常纓，安玉婷，李艷，徐永清，李鳳蘭，胡寶忠

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150030）

引種魯梅克斯長葉-20的生殖特征

常纓，安玉婷，李艷，徐永清，李鳳蘭，胡寶忠

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150030）

運(yùn)用石蠟切片技術(shù)、光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡技術(shù)對魯梅克斯長葉-20花芽形態(tài)分化、大小孢子發(fā)生與雌雄配子體發(fā)育以及胚后發(fā)育等生殖過程進(jìn)行研究。結(jié)果表明，魯梅克斯長葉-20花芽分化分為花序原基分化期、小花原基分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基形成期和雌蕊原基形成期；小孢子母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成四分體，屬四面體型，成熟花粉粒以2-細(xì)胞型為主，兼有3-細(xì)胞型，具有3條或4條萌發(fā)溝；雌蕊發(fā)育過程中雙珠被的倒生胚珠、厚珠心發(fā)育形成核型胚乳，大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂后形成的四分體呈線形排列，合點(diǎn)端的一個(gè)功能大孢子發(fā)育成單核胚囊，經(jīng)三次連續(xù)的有絲分裂形成八核的蓼型胚囊；受精后初生胚乳核先于合子分裂，為胚的發(fā)育提供營養(yǎng)，胚經(jīng)過原胚期、球形胚期、心形胚期直至發(fā)育成具有完整子葉的成熟胚。

魯梅克斯長葉-20；花芽分化；大小孢子發(fā)生；雌雄配子體發(fā)育

魯梅克斯長葉-20（Rumexlongleaf-20）是蓼科酸模屬多年生宿根草本植物，作為新型高蛋白飼科和優(yōu)良的防止水土流失、改善生態(tài)環(huán)境的地被植物引種于俄羅斯[1]。目前對魯梅克斯品種的研究主要集中于魯梅克斯K-1，黃光明等研究表明，在畜牧業(yè)方面，用魯梅克斯K-1可代替部分鮮綠飼料，飼喂牛、羊、豬等畜禽[2-3]。在飼料工業(yè)方面，可加工成蛋白質(zhì)豐富的飼料或飼料添加劑，降低飼料成本[4-5]。魯梅克斯K-1也可作保健食品，彌補(bǔ)人體中VC攝入量較低的缺陷[6-7]。在食品工業(yè)方面，魯梅克斯K-1可用于多種食品制備，開發(fā)高品質(zhì)營養(yǎng)粉和營養(yǎng)液，生產(chǎn)安全無公害保健食品[8-9]。

目前國內(nèi)對魯梅克斯品種的營養(yǎng)成分、栽培技術(shù)、耐鹽性、生物育種及用于食品和葉蛋白提取等方面已有研究。而對魯梅克斯品種的生物學(xué)特性，尤其是其胚胎發(fā)育方面鮮見研究報(bào)道。本文以魯梅克斯長葉-20為材料，運(yùn)用石蠟切片技術(shù)、光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡技術(shù)對魯梅克斯長葉-20花芽形態(tài)分化、大小孢子發(fā)生與雌雄配子體發(fā)育及胚后發(fā)育等生殖過程進(jìn)行研究，全面了解魯梅克斯長葉-20的生殖生長特性，為其規(guī)?；a(chǎn)和栽培實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料魯梅克斯長葉-20（Rumexlongleaf-20）種子購買于俄羅斯，于2013年6月9日播種在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)阿城實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地。

1.2 方法

1.2.1 花芽形態(tài)分化的試驗(yàn)方法

2013年7月末至2013年9月初每隔5 d取10株魯梅克斯莖上的第一真葉葉腋處的花芽，花芽外部形態(tài)大且飽滿，頂端圓鈍，抱合緊密，所取材料放在有標(biāo)記的小瓶中，采用70%FAA固定液固定。采用常規(guī)石蠟切片方法，切片厚度為10 μm，番紅-固綠雙重染色，中性膠封片，在光學(xué)顯微鏡裝置（E-200尼康公司）下觀察并照相。

1.2.2 雄蕊及雌蕊形態(tài)發(fā)育的試驗(yàn)方法

2013年9月初至9月末，根據(jù)花蕾發(fā)育不同時(shí)期，每隔3 d取魯梅克斯長葉-20植株上的花蕾和剛開的完全花，將所取材料放在有標(biāo)記的小瓶中，采用70%FAA固定液固定，固定一定時(shí)間后，逐級酒精脫水，二甲苯透明，熔點(diǎn)60～62℃的石蠟包埋，切片厚度為10 μm，番紅-固綠雙重染色，中性樹膠封片，在光學(xué)顯微鏡裝置下觀察并照相。

1.2.3 花粉形態(tài)的觀察方法

①掃描電鏡法。將2013年9月中旬盛開的魯梅克斯長葉-20花的花被片剝離，取下花藥，戊二醛固定，常規(guī)掃描電子顯微鏡樣品方法，即固定、換樣和置換、干燥、粘樣、鍍膜后置于掃描電子顯微鏡（S-3400日立公司）下觀察并照相。

