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七叶树生殖生物学研究

作　者: 孟华菊
导　师: 赵桦
学　校: 陕西理工学院
专　业: 植物学
关键词: 七叶树大小孢子发生雌雄配子体发育胚胎发育
分类号: Q944.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

七叶树(Aesculus chinensis Beg. )为七叶树科(Hippocastanaceae)七叶树属(Aesculus Linn. )的落叶乔木。目前,对七叶树属植物进行的研究工作涉及到七叶树的生产栽培、种子化学成分分析、药理作用分析等方面,其中研究最为集中的是七叶树药用成分和药理作用分析研究。在现有资料记载中,尚未见到有关七叶树属植物生殖发育研究的详细报道。本研究以七叶树花为材料,采用常规石蜡切片技术,观察研究了七叶树大小孢子发生、雌雄配子体产生过程以及胚乳和胚的发育。此外,利用组织化学染色技术,观察花药发育过程中多糖物质动态;应用扫描电镜技术观察了成熟花粉的形态结构。研究结果丰富了对七叶树植物生物学特征的研究,也为该植物的栽培以及提高种子结实率提供了科学依据。本论文的研究结果可归纳如下:1.花药发育特征七叶树雄蕊花药四室,花药壁完全分化时,从外至内依次是表皮、药室内壁、中层和绒毡层,花药壁发育为基本型。表皮细胞1层,发育过程中始终存在;药室内壁在花药成熟时形成带状加厚的纤维层;幼小花药壁的中层3-4层细胞,在花药发育成熟时退化消失;绒毡层1层细胞,发育类型为分泌型,小孢子母细胞减数分裂时绒毡层开始退化解体,花药成熟完全消失,仅剩1层绒毡层膜。在七叶树幼嫩花药的初生周缘细胞产生花药壁层组织时,向药室内侧紧靠造孢细胞的一层药隔组织细胞在形态上发生变化,明显区别于邻近药隔组织细胞,分化形成药室内侧的绒毡层细胞。因此,七叶树花药绒毡层具有二重来源。2.小孢子发生及雄配子体发育每一花药中有多列雄性孢原细胞,发生于幼小花药表皮下方。小孢子母细胞减数分裂为同时型,四分体多呈正四面体排列;减数分裂过程中,小孢子母细胞外方被胼胝质壁所包被,小孢子形成后胼胝质壁逐渐消失。成熟花粉二细胞型,外形呈圆三角状,具三孔沟。高碘酸-希夫试剂反应染色(PAS反应染色)发现,在雄性孢原细胞分化阶段,整个花药组织中没有淀粉粒的积累。在小孢子母细胞阶段,药隔组织以及药室内壁细胞中开始积累少量淀粉粒,随着花药的继续发育,这两个部位的淀粉粒数量不断增加。在减数分裂过程中,绒毡层细胞中没有颗粒状的淀粉粒出现,但药室内壁和药隔薄壁组织细胞中的淀粉粒积累达到高峰,在表皮细胞中也可见少量淀粉粒积累。随着四分体发展为单细胞花粉,花药壁各层以及药隔部位细胞中的淀粉粒逐渐减少,而在花粉粒中开始出现淀粉粒,到成熟花粉阶段,花粉粒中积累较多的淀粉颗粒。扫描电镜观察,七叶树花粉呈长椭圆状,具三孔沟萌发孔,花粉表面具有颗粒状突起物。3.大孢子发生及雌配子体发育七叶树子房3室,每室有胚珠2颗,倒生胚珠,双珠被,厚珠心,单孢原。孢原细胞经过平周分裂形成周缘细胞和造孢细胞,造孢细胞直接形成1个大孢子母细胞。大孢子母细胞经过减数分裂形成4个线状大孢子,近珠孔端的3个大孢子不久后退化,只有合点端的1个大孢子体积继续增大,形成功能大孢子。胚囊发育为蓼型,成熟胚囊中反足细胞退化较早。在雌配子体发育过程的不同阶段,均存在胚珠败育的现象,这可能是导致七叶树结实率低的重要原因。4.胚及胚乳的发育卵细胞受精后,合子有一个短暂的休眠时期。合子经过一次不均等横向分裂,形成二细胞的原胚。原胚经过多次分裂依次形成球形胚、心形胚、鱼雷形胚。在球形胚发育后期,随着球形胚内部两侧细胞分裂加快,形成两个子叶原基并逐渐形成两片子叶。胚珠发育过程中在胚囊内产生一横隔,将胚囊分为珠孔端室和合点端室,胚位于珠孔端室发育。七叶树为核型胚乳。初生胚乳核先于休眠的合子进行分裂,形成两个游离的胚乳核,胚乳游离核再经过多次分裂形成多个核,呈游离状态分布在胚的周围,并沿胚囊壁形成一圈游离核层。在种子发育过程中,胚乳核不形成胚乳细胞,并停止分裂,最终形成无胚乳种子。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 七叶树的生物学特性  10-12
    1.1.1 植物形态  10
    1.1.2 地理分布  10-11
    1.1.3 七叶树的经济价值  11-12
    1.1.4 生产栽培  12
  1.2 七叶树的有效化学成分及药理作用研究现状  12-14
    1.2.1 化学成分  12-13
    1.2.2 药理作用研究现状  13-14
  1.3 被子植物生殖生物学研究现状  14
  1.4 本研究的目的和意义  14-16
第2章材料与方法  16-21
  2.1 实验材料  16
  2.2 实验用品  16
    2.2.1 主要试剂  16
    2.2.2 主要设备  16
  2.3 实验方法  16-18
    2.3.1 主要染色方法  16-18
    2.3.2 电镜观察方法  18
  2.4 七叶树胚胎发育研究制片程序  18-21
第3章实验观察结果  21-27
  3.1 花的形态结构  21
  3.2 小孢子发生及雄配子体产生  21-24
    3.2.1 花药壁发育  21-22
    3.2.2 小孢子发生  22-23
    3.2.3 雄配子体形成  23
    3.2.4 花药发育过程中多糖的动态变化  23
    3.2.5 小孢子母细胞及花粉荧光染色观察  23-24
  3.3 大孢子发生及雌配子体形成  24-25
    3.3.1 大孢子的发生  24
    3.3.2 雌配子体的形成  24-25
  3.4 七叶树胚乳及胚发育  25-27
    3.4.1 胚乳发育  25
    3.4.2 胚发育  25
    3.4.3 种子发育  25-27
第4章讨论  27-30
  4.1 花药壁发育特征  27
  4.2 绒毡层发育及类型  27-28
  4.3 小孢子母细胞减数分裂  28
  4.4 大孢子发生及雌配子体发育  28-29
  4.5 胚胎发育及种子结构  29-30
结论  30-32
参考文献  32-36
图版说明  36-39
Explanation of Plates  39-53
攻读硕士学位期间取得的学术成果  53-54
致谢  54

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