镜观察海金沙(Lygodium japonicum)配子体发育和卵发生。海金沙孢子为四面体形,具三裂缝,孢子萌发方式为密穗蕨型(Anemia-type);配子体的发育形态多样,通常丝状体长至3~5个细胞时通过顶细胞纵分裂发育为片状体,进而发育为心形原叶体,在心形原叶体上可产生精子器和颈卵器。但在培养过程中也可产生10个细胞以上的丝状体,这种丝状体发育成的片状体和原叶体形态通常不规则,只产生精子器,不产生颈卵器。原叶体发育是铁线蕨型(Adiantum-type),性器官是薄囊蕨型(Leptosporangiate-type)。切片观察海金沙颈卵器产生于生长点下方表面细胞,经两次分裂形成了顶细胞、初生细胞和基细胞。其中初生细胞再经两次不等分裂产生卵细胞、腹沟细胞和颈沟细胞,此时三个细胞紧密相连,随发育,颈沟细胞和和腹沟细胞退化,卵周围形成了分离腔,光镜观察显示成熟卵细胞上无典型卵膜形成,未观察到受精孔的结构。     

乌毛蕨配子体发育的研究

采用混合土培养乌毛蕨（Blechnum orientale）孢子,显微镜下观察记录其孢子萌发及配子体发育过程。结果表明：孢子黑褐色,赤道而豆形,极而观椭圆形,单裂缝。播种1周左右孢子萌发,萌发类型为书带蕨型,配子体发育为叉蕨型。丝状体5—10细胞时开始发育为片状体。播种2周后发育形成幼原叶体,成熟原叶体呈心脏形。原叶体边缘及表面均可产生毛状体,数量丰富,为单细胞。播种后1个月左右开始有颈卵器出现,成熟颈卵器颈部由4列细胞组成,3—5层细胞高。精子器产,扛时间较颈卵器早10d左右,精子器近圆球形,由3细胞组成。精卵受精后2周左右即可观察到从原叶体上生成的幼胚。     

扇叶铁线蕨配子体发育及卵发生的显微观察

采用显微观察技术对扇叶铁线蕨配子体发育和卵发生进行了研究.结果显示:(1)扇叶铁线蕨孢子黄褐色,四面体形,具三裂缝,孢子接种后4～7 d萌发,经丝状体和片状体阶段发育为心形的原叶体,成熟原叶体雌雄同株,在原叶体基部产生精子器,在原叶体生长点下方产生颈卵器.(2)切片观察表明,扇叶铁线蕨颈卵器产生于生长点下方的表面细胞(颈卵器原始细胞),该细胞经2次分裂形成3层细胞,其上层细胞发育为颈卵器颈部壁细胞,中间细胞为初生细胞,它经2次不等分裂产生3个细胞--卵细胞、腹沟细胞和颈沟细胞;刚产生时, 3个细胞紧贴颈卵器壁,随着发育,卵细胞和腹沟细胞之间产生了分离腔,同时在卵细胞上表面形成了染色深的卵膜;此后,颈沟细胞和腹沟细胞逐渐退化,在颈沟内产生大量不定形物质,受精作用观察表明,该物质能够吸引精子进入颈卵器.(3)连续切片观察发现,成熟卵细胞上表面卵膜中央具有受精孔,表明受精孔在同型孢子蕨类卵细胞中可能是普遍存在的.     

中华刺蕨和长耳刺蕨配子体发育研究

采用光镜观察,对中华刺蕨和长耳刺蕨配子体发育进行了观察研究.结果表明:中华刺蕨和长耳刺蕨的孢子和配子体发育特征相似,孢子均两侧对称,单裂缝,孢子萌发方式为书带蕨型;配子体经丝状体、片状体发育为心形原叶体,毛状体多产生于幼原叶体生长点两侧边缘,为多细胞棒状,原叶体发育方式为槲蕨型;幼原叶体阶段即可产生精子器,而颈卵器只产生于大型心形原叶体生长点下方,性器官发育类型为薄囊蕨型,卵受精后发育成孢子体.该研究结果支持秦仁昌将刺蕨属和实蕨属独立为实蕨科的观点.     

唇鲳精子早期入卵观察

用扫描电镜对唇鳃成熟卵子及早期精子人卵过程进行观察。结果显示,唇鲋成熟卵子在动物极中央有一深凹陷的表面光滑的精孔器,其外径2．512μm,内径2．330μm,精子直径1．567μm。混匀的精卵刚遇水时,没有精子进入精孔器。受精后1s,精孔器内出现精子。受精后5S,组织切片显示,精子已经进入卵子内,并形成具有强烈抑制多精人卵作用的受精锥。受精后10S,精子在精孔器前庭集结,尚未形成受精塞。受精后20S,在精孔器内形成受精塞。受精塞没有阻塞精孔管,经分析它不是来源于皮层反应产物。受精塞形成后,可以吸附人卵的精子,这对多精入卵有积极的抑制作用;精子尾部在入卵过程中相互缠绕,这也是减少多精入卵的重要机制。受精后30s,受精塞和吸附的精子向精孔器外移动。受精后50S,受精塞和吸附的精子堵塞精孔器。受精后60s,受精塞吸附的精子开始解体,但是由于精孔管未封闭,还有精子通过精孔管进入到质膜。在人工受精过程中,卵子的单精受精屏障会因其周围精子密度大、精子与卵子距离短、精子运动速度快而被打破,从而导致这些卵子出现多精入卵的现象。受精后80s,精孔管仍然没有封闭,精孔器附近的精子明显出现活动能力的差异：精孔器外面的精子活动能力最强,精孔管旁边的精子活动能力较弱;精孔管外堆积的精子活性消失,受精塞吸附的精子已开始解体,经初步分析,这可能是进入其内的精子耗能有所差异的结果。受精后100S,受精塞吸附的精子解体。     

