文冠果可孕花与不孕花发育过程的比较研究

利用半薄切片和透射电镜技术对文冠果可孕花和不孕花的发育过程进行观察和比较。结果显示:(1)小孢子发育初期,两种类型花花药形态无明显差别;小孢子发育双核期,可孕花花药内壁纤维层细胞壁带状加厚,无唇细胞形成。而不孕花花药同侧两个花粉囊之间唇细胞正在分化;小孢子发育成熟期,不孕花花药唇细胞完全形成;散粉期,不孕花花药开裂呈双心形,而可孕花花药则不能开裂散粉。(2)可孕花雌蕊子房内有两室,柱头细胞排列紧密,柱头逐渐发育成圆球形,周围密布乳突细胞,具中空花柱道;不孕花雌蕊柱头停止发育,无中空花柱道,子房室变小,胚囊发育退化。(3)不孕花花药绒毡层中含大量蛋白体,小泡以及乌氏体等细胞器,发育后期绒毡层解体。而可孕花花药绒毡层中细胞器和营养物质积累均较少,发育后期绒毡层解体不完全。(4)可孕花花药内花粉粒细胞壁连续无萌发孔,细胞内含物较少。不孕花花药内花粉出现3个向内凹陷的萌发孔,且花粉内含有大量造粉质体和脂类物质。     

灯盏花雄性不育种质鉴定与花药发育的细胞学研究

对云南泸西栽培灯盏花群体进行调查,发现了灯盏花雄性不育种质个体,其出现频率约为1.06×10-4.对所发现的灯盏花不育株形态特征及其花药发育过程进行了观察,并对花粉活力进行鉴定.结果显示:(1)灯盏花不育株根、茎、叶形态与正常可育植株基本相似,管状花小,花丝短,花药瘦小,无花粉粒散出或花粉无活力.(2)灯盏花在其花药发育的小孢子母细胞时期、四分体时期、小孢子时期和单核早期,由于绒毡层细胞液泡化、提前解体,不能为小孢子或花粉发育提供所需物质,导致小孢子母细胞和四分体解体,产生无花粉的花药;或小孢子和单核花粉胞内降解,形成不同形状和外壁纹饰的败育花粉.研究认为,灯盏花花药绒毡层异常是其花粉败育的主要原因.     

琼花生殖器官结构及传粉昆虫的观察

为了探讨影响琼花Viburnum macrocephalum f.keteleeri有性生殖的因素,对其生殖生物学和传粉生物学进行了研究。研究内容主要包括琼花花部特征、生殖器官解剖结构、花粉活力、花粉胚珠比(P/O)、繁育系统、传粉形式、传粉昆虫和花粉管生长路径等。结果表明:(1)琼花聚伞花序由大型不孕花和小型可孕花组成,可孕花雌雄蕊发育正常,雄蕊5枚,雌蕊1枚,干型柱头,单子房,倒生胚珠;不孕花的雌雄蕊在发育早期正常,而在花期时退化。雄蕊退化表现为雄蕊消失、花丝缩短或消失或花药大小不一;而雌蕊退化表现为雌蕊缩小或柱头开裂;有时雌雄蕊也存在瓣化现象。(2)自然条件下,单花花粉活性在散粉4–5d后明显下降,居群花粉活力在4月25日–28日开始显著下降。(3)花粉胚珠比P/O值为12800–18700,属专性异交型;繁育系统为异株异花授粉,属虫媒传粉植物。(4)可孕花大量散粉时间为9:00–16:00,昆虫访花高峰时段为11:00–15:00,访花昆虫中以蝶类和蜂类为主,蝶类访花频率最高。(5)落置柱头的花粉萌发率较高,花粉粒授粉后1h左右开始萌发,花粉管从柱头乳突细胞的间隙穿入花柱,沿花柱中央引导组织生长,18h左右进入子房,20h左右从珠孔进入胚囊。讨论了琼花的不孕花形成、花部结构适应、花型演化趋势、低结实率和花粉管生长特点。     

