普通针毛蕨颈卵器和卵的发育

蕨类植物卵发生是有性生殖研究的重要内容。真水龙骨类II的卵发生尚无人研究, 本文对该类群中的普通针毛蕨(Macrothelypteris torresiana)卵发生过程进行了光镜和透射电镜研究。结果显示: 卵细胞刚形成时, 与腹沟细胞紧密相连, 随着卵进一步发育, 卵细胞和腹沟细胞之间逐渐形成分离腔, 但孔区处卵细胞和腹沟细胞始终相连。随后, 卵细胞上表面有不定型物质堆积在质膜外, 形成一层加厚的卵膜, 孔区处没有卵膜覆盖的位置最后形成受精孔。在卵发育后期, 卵细胞核变得不规则, 近成熟时卵核产生大量核外突。卵发育过程中卵膜的出现、受精孔的产生以及核外突等特征, 与进化的真水龙骨类中其他蕨类植物的卵发生研究结果相似, 与薄囊蕨类中原始基部类群的卵发生现象有显著差别。由此可见, 普通针毛蕨属于进化类型。依据卵发生中卵膜和受精孔等特征推测原始薄囊蕨类经过里白类、桫椤类, 最终演化为水龙骨类。     

阔鳞瘤蕨(水龙骨科)卵细胞发育超微结构观察

水龙骨科是蕨类植物中最进化的类群,该文采用超微技术对水龙骨科的阔鳞瘤蕨(Phymatosorus hainanensis)卵发育过程进行观察,以完善薄囊蕨植物卵发生的资料,为揭示蕨类植物的有性生殖及演化机制奠定基础。结果表明:(1)幼卵、颈沟细胞、腹沟细胞通过胞间连丝紧密连接。(2)发育过程中,卵与腹沟细胞之间细胞壁显著加厚,将卵细胞与腹沟细胞隔离。(3)在壁的下方产生分离腔,内含大量不定形物质,但卵细胞与腹沟细胞在中间处始终相连。(4)分离腔中的不定形物质沉积在卵细胞质膜外形成了一层加厚的卵膜,而在连接区(孔区)处不形成卵膜,该位置最终形成了受精孔。(5)卵细胞核变得高度不规则,近成熟时卵核产生了大量的核外突。     

阔叶鳞盖蕨配子体发育及卵发生的研究

采用显微镜和透射电镜对阔叶鳞盖蕨(Microlepia platyphylla)的配子体发育和卵发生过程进行了观察,以阐明其卵发生的细胞学机制,探讨其演化地位。阔叶鳞盖蕨孢子褐色,四面体形,具三裂缝,接种5~10d后孢子萌发,经丝状体和片状体阶段发育为心形原叶体,原叶体发育是铁线蕨型,通常为雌雄异株,精子器产生于不规则配子体的表面,颈卵器产生于心形原叶体生长点的下方,性器官是薄囊蕨型。卵发生研究表明,阔叶鳞盖蕨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3个细胞通过胞间连丝紧密相连,随发育,腹沟细胞与卵细胞间形成了分离腔,但在孔区处始终通过胞间连丝相连,成熟卵细胞上形成了卵膜和受精孔,卵核表面产生了核外突,通过比较表明阔叶鳞盖蕨卵发生与蕨（Pteridium aquilinum）卵发生相似。     

峨眉凤丫蕨配子体发育及卵发生的研究

用显微观察及透射电镜技术对峨眉凤丫蕨的配子体发育及卵发生过程进行了观察研究,以探讨其卵发生细胞学机制及蕨类植物演化关系。结果表明:(1)峨眉凤丫蕨孢子接种7～9d萌发,经丝状体和片状体阶段发育为心形原叶体,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)卵发生研究表明,峨眉凤丫蕨颈卵器产生于生长点下方的表面细胞,该细胞经2次分裂形成3层细胞,中间者为初生细胞,它经2次不等分裂产生卵细胞、腹沟细胞和颈沟细胞;新产生的卵与腹沟细胞间连接紧密,有发达的胞间连丝,随着发育,卵细胞与腹沟细胞之间产生分离腔,而腹沟细胞与卵细胞始终通过孔区相连;发育中期,卵核形成大量核外突;发育后期,在卵细胞外侧形成卵膜,孔区演变为受精孔,核外突数量减少。     