瓦韦的“胎生现象”

蕨类植物的生活史中有2种植物体,即孢子体和配子体。其中配子体是能自养的、独立生存且有固定形态、发育模式、结构的植物体,它在蕨类植物生活史中占据较长的阶段．但常常不占优势．配子体世代通常是从孢予萌发开始,孢子萌发后发育为原叶体（即配子体）。存大多数蕨类植物中,     

颈卵器与植物演化

真核植物普遍存在着有性生殖的繁殖方式。苔藓植物与蕨类植物的雌性生殖器官均以颈卵器的形式出现 ,在裸子植物中 ,也有颈卵器退化的痕迹。因此 ,这 3类植物又合称为颈卵器植物。颈卵器是高等植物的重要雌性繁殖结构。如图 :颈卵器的外形呈烧瓶状 ,分为下部的腹部和上部的颈部 ,腹部膨大 ,内有卵细胞和腹沟细胞各 1 ;颈部狭窄 ,仅单层细胞构成 ,内有一列颈沟细胞。由于卵的成熟 ,促使颈沟细胞与腹沟细胞的破裂。精子游到颈卵器的附近 ,通过破裂的颈沟细胞与腹沟细胞而与卵结合。精子与卵结合后形成合子 ,合子分裂而形成胚 ,胚在颈卵器内发育…     

栉孔扇贝(♀)×虾夷扇贝( ♂ )受精细胞学观察

采用Bouin氏液固定、石蜡包埋、切片 ,用苏木精 伊红染色 ,在光学显微镜下观察栉孔扇贝 (♀ )与虾夷扇贝 (♂ )杂交的受精细胞学过程。尽管栉孔扇贝与虾夷扇贝同科不同属 ,但它们的杂交仍具有正常的受精细胞学程序。栉孔扇贝卵子处于第一次成熟分裂中期时接受虾夷扇贝的精子入卵 ,精卵混合后 6min精子入卵 ;8～ 1 0min精核略微膨胀 ;2 5～ 3 0min排出第一极体 ;1h左右 ,雌雄原核同时形成 ;1小时 3 0分钟左右 ,雌雄原核融合 ;2h左右开始卵裂。杂交过程中的精子入卵行为较本交迟缓 ,但杂交后代仍能正常发育     

不同环境因子对珍稀观赏蕨类金毛狗配子体性别分化的影响

金毛狗[Cibotium barometz(L.)J.Sm.]是珍稀观赏蕨类的重要类群,为国家二级重点保护野生植物。该研究以金毛狗孢子为试验材料,探究培养密度、外源赤霉素以及光质等不同环境因子对金毛狗配子体性别分化的影响,为金毛狗人工繁育和蕨类植物配子体性别决定机制研究提供技术支持。结果表明:(1)低配子体培养密度(1个/cm2和5个/cm2)有利于颈卵器和雌配子体形成,随着配子体培养密度增加,颈卵器平均数量及雌配子体比率下降,精子器平均数量以及雄配子体和两性配子体比例增加,但配子体培养密度过高(80个/cm2)会导致大量无性配子体产生。(2)不同配子体培养密度下,随着培养时间延长,两性配子体比率均有增加,且增加幅度基本一致。(3)外源GA4显著抑制颈卵器和雌配子体形成,并显著促进精子器和雄配子体形成;外源GA3对金毛狗配子体性别分化没有显著影响。(4)白光、红光、蓝光等不同光质对金毛狗配子体性别分化未产生显著影响,但会影响配子体的发育和形态建成。     

