我国的蕨类植物杂交种

蕨类植物是植物界中的一大类群,是靠孢子进行繁殖的孢子植物。它的生活史中具有一个独立生活的配子体世代和一个独立生活的孢子体世代。配子体极小,其上发育着精子器、颈卵器。蕨类植物的精子具鞭毛,受精过程离不开水,通过水精子才能达到颈卵器与卵子结合受精。在自然界潮湿的环境中许多不同种的蕨类植物的配子体生活在一起时,就有可能发生不同种的精子和卵子结合成受精卵而发育出杂交后代的可能性。但杂交后代能否正常发育并存     

中国特产2种濒危水韭雄性发育的比较研究

采用透射电镜和光镜比较观察了中华水韭和云贵水韭雄配子体及其精子的发育特征。结果显示:(1)2种水韭的雄配子体的寿命只有15~30d,终生都在小孢子壁内发育。(2)雄配子体只含有1个原叶体细胞、1个精子器壁细胞和4个精细胞,前2个细胞内含有丰富的营养物质。(3)精子由精核、微管带、鞭毛、细胞质等4部分构成。(4)中华水韭雄配子体发生率为4.5%,平均每个雄配子体产生0.46个精子,精子游动速度约53μm/s,寿命8min;云贵水韭雄配子体发生率和产精量略高于中华水韭,但精子游动速度和寿命略低于中华水韭。研究认为,中国水韭濒危的主要原因之一是雄配子体产精率低、受到生殖生态限制、水污染对精子的危害等;雄性特征表明水韭在石松类中占有较高的进化地位;结合前人的研究成果绘出了水韭雄配子体的发育模式。     

蕨类植物性别分化对环境的响应

蕨类植物是维管植物中唯一的孢子体和配子体都能独立生活的类群.同型孢子蕨类配子体的性别分化受到激素和环境因子的影响.生理学研究表明,成精子囊素与赤霉素能诱导雄配子体发育,抑制雌配子体发育;脱落酸阻止成精子囊素诱导的精子器形成;乙烯合成前体ACC促进赤霉素诱导的精子器形成,而乙烯合成抑制因子AOA通过抑制细胞分化来抑制精子器形成.光照对不同种类蕨类配子体分化的影响存在差异.糖类能够促进雄配子体形成,并可加速成熟雌配子体向两性分化.钙离子、钴离子和甲硫氨酸等分别参与了蓝光和赤霉素对配子体性别分化的调控过程.培养密度影响配子体生长及性别表达,高密度下雄性和无性配子体居多,而低密度下两性和雌性配子体居多.近年来的突变体表型分析与分子生物学研究表明,成精子囊素通过影响ANI1、HER、TRA、FEM和MAN等基因的表达调控配子体性别分化.综述了蕨类植物性别分化对环境响应的研究进展.     

麦秆蹄盖蕨（Athyrium fallaciosum）配子体的发育规律及播种密度对配子体性别分化的影响

在组织培养条件下,对麦秆蹄盖蕨（Athyrium fallaciosum）配子体发育的连续过程进行了详细观察。结果表明:麦秆蹄盖蕨孢子为四面体型; 孢子萌发为书带蕨型（Vittaria-type）;原叶体发育为铁线蕨型（Adiantum-type）,成熟原叶体为对称的心形;精子器近圆球形,成熟颈卵器细长,常向原叶体基部倾斜或弯曲。常规播种条件下,发现麦秆蹄盖蕨配子体有雌配子体、雄配子体、雌雄同体配子体和无性配子体类型。配子体的性别随密度不同而呈现一定的变化趋势,雄配子体随密度增大呈上升趋势;雌配子体随密度增大先上升后下降;雌雄同体配子体和无性配子体随密度变化不大。雌配子体和雌雄同体配子体具颈卵器数目一般为10～15个;精子器数目随密度的增大逐渐减少,雄配子体中具有约50个精子器,雌雄同体配子体具有约20个精子器。     

蕨类植物的配子体

蕨类植物的配子体杜桂森（首都师范大学生物系１０００３７）蕨类植物既是高等孢子植物,又是低等维管植物。就植物体的结构而言,它比苔藓植物进化,比裸子植物原始。蕨类植物的生活史为抱子体占优势的异型世代交替,有独立生活的孢子体和配子体。在配子体上分化形成精子...     