长花柱型滇丁香小孢子发生及雄配子体发育

利用常规石蜡切片法和细胞学压片法,对异型花柱植物滇丁香的长花柱型植株的小孢子发生、雄配子体发育及花粉萌发进行观察。结果表明:(1)长花柱型滇丁香具5枚花药,花药4室。(2)花药壁由1层表皮、1层花药内壁、2层中层和1~3层绒毡层组成;花药壁发育方式为基本型,绒毡层类型为腺质绒毡层。(3)小孢子母细胞减数分裂的胞质分裂为同时型,四分体排列方式为四面体型,偶有左右对称型;不同药室间小孢子母细胞减数分裂不同步。(4)成熟花粉粒为二细胞型。(5)小孢子发生和雄配子体发育过程正常,表明长花柱型滇丁香属于发育正常的两性花。(6)授粉4h后,长花柱型滇丁香的花粉在长、短两种花柱柱头上的萌发率分别达(91.8±1.6)%和(93.2±1.1)%,且两者间无显著性差异(t=1.585,df=8,p=0.152),表明长花柱型滇丁香的成熟花粉粒在长、短两种花柱柱头上的萌发均正常。     

垂花悬铃花雌雄配子体发育研究

对垂花悬铃花雄配子体发育观察表明,其花药由表皮(1层)、药室内层(1层)、中层(2层)、绒毡层(1层)及造孢细胞组成,花药四室,药壁发育为双子叶型。雄配子体发育经由花粉母细胞减数分裂形成四分体,该四分体胞质分裂为同时型,四分体排列方式为四面体型,十字交叉型及左右对称型;小孢子再经有丝分裂形成营养核和生殖核,生殖核再经有丝分裂形成3-核花粉。花药壁层的变化,在单核小孢子期,表皮细胞解体,仅留下痕迹;中层在花粉母细胞期逐渐消失;药室内壁在单核小孢子期开始纤维化;绒毡层在单核小孢子期消失,属变形绒毡层。雌配子体发育观察表明,其子房上位,5室,每室1个胚珠,胚珠弯生,中轴胎座,大多数胚珠发育停留在珠心形成阶段,极少数珠心形成一群孢原细胞及单核、双核胚囊。     

雄性不育与可育楸树花发育的细胞学比较研究

楸树（Catalpa bungei C.A.Meyer.）属紫葳科(Bignoniaceae)梓树属(Catalpa),落叶乔木,是我国特有的珍贵优质用材树种。本文用石蜡切片法对可育株和雄性不育株楸树的大、小孢子发生及雌、雄配子体发育过程进行了详细地比较观察。结果表明：可育株和不育株楸树雌蕊的发育基本相同,胚珠倒生,薄珠心,单珠被,胚囊发育为蓼型。可育株雄蕊花药四室,药隔薄壁组织发达;异型绒粘层,由药壁绒粘层和药隔绒粘层组成;花药壁表皮细胞在小孢子母细胞减数分裂前后开始径向伸长加厚,直到花药开裂并不降解,这可能与花药开裂有关;成熟花粉为四合花粉。雄性不育株花药的早期发育到次生造胞细胞时期与可育雄蕊的相同,小孢子母细胞减数分裂前绒毡层发育不充分;四分体时期,绒毡层细胞高度液泡化,细胞质稀薄,已提前降解,小孢子四分体因绒毡层结构和功能异常而不能正常发育,因此楸树雄性不育为结构型雄性不育。     