唇精子早期入卵观察

用扫描电镜对唇成熟卵子及早期精子入卵过程进行观察.结果 显示,唇成熟卵子在动物极中央有一深凹陷的表面光滑的精孔器,其外径2.512 μm,内径2.330 μm,精子直径1.567 μm.混匀的精卵刚遇水时,没有精子进入精孔器.受精后1 s,精孔器内出现精子.受精后5 s,组织切片显示,精子已经进入卵子内,并形成具有强烈抑制多精入卵作用的受精锥.受精后10 s,精子在精孔器前庭集结,尚未形成受精塞.受精后20 s,在精孔器内形成受精塞.受精塞没有阻塞精孔管,经分析它不是来源于皮层反应产物.受精塞形成后,可以吸附入卵的精子,这对多精入卵有积极的抑制作用;精子尾部在入卵过程中相互缠绕,这也是减少多精入卵的重要机制.受精后30 s, 受精塞和吸附的精子向精孔器外移动.受精后50 s, 受精塞和吸附的精子堵塞精孔器.受精后60 s, 受精塞吸附的精子开始解体,但是由于精孔管未封闭,还有精子通过精孔管进入到质膜.在人工受精过程中,卵子的单精受精屏障会因其周围精子密度大、精子与卵子距离短、精子运动速度快而被打破,从而导致这些卵子出现多精入卵的现象.受精后80 s, 精孔管仍然没有封闭,精孔器附近的精子明显出现活动能力的差异:精孔器外面的精子活动能力最强,精孔管旁边的精子活动能力较弱;精孔管外堆积的精子活性消失,受精塞吸附的精子已开始解体,经初步分析,这可能是进入其内的精子耗能有所差异的结果.受精后100 s,受精塞吸附的精子解体.     

桫椤科三种植物配子体发育的研究

用土壤培养桫椤Alsophila spinulosa(Wall.exHook.)R.M.Tryon、中华桫椤A.costularis Baker和白桫椤Sphaeropteris brunoniana(Hook.)R.M.Tryon的孢子,利用光学显微镜对其配子体发育的各个阶段进行了观察,包括孢子形态及其萌发、原丝体发育特点、片状体和生长点的形成及分化、假根特征、精子器和颈卵器的分化及发育,以及原叶体感染真菌后的显微特征。初步讨论了桫椤科不同属(种)间的配子体发育的系统学意义和有性世代的濒危原因。     

樟子松受精作用和原胚的选择

樟子松发育成熟的雄配子体中的精子6月15日左右在颈卵器中上部与卵细胞结合,进行受精作用,其后,受精卵进行游离核分裂,形成8个子核时,开始形成细胞壁。它们再分裂1次,形成16个细胞的原胚。接着胚柄细胞层迅速生长、伸长,把下面的原胚送出颈卵器基部的细胞壁,进入胚乳中的溶蚀腔。原胚吸收溶蚀腔中的营养,生长发育。初期,胚的数目往往很多,但常常只有1个发育成熟。     

阔鳞瘤蕨颈卵器形成与卵发生的初步研究

运用光学显微镜与透射电镜对阔鳞瘤蕨（Phymatosorus hainanensis(Noot.) S.G.Lu）颈卵器形成和卵发生进行了研究。阔鳞瘤蕨颈卵器产生于雌配子体生长点下方分枝毛状体内侧。切片观察表明颈卵器起源于配子体表面的原始细胞,该细胞经两次不等分裂形成3个细胞,上下两个细胞分别发育为颈卵器的颈部与底部壁细胞,中间的细胞为初生细胞,含有较丰富的细胞器。初生细胞进行两次不等分裂产生颈沟细胞、腹沟细胞与卵细胞。成熟颈卵器内颈沟细胞和腹沟细胞退化,卵细胞上表面产生受精孔。本研究阐述了阔鳞瘤蕨颈卵器形成和卵发生的细胞学过程,对阐明蕨类植物雌性生殖器官的发育特征有一定的科学意义。     

乌蕨配子体发育及卵发生的显微观察

采用光学显微镜对乌蕨的配子体发育及卵发生的过程进行了研究,以阐明蕨类植物颈卵器发育特征,为揭示蕨类植物有性生殖机制以及鳞始蕨科的演化提供依据。结果表明:(1)乌蕨孢子黄褐色,具单裂缝,表面平滑或呈疣状纹饰;孢子接种12d萌发,萌发类型为书带蕨型,原叶体发育类型为铁线蕨型。(2)半薄切片观察表明,乌蕨颈卵器产生于原叶体生长点下方的表面细胞,即颈卵器原始细胞,该细胞经过两次分裂形成纵向3层细胞,最上层细胞发育为颈卵器的颈部壁细胞,中间层细胞即初生细胞再经过两次不等分裂产生颈沟细胞、腹沟细胞和卵细胞,此三细胞最初紧密贴合,随着颈卵器的发育,卵细胞与腹沟细胞间从两侧向中间产生分离腔,且腹沟细胞与颈沟细胞开始退化;分离腔逐渐向中间扩大,直至出现孔状结构,即受精孔;颈卵器发育后期,在卵细胞上表面形成染色较深的卵膜,颈沟细胞与腹沟细胞退化成絮状物。     

日本蹄盖蕨配子体发育的研究

采用混和土培养日本蹄盖蕨(Athyrium niponicum)孢子,显微镜下观察记录其孢子萌发及配子体发育过程。结果表明:孢子黑褐色,赤道面豆形,极面观椭圆形,单裂缝。播种7 d左右孢子萌发,萌发类型为向心型,配子体发育为铁线蕨型。丝状体7~11细胞时开始发育为片状体。播种14 d后发育形成幼原叶体,成熟原叶体呈心脏形。原叶体边缘可产生单细胞毛状体。播种后20 d左右精子器出现,精子器近圆球形,由3细胞组成。7 d后颈卵器出现,成熟颈卵器3~5层细胞高。精卵受精后14 d左右即可观察到从原叶体上生成的幼胚。