蕨类植物精细胞运动器和细胞骨架的研究

介绍了近年来蕨类植物游动精子运动器和细胞骨架的研究进展。游动精子由配子体精子器中的非运动细胞发育形成,其分化过程包括了运动器官和细胞骨架的合成和组装。精子发生过程中形成的运动器的各部分结构包括鞭毛、基体、多层结构及附属结构;基体是细胞中新形成的结构,在不同类群的蕨类植物中分别由双中心粒、分支生毛体和生毛体产生。鞭毛、基体和多层结构中的微管带形成了游动精子三个独特的微管列阵,由于微管蛋白的后修饰作用这些微管列阵十分稳定;centrin是运动器中的重要成分, 但功能尚不清楚,可能和细胞骨架及运动器的构建有关。     

蕨类植物精细胞运动器和细胞骨架的研究

介绍了近年来蕨类植物游动精子运动器和细胞骨架的研究进展.游动精子由配子体精子器中的非运动细胞发育形成,其分化过程包括了运动器官和细胞骨架的合成和组装.精子发生过程中形成的运动器的各部分结构包括鞭毛、基体、多层结构及附属结构;基体是细胞中新形成的结构,在不同类群的蕨类植物中分别由双中心粒、分支生毛体和生毛体产生.鞭毛、基体和多层结构中的微管带形成了游动精子三个独特的微管列阵,由于微管蛋白的后修饰作用这些微管列阵十分稳定;centrin是运动器中的重要成分,但功能尚不清楚,可能和细胞骨架及运动器的构建有关.     

在人工培养条件下君子兰(Clivia nobilis)雄配子体发育过程中营养核与生殖细胞的动态——显微缩时电影记录与一般细胞学观察

作者研究了君子兰(Clivia nobilis)营养细胞与生殖细胞的动态。用自行改良的显微培养室法和15%蔗糖加10ppm 硼酸的液体培养基,萌发了君子兰的花粉,并用暗视野显微电影记录了其雄配子体的发育过程。发现在一般情况下,营养核总是首先进入花粉管,然后生殖细胞入管,并以较快速度向管端移动,追上先入管的营养核。在生殖细胞进入早中期之前与营养核贴合,历时3—5小时才完全分开。分开后生殖细胞的核变大,并由前期进入早中期,通过赤道板阶段过渡到后期、末期,最终形成两个精子。用脱水处理和染色方法都可证明在生殖细胞分裂过程中,营养核在它的附近,直到两个精子形成之后,营养核仍存在。因此,作者认为营养核在整个雄配子体发育过程中,特别在精子形成中,是起一定作用的结构。其次,营养核、生殖细胞和精子在雄配子体发育过程中自始至终处于运动状态。其运动形式基本上可分三类:位移,旋转和变形。前二种运动常同时并存,但在不同的发育阶段中有一个为主要形式,另一个为次要形式。后一种运动的剧烈表现形式(如营养核成“变形虫状”,生殖细胞变形入管,生殖细胞和营养核的贴合以及生殖细胞分裂等)只是在特定的生理状态下才发生;轻微的变形可能与周围原生质压力的改变有关。作者根据营养核和生殖细胞在整个雄配子体发育过程中的动态得出结论:营养核、生殖细胞(后为精子)在花粉粒或花粉管中的运动,从本质上说是一种受内因制约向管端运动,但周围的原生质流作为外因,对它们的运动速度乃至于运动方向有暂时的影响。     

蛇鮈精子保存液的筛选及其效果研究

旨在研究不同精子保存液对蛇鮈精子活率的影响,并探讨保存蛇鮈精子的最佳保存液。在光镜下观察6种精子保存液保存蛇鮈精子后精子活率的变化,结果表明精子保存液在低温(4℃)保存蛇鮈精子的方法效果较好。6种蛇鮈精子保存液使精子的活率保持为80%的时间有着明显的差异:A液为36 h,B液为4 h,C液为0 h,D液为60h,E液为16 h,F液为6 h,因此在低温(4℃)下,蛇鮈精子的最佳保存液为D液。     