濒危植物四药门花的自花授粉

观测了四药门花Loropetalum subcordatum的开花物候、开花动态和访花者; 对其花粉组织化学、花粉胚珠比和花粉活力进行了检测; 通过人工控制授粉实验检测了其繁育系统; 使用扫描电子显微镜(SEM)观察了自花花粉在柱头上的萌发情况并使用荧光显微镜观察了花粉管在花柱中的生长情况。结果表明: 四药门花花期为9月至次年2月, 其中9-10月为开花高峰期; 单花花期4-6 d; 雌蕊先熟, 开花时柱头即有活性, 并持续到花谢; 花药于开花后12-24 h内开裂, 并能直接落置自花柱头; 离体花粉寿命约26 h, 花粉为非淀粉型, 花粉胚珠比为8420±720.86 (n=10); 无花蜜分泌。未观察到任何外来的访花者, 仅见到生活在头状花序中的蓟马Thrips sp., 且未见到蓟马在花间积极迁飞, 表明蓟马不是其有效的传粉者。无处理套网和辅助异株授粉的结实率(5.30%±1.83%/6.67%±1.91%)与自然对照(4.79%±1.45%)差异均不显著(P=0.847/0.616), 扫描电镜观察证明自花花粉能在柱头上顺利萌发, 荧光显微镜观察证明花粉管能在24 h内生长到花柱基部, 说明四药门花是自花传粉, 不存在无融合生殖。四药门花存在雌蕊先熟现象并且仍有异交可能, 说明其祖先类型曾经是异交植物。花谢后子房于次年夏天才开始膨大而果实于10月间开花高峰期后成熟, 说明存在胚发育延迟的现象。本文还讨论了金缕梅科Hamamelidaceae中自花传粉由蝇类传粉演化而来的可能性。     

钙调素mRNA和蛋白在水稻花药和雌蕊发育过程中的原位定位

利用ＲＮＡ原位杂交和免疫组织化学定位技术分别检测了钙调素ｍＲＮＡ和钙调素蛋白在水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）花药和雌蕊发育过程中的时空分布特征。钙调素基因在绒毡层、柱头、花粉管生长途径、退化助细胞以及维管薄壁细胞中大量表达,也可在小孢子母细胞、小孢子、花粉、反足细胞、卵细胞以及中央细胞中检测到。钙调素基因的表达强度随不同的发育阶段而变化：花药发育早期表达强,以后逐渐减弱并向特定部位集中,如绒毡层和花粉萌发孔等。胚胎发育早期,钙调素基因在胚乳细胞中的表达比原胚中强,而后期则在分化胚中比胚乳细胞中强。推测在有性生殖过程中,钙调素可能通过Ｃａ２＋ＣａＭ信号途径调节小孢子发育、花粉萌发、花粉管生长、受精以及物质运输等生理过程     

珍稀濒危植物十齿花属的花药发育和雄配子体发生及其系统学意义

十齿花属（Dipentodon）为东亚特有单型属,是国家二级保护植物,其系统位置长期有争议。本研究连续三年的野外观察结果表明十齿花（Dipentodon sinicus）的结籽率较低（4.31%）。同时利用常规石蜡制片技术,观察了十齿花的花药发育和雄配子体发育过程。十齿花的花药四室,花药壁发育类型为基本型。成熟花药壁有6层,由表皮,药室内壁,2层中层和2层绒毡层组成,绒毡层为腺质绒毡层。花药成熟时,纤维状加厚发生于药室内壁,便于花药开裂散粉。小孢子母细胞减数分裂的孢质分裂方式为同时型,小孢子四分体多为四面体型,稀左右对称型。成熟花粉粒为二细胞型,具3孔沟。在小孢子发育的减数分裂、小孢子四分体和二细胞型花粉时期,观察到发育不正常的现象,分别占40%、48%和36%。通过与其他亲缘类群的胚胎学特征比较,支持最新分子系统学把它独立成科,放在十齿花目的观点。雄配子体发育过程中,十齿花存在着花粉败育现象,这可能是导致其结实率低的原因之一。     

Ar+诱变拟南芥雄性不育材料花器官表型分析及小孢子发生细胞形态学观察

利用低能氩离子作为诱变源诱变拟南芥种子,选用诱变剂量为1.5×1017ions/cm2,30 keV的能量。在其M2群体中根据有无果荚及其果荚是否异常,筛选出tc243不育突变体。用石蜡切片技术,在光学显微镜下观察拟南芥部分雄性不育材料小孢子发育过程和各时期的花形态特征,分析雄性不育的原因。从花表型上分析导致雄性不育的原因有三个方面:(1)柱头伸长过快;(2)花药生长过慢;(3)花药开裂晚。从小孢子发生的细胞形态学观察表明花粉败育主要发生在小孢子四分体时期,此时绒毡层正常,小部分四分体正常,大部分四分体外面的的胼胝体过早降解释放游离小孢子,此时的绒毡层还没解体不能提供小孢子发育所需要的营养物质,使过早释放的小孢子不能正常发育,导致最后形成大量没有活力的花粉粒。     