布雷菲德菌素A对蕨类植物卵发育的影响

以蕨类模式植物水蕨（Ceratopteris thalictroides L. Brongn.）为供试材料,设置不同质量浓度布雷菲德菌素A（BFA）分别处理10、20、30 h,采用光学显微镜和电镜对其树脂切片进行了观察;在此基础上,进行高碘-酸锡夫反应（PAS）和苏丹黑B反应。结果显示：对照组（未经BFA处理）发育卵中期的水蕨卵细胞较大,核仁呈圆形,细胞内高尔基体、内质网等细胞器完整;卵细胞和腹沟细胞间的受精孔清晰可见,二者间的分离腔内仅有极少量的泡状分泌物;卵膜较厚,有明显的层次。而处理组卵细胞的受精孔和卵膜不典型,由数量较多、大小不一的囊泡组成;受精孔下方有较多的线粒体和少量的高尔基体分布;高尔基体、内质网等膜性细胞器已断裂;细胞核上方和卵膜下方均分布着大量的嗜锇性囊泡,分离腔中充满了絮状物质。组织定位显示：对照组的分离腔较空,而处理组分离腔内充满着多糖类物质。综上所述,BFA会对卵细胞中的内质网和高尔基体等膜性细胞器造成破坏,影响分泌系统的正常功能,进而影响卵膜及受精孔的形成。本研究结果为进一步探索受精孔形成的机制以及蕨类植物生殖生物学的研究奠定了基础。     

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。     

水蕨卵膜的形成及其超微结构的观察

蕨类植物成熟卵的周围有一层卵膜,但其细微结构和形成过程仍不清楚,本研究应用透射电镜技术对水蕨(Ceratopteris thailictroides)卵细胞发育过程中卵膜的形成及超微结构进行了观察.结果表明水蕨卵细胞在发育中期开始形成卵膜,卵上方的卵膜十分显著,是由多层嗜锇性内质网片层附着于质膜内表面形成的,成熟时卵上方的卵膜中心部分厚,向边缘逐渐变薄,在嗜锇性片层之间填充有嗜锇性物质.比较而言,卵下方及侧面的卵膜薄,由两层紧密连接的嗜锇性膜构成.首次阐明了蕨类植物卵膜形成的超微结构,并对卵膜的一些功能进行了探讨.     

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。     

蕨配子体发育及卵发生的显微结构观察

运用显微观察技术对蕨(Pteridium aquilinum var. latiusculum)配子体发育和卵发生进行了研究。结果表明：(1)蕨孢子黄褐色,四面体形,具三裂缝,接种后3～7 d萌发,经丝状体和片状体阶段发育成原叶体,成熟原叶体雌雄异株或同株。(2)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,其上层和下层细胞发育为颈卵器壁细胞,中间细胞为初生细胞,它经2次不等分裂产生3个细胞,分别为卵细胞、腹沟细胞和颈沟细胞;刚产生时,此3个细胞紧贴颈卵器壁,细胞质内液泡较多,随着发育,卵细胞和腹沟细胞之间产生了分离腔,但二者通过孔区相连,在卵细胞上表面可观察到卵膜;此后,颈沟细胞和腹沟细胞逐渐退化,颈卵器壁细胞内具有黑色颗粒物质。连续切片观察发现,成熟卵细胞上表面中央具有受精孔。卵发生的细节尚需超微结构的研究。     