假瘤蕨属植物配子体与幼孢子体发育的比较形态学研究

配子体及幼孢子体发育过程对蕨类植物的系统学研究具有重要意义,但在假瘤蕨属植物中较少报道.本研究比较了3种假瘤蕨属植物的配子体及幼孢子体发育过程:孢子均为单裂缝,萌发类型为书带蕨型.原叶体发育为槲蕨型.丝状体2～6细胞,成熟配子体心形,中肋明显加厚.配子体两性,在播种后48 ～ 55 d产生精子器,之后15 ～ 18 d产生颈卵器.播种后80 ～ 100 d,形成胚胎,后者分化出第一叶、第一根和茎端,发育为幼孢子体.配子体边缘分布有单细胞毛状体,配子体腹面分布有单列多细胞的毛状体,以中肋处最多,围绕并保护胚胎和幼孢子体.本属3个种的配子体和幼孢子体,在孢子体积、萌发时间、丝状体和成熟配子体特征以及性器产生时间等方面存在差异.土培条件下的配子体发育不同步,即配子体分批发育,原因为配子体的营养繁殖或孢子萌发不整齐.     

HgCl2对泥鳅精子运动的影响

为了检测不同浓度的HgCl2对泥鳅Misgurnus anguillicaudatus精子运动的影响,以泥鳅精子为实验材料,用含终浓度分别为0(对照)、1、5、10、15和20 μmoL/L的HgCl2待测液分别孵育0、2、4和6 h后激活,激活后立即在显微镜(Olympus IX81)下观察精子运动参数.为进一步探讨HgCl2对泥鳅精子运动影响的机制,用终浓度为20μmol/L的HgCl2保存液孵育泥鳅精子10 min,以含终浓度分别为0、0.1、1、10 mmol/L的2-巯基乙醇和20μmol/LHgCl2混合液为激活液激活.激活后立即在显微镜下观察精子运动,发现2-巯基乙醇町逆转HgCl2对泥鳅精子的抑制作用,为探讨HgCl2对泥鳅精子运动影响的可能机制提供参考.     

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。     

被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制

被子植物双受精包括精-卵、精子-中央细胞两个融合过程。由于双受精深藏于母体组织中进行, 长期以来一直是植物有性生殖研究中的难点。近年来, 随着各种植物配子体cDNA文库的构建, 各种离体研究系统的建立和突变体分析的兴起, 极大地推动了被子植物受精作用研究的快速发展, 增进了人们对被子植物受精过程的分子和细胞生物学机制的深入了解。本文着重讨论受精作用的若干重要发育事件, 包括受精前卵器细胞对花粉管向胚珠定向生长的近距离引导信号, 精子的靶向运动,精、卵细胞相互作用和配子融合后卵细胞的激活与中央细胞发育的启动等。     

被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制

被子植物双受精包括精-卵、精子-中央细胞两个融合过程。由于双受精深藏于母体组织中进行,长期以来一直是植物有性生殖研究中的难点。近年来,随着各种植物配子体cDNA文库的构建,各种离体研究系统的建立和突变体分析的兴起,极大地推动了被子植物受精作用研究的快速发展,增进了人们对被子植物受精过程的分子和细胞生物学机制的深入了解。本文着重讨论受精作用的若干重要发育事件,包括受精前卵器细胞对花粉管向胚珠定向生长的近距离引导信号,精子的靶向运动,精、卵细胞相互作用和配子融合后卵细胞的激活与中央细胞发育的启动等。     

黑玛丽精子包特性及pH和温度对其精子活力的影响

通过研究黑玛丽Poecilia latipinna精子包破裂的过程和影响因素、精子运动的情况及影响因素,结果发现,当精液用Hank’s平衡盐溶液(HBSS)稀释约5 min后精子包开始破裂,约12 min后全部破裂。释放出的精子暂时处于休眠状态,约50 min后,处于HBSS稀释液中的精子会被激活。应用计算机辅助精子分析系统对黑玛丽精子在不同pH和不同温度下HBSS中的精子运动百分数、运动时间和平均运动速率进行观察。在pH7~8的中性或弱碱性溶液中,精子运动活力较强;而在酸性(pH<7)或碱性较强(pH>9)的溶液中,精子的运动活力都会降低。在不同温度下的HBSS中精子的活力不同,精子在低温(4℃)条件下的运动时间显著长于在室温(20℃)条件下,但运动速度较慢。本研究初步探讨了黑玛丽的精子包特性以及pH和温度对精子运动活力的影响,旨在对黑玛丽等卵胎生鱼类的人工授精,以及生殖生物学特性等的研究提供更丰富的基础资料。     