倒地铃花的形态分化与花药结构研究

利用体视显微镜、半薄切片和超薄切片法对倒地铃(Cardiospermum halicacabum Linn.)雄花和假两性花开花过程及花药发育过程进行了观察和比较研究。结果显示:(1)花蕾发育早期,倒地铃雄花和假两性花的花蕾形态没有区别;花蕾发育后期,雄花雌蕊退化,假两性花雌蕊继续发育,花蕾外部形态出现差异;开花时雄花花药开裂,假两性花花药不开裂。(2)倒地铃雄花和假两性花均具四室花药,呈蝶形;花药壁细胞从外到内依次是表皮、药室内壁、中层(2层)和绒毡层;花药壁发育为基本型,绒毡层为单核分泌型,四分体为四面体型,花粉粒两核;开花时雄花和假两性花中层都有残留;小孢子液泡化时,绒毡层开始降解,两核花粉粒时,假两性花绒毡层降解较快。(3)雄花药室内壁次生加厚完全,裂口区发育,连接同侧花粉囊的连接组织降解,花药开裂;假两性花药室内壁次生加厚不完全,具唇形细胞,药隔细胞壁未降解,同侧花粉囊未连通,花药四室,不开裂;假两性花成熟花粉粒细胞质稀少,内壁不完整。本研究结果表明,倒地铃的雄花是由两性花在发育早期雌蕊停止发育形成的,假两性花则由两性花在发育晚期雄蕊功能退化造成的。     

水稻花药绒毡层及乌氏体的超微结构观察

在花粉母细胞期,水稻花药绒毡层细胞原生质浓,细胞器丰富,各轴向壁厚度较一致．随着药室腔扩大,绒毡层细胞体积迅速增大,且外切向壁增厚,径切向壁部分区域消失,细胞间形成原生质桥．在单胞花粉早期,乌氏前体排列于绒毡层内切向细胞膜内,随后移向膜外,且外侧增厚形成乌氏体．在花粉单核靠边期,绒毡层细胞的细胞器开始解体,到花粉充实期完全解体,但乌氏体结构直到花粉成熟保持不变．     

A comparative light and electron microscopic analysis of microspore and tapetum development in fertile and cytoplasmic male sterile radish

To gain further insight into the abortive stages and ultrastructural changes leading to pollen degeneration of a novel cytoplasmic male sterile radish 805A, we compared differences of cellular and subcellular structure of sterile anther with fertile anther by light and electron microscopy analysis. Two types of locule degeneration in sterile anther were detected, of which the time of degeneration occurred and completed was different. In type I, abnormality of pollen mother cells (PMCs) and tapetal cells, including condensation of cytoplasm and large vacuoles within tapetal cells, was shown at PMC stage. In type II, meiosis and early tetrad stage progressed normally except for large vacuoles that appeared in tapetal cells. Ultrastructural alterations of the cellular organization were observed in the type II locules, such as chromatin condensation at the periphery of the nucleus and degeneration of the karyotheca, compared with normal pollen development. The results suggested that the cytoplasmic male sterility anther degeneration was probably caused by dysfunctions of tapetum and vacuolation of tapetum, PMCs, and microspores. Thus, the identical factors, which induced CMS in the same cytoplasmic and nuclear genetic background, might affect development of tapetum and microspore at different stages during the cytoplasmic male sterile 805A anther development.     