分株紫萁卵发生的超微结构

用透射电镜对蕨类植物分枝紫其(Osmunda cinnamamae L. var.asiatica Fernald)卵发生进行了超微结构的研究.卵发生过程中,许多泡囊不仅移向细胞周围,而且在细胞质膜内排为一列,并通过胞吐作用聚集在细胞质膜外,它们释放或分泌嗜锇物质.观察到少数泡囊内含片层状结构的嗜饿物质紧贴于细胞质膜,似乎将其冲破.与此同时,在卵细胞和颈卵器壁之间形成分离腔,其宽度大于以往报道的真蕨类,在卵细胞质膜外出现额外的卵膜,其宽度大于蕨属和鳞毛蕨属.造粉体被大型常呈三角状半圆形或近椭圆形的淀粉粒所充满,当卵成熟时逐渐减少.核大型平扁状,核内出现2~3对平行的双层膜,紧贴核膜.未发现核外突.线粒体一度似不发育,最后恢复正常.     

Cytological features of oogenesis and their evolutionary significance in the fern Osmunda japonica

The development of the egg and canal cells in the fern Osmunda japonica Thunb. was studied during oogenesis by transmission electron microscopy. The mature egg possesses no fertilization pore and no typical egg envelope. In addition, an extra wall formed around the canal cells during oogenesis and apparently blocked protoplasmic connections between the egg and the canal cells. The periodic acid Schiff (PAS) reaction revealed that the extra wall was most likely composed of polysaccharides. Maturation of the egg was accompanied by the formation of a separation cavity above the egg and by some changes in the morphology of the nucleus and cytoplasmic organelles. The chromatin of the nucleus becomes condensed and the upper surface of the nucleus becomes closely associated with the plasmalemma. Amyloplasts in the egg cytoplasm were numerous and conspicuous, with most in close proximity to the nucleus. Finally, the cytoplasm on one side of the egg became vesiculated and the overlying plasmalemma was easily disrupted. These cytological features of the egg and the canal cells during oogenesis in O. japonica are markedly different from those of the leptosporangiate ferns and suggest a significant evolutionary divergence in reproductive cellular features between Osmundaceae and leptosporangiate ferns.     

Formation of the Fertilization Pore during Oogenesis of the Fern Ceratopteris thalictroides

The development of the fertilization pore during oogenesis of the fern Ceratopteris thalictroides was followed using transmission electron microscopy. The newly formed egg is appressed closely to the adjacent cells. There are well-developed plasmodesmata between the egg and the ventral canal cell, but none between the egg and the jacket cells of the archegonium. During maturation, a separation cavity is formed around the egg. However, a pore region persistently connects the egg and the ventral canal cell. The extra egg membrane is formed by deposition of sheets of endoplasmic reticulum (ER), but no ER is deposited on the inner surface of the pore region. Thus, a fertilization pore, covered by a layer of plasmalemma, is formed. The ventral canal cell undoubtedly participates the formation of the fertilization pore, probably by absorbing the sheets of ER beneath the pore region. The functional significance of the ventral canal cell in formation of the fertilization pore is discussed. The features of the mature egg include that abundant concentric membranes and osmiophilic vesicles occur in the cytoplasm of the mature egg. The initial, round nucleus of the egg eventually becomes cup-shaped. This investigation gives some new insights about the cells participating oogenesis in ferns.     

蕨受精作用的细胞学观察

为了阐明进化蕨类受精作用的特点和细胞学机制,该文采用透射电镜观察了蕨(Pteridium aquilinum var.latiusculum)受精作用的主要过程,观察结果显示:(1)蕨精子通过受精孔进入卵细胞,多数情况下,该精子的螺旋运动先在受精孔的下方产生一个受精腔,然后精子再与卵细胞质融合。(2)第一个精子的这种延迟的螺旋运动和因精子的钻入而引起的卵细胞固缩反应可能是阻止多精受精的重要因素。(3)卵发育时期产生的核外突在受精后仍能持续12 h,然后与核本体分离,逐渐在细胞质中消解。(4)合子通过其后方细胞质的液泡化而建立了水平极性,此后再进行细胞分裂。该研究观察到了进化蕨类受精作用过程中的一些新现象,包括产生受精腔、卵细胞固缩反应、核外突的命运以及合子极性建立等,这有助于理解蕨类植物的受精作用机制及有性生殖的演化。