野雉尾金粉蕨配子体发育及其系统学意义

野雉尾金粉蕨为中国蕨科金粉蕨属植物,而金粉蕨属的系统位置一直存在争议。该研究用原生境腐殖土和改良克诺普氏(Knop’s)营养液对野雉尾金粉蕨的孢子进行培养,培养条件为温度25℃、光照强度2 500 lx、光照12 h/d,在光学显微镜下观察记录其孢子萌发和配子体发育过程。结果表明:野雉尾金粉蕨的孢子为黄褐色,四面体型,三裂缝,赤道面观为扇形,具周壁,外壁表面具网状纹饰。孢子培养7 d后开始萌发,孢子萌发类型为书带蕨型(Vittaria-type)。孢子萌发后,配子体原始细胞经多次横向分裂形成3~9个细胞的丝状体,丝状体细胞呈圆筒形,壁薄,侧壁向外鼓起,含有颗粒较大且数量较多的叶绿体。15 d左右发育为片状体,片状体多为匙状。25 d左右形成幼原叶体,幼原叶体不对称,配子体发育类型为水蕨型(Ceratopteris-type)。在原叶体发育过程中分枝丝状体非常发达,配子体呈丛状生长,整个发育过程没有毛状体产生。野雉尾金粉蕨的假根为单细胞管状,偶有分支,内无叶绿体。45 d左右精子器开始出现,精子器顶面观近圆形,侧面观为近椭圆形或短柱状。精子器成熟时,盖细胞裂开,精子逸出。60 d左右颈卵器出现,颈卵器比较大,基部略大于顶部,侧面观呈烟囱状,顶面观为铜钱状,颈部由四列细胞构成。90 d左右发育出肉眼可见的幼孢子体。从研究结果看,其配子体发育的特征与凤尾蕨科(Pteridaceae)凤尾蕨属(Pteris L.)相似,支持金粉蕨属归于凤尾蕨科的观点。该研究结果为野雉尾金粉蕨系统学研究提供了配子体发育方面的证据。     

低温和超低温保存对中国大鲵成熟精子的影响

中国大鲵Andrias davidianus是中国特有的一种濒危有尾两栖类动物,为了保护这一珍稀物种并且为中国大鲵人工辅助繁育建立一套可靠的技术,对中国大鲵的精子在0—4℃下低温短期保存和在液氮中超低温长期保存进行了研究。研究表明中国大鲵精子原液在常温下一般仅存活3—5h,4℃下能存活6d,0℃下存活时间可达9d。精子原液中添加Ringer氏液或Holtferter氏液,精子存活率比原液保存显著降低。在改良的超低温冻存条件下,中国大鲵精子在液氮中保存两周后解冻,精子复苏率可达10%—15%。利用扫描和透射电镜观察冻融前后中国大鲵精子的超微结构,发现受冷冻损伤精子质膜出现膨胀、破裂;精子穿孔器和轴丝显著弯曲,甚至断裂;波动膜明显脱落或膜结构损坏;精子线粒体嵴变形。结果表明,超低温冻存导致部分中国大鲵精子超微结构发生变化而产生冻伤,进而导致精子活力、复苏率下降。研究为建立规范化的中国大鲵精液保存程序和中国大鲵规模化人工繁育提供重要参考。     

高等植物花器官的特异性基因

生殖过程是高等植物生活史中最重要的阶段,它不能仅被看作是一个精子与卵细胞结合的简单过程。实际上它包括雌雄配子体的发育、雄配子体与雌配子体的识别及相互作用、精子与卵细胞的识别及相互作用等一系列复杂的生理生化变化。对于被子植物来说,还存在着双受精这样一个更为复杂的过程。因此,作为这一生理过程的主要执行器官,花器官的生长发育就格外受到生物学家们的重视。早期对于花器官的研究主要集中     

短柄禾叶蕨配子体发育的研究

首次通过人工培养的方式,详细记录了短柄禾叶蕨（Grammitis dorsipila（Christ．）C．Chr．）具代表性的配子体形态发育全过程及各环节的特征,包括孢子萌发、原丝体、毛状体、叶绿体、边缘细胞、精子器等,并附特征性结构照片29幅。为禾叶蕨科（Grammitidaceae）的研究积累了配子体发育方面的详实资料,并初步讨论了短柄禾叶蕨配子体特征所体现的系统学意义。     

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.