Distribution of insoluble polysaccharides, neutral lipids, and proteins in the developing anthers of Campsis radicans (L.) Seem. (Bignoniaceae)

In this study, distribution of polysaccharides, lipids, and proteins in the developing anthers of Campsis radicans (L.) Seem. was examined from sporogenous cell stage to mature pollen, using cytochemical methods. To detect the distribution and dynamic changes of insoluble polysaccharides, lipid bodies, and proteins in the anthers through progressive developmental stages, semi-thin sections of anthers at different developmental stages were stained with periodic-acid-Schiff (PAS) reagent, Sudan black B, and Coomassie brilliant blue, respectively, and examined under light microscope. Ultrastructural observations with TEM were also carried out to determine the storage form of starch in the connective tissue, and storage form of lipids in the tapetal cells. In sporogenous cell stage, anther wall contains numerous insoluble polysaccharides. However, from the sporogenous cell stage to the vacuolated microspore stage, the amount of insoluble polysaccharides in the anther wall decreases gradually. At bicellular pollen stage, tapetum degenerates completely and polysaccharides are not seen in the anther wall. Lipid bodies are observed in the cytoplasm of both middle layer and tapetal cells at tetrad stage, whereas they disappear in the vacuolated microspore stage. Compared with polysaccharides, proteins are limited in the anther wall at early stages of development. During pollen development, polysaccharides, proteins, and lipid bodies are scarce in the cytoplasm of sporogenous cells, but their amount increases at premeiotic stage. From tetrad stage to bicellular pollen stage, microspore cytoplasm contains variable amount of insoluble polysaccharide grains, lipid and protein bodies. At bicellular pollen stage, plentiful amount of starch granules are stored in the cytoplasm of the pollen grains. Proteins and lipid bodies are also present in the cytoplasm.     

濒危植物羊角槭小孢子发生与雄配子体发育研究

利用常规石蜡切片法对羊角槭的小孢子发生及配子体发育进行了研究,结果表明：羊角槭花分两性花与雄花,两性花花药不散粉,雄花散粉;花药具四个花粉囊,其发育类型为基本型;药室内壁呈纤维状加厚;绒毡层为腺质型;孢质分裂为同时型;小孢子四分体呈四面体形排列;成熟花粉粒为二细胞型。羊角槭花药发育过程中出现严重败育现象,表现为四分体胼胝质提早溶解、单核小孢子彼此粘连、花粉液泡化等,形成干瘪、内陷的花粉,一定程度上影响花粉质量;另初步测得羊角槭的花粉生活力在36.98%~60.54%之间,平均生活力为45.97%。本文将为羊角槭花药发育、小孢子发生和雄配子体发育过程及出现的异常现象提供解剖学资料。     

丹参小孢子发生和雄配子体发育过程的解剖学研究

在显微水平上对丹参小孢子发生和雄配子体的发育过程及其与不同发育阶段花蕾的外部形态的相关性进行了研究。结果表明：丹参有2枚雄蕊,每个花药具2个花粉囊．小孢子母细胞减数分裂属同时型,小孢子在四分体中的排列属四面体型。成熟花粉粒属3细胞型并有6个萌发沟。花粉囊壁发育属双子叶型,由4层细胞构成,即表皮、药室内壁、中层和绒毡层。绒毡层细胞为腺质,二核。植株花蕾肉眼可见,大小在1～1.5mm时雄蕊孢原细胞开始分化;花蕾长至9～12mm。即从钟型花萼的钟口肉眼可见乳白色花瓣时．形成成熟的雄配子体,雄配子体具有3细胞的花粉粒。     

一品红雄配子体发育研究

一品红花药来源于雄蕊原基,花药由表皮(1层)、药室内壁(1层)、中层(1层)、绒毡层(1层)及造胞细胞组成,花药四室,药壁发育为双子叶型。小孢子发生和雄配子体发育是经由小孢子母细胞减数分裂形成四分体,该四分体胞质分裂为同时型,四分体排列为四面体型,小孢子再经有丝分裂形成2-核花粉。花药壁层的变化是表皮在花药成熟期消失,中层在四分体时消失,药室内壁在花药成熟期形成柱状纤维层。绒毡层在单核小孢子期径向伸长,有双核或多核,另外有的绒毡层细胞形成横隔或类胎座;进入2-核花粉期,绒毡层细胞分泌颗粒物进入药室,为非典型腺质绒毡层;进入成熟期绒毡层消失。同时观察到花药发育异常现象。