②透射電鏡法。將2013年9月中旬盛開的魯梅克斯長葉-20花的花被片剝離，取下花藥，戊二醛固定，常規(guī)透射電子顯微鏡樣品方法，即取材、固定、脫水、浸透、包埋聚合、切片及染色等步驟，然后置于透射電子顯微鏡（H-7650日立公司）下觀察并照相。

1.2.4 胚和胚乳發(fā)育的試驗(yàn)方法

2013年10月9日至2013年10月20日，根據(jù)從授粉后到種子完全成熟的不同時(shí)期，每隔3 d取樣1次，將所取材料放在有標(biāo)記小瓶中，采用70% FAA固定液固定，在固定液中固定一定時(shí)間后，逐級酒精脫水，二甲苯透明，熔點(diǎn)60～62℃的石蠟包埋，切片厚為10 μm，番紅-固綠雙重染色，中性樹膠封片，在光學(xué)顯微鏡裝置下觀察并照相。

2 結(jié)果與分析

2.1 花芽形態(tài)分化

魯梅克斯長葉-20的花序?yàn)樗霠罨ㄐ颍砂椿ㄐ蛟突ㄔ鞑糠职l(fā)生順序?qū)⒃撝参锏幕ㄑ糠只麄€(gè)過程分為：花序原基分化期、小花分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基形成期和雌蕊原基形成期等6個(gè)時(shí)期。

2.1.1 花序原基分化期

穗狀花序的花芽分化順序?yàn)橄挛换ㄏ确只?，上位花后分化（見圖版Ⅰ-1）。

2.1.2 小花分化初期

花原基及生長錐的體積增大，生長錐先端變得寬而肥大，向上隆起，呈近半球形（見圖版Ⅰ-2）。

2.1.3 萼片原基分化初期

生長錐頂端開始變寬而扁平，然后邊緣產(chǎn)生小突起，此突起即為萼片原基，并逐漸伸長（見圖版Ⅰ-3），最終發(fā)育成花萼。

2.1.4 花瓣原基分化期

隨著萼片原基的伸長、內(nèi)彎，在其內(nèi)側(cè)基部形成新的突起即為花瓣原基，花瓣原基不斷伸展（見圖版Ⅰ-4，5），最終發(fā)育成花瓣。

2.1.5 雄蕊原基形成期

隨著萼片原基和花瓣原基的逐漸伸展，在花瓣原基內(nèi)側(cè)相繼出現(xiàn)的突起，即為雄蕊原基（見圖版Ⅰ-6，7），頂端分生組織活躍，分化出花絲和花藥。

2.1.6 雌蕊原基形成期

在芽內(nèi)生長錐中心基部向上出現(xiàn)小突起，形成雌蕊心皮原基（見圖版Ⅰ-8，9），將花芽縱切后可以看出一朵發(fā)育中的花完整的組成部分，由外到內(nèi)應(yīng)該依次為萼片原基、花瓣原基、雄蕊原基和雌蕊原基。

圖版I 魯梅克斯長葉-20花芽分化的過程Plate I Process of flower bud differentiation of Rumex longleaf-20

2.2 小孢子發(fā)生及雄配子體發(fā)育

魯梅克斯長葉-20的成熟花藥具有4個(gè)花粉囊，常以藥隔分成2個(gè)藥室，每一藥室具2個(gè)花粉囊，藥隔由薄壁細(xì)胞組成，藥隔組織延伸至相鄰的兩個(gè)花粉囊之間，每個(gè)花粉囊的一半由藥隔包圍，藥隔維管束位于中間。

2.2.1 花藥壁發(fā)育

幼嫩的花藥橫切結(jié)構(gòu)顯示花藥的最外層是表皮，由一層細(xì)胞組成。表皮內(nèi)部是一群分裂極為活躍的分裂細(xì)胞，呈不規(guī)則排列。后來由于花藥的花粉囊處的細(xì)胞分裂速度比較快，從而在每個(gè)花粉囊的表皮下分裂分化出孢原細(xì)胞。孢原細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)育是經(jīng)過一次平周分裂形成初生壁細(xì)胞和初生造孢細(xì)胞。初生壁細(xì)胞以后又進(jìn)行1次或數(shù)次平周分裂和多次垂周分裂，形成4層壁細(xì)胞。以后4層壁細(xì)胞繼續(xù)生長，并出現(xiàn)分化：外面2層細(xì)胞體積增大緩慢，長圓形或紡錘形，而里面的2層，特別是最里面的一層細(xì)胞體積增大速度很快，在徑向方向上逐漸擴(kuò)展，原生質(zhì)體很濃厚。最后，源于最外層的細(xì)胞分裂分化為藥室內(nèi)壁；源于第2層的細(xì)胞分裂分化為中層細(xì)胞；從第3層細(xì)胞的增殖和分化中形成中層細(xì)胞，但后來被壓成扁平狀，并逐漸解體消失；從第4層細(xì)胞最終分化成絨氈層。在這個(gè)時(shí)候，花藥壁得到充分發(fā)育，從外到內(nèi)分為表皮（1層）、藥室內(nèi)壁（1層）、中間層（2層）、絨氈層（1層）。因此魯梅克斯長葉-20的花藥壁發(fā)育屬于基本型（見圖版Ⅱ-1）。

隨著小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂以及花粉粒的形成，花藥壁發(fā)生一系列變化。觀察結(jié)果表明表皮和藥室內(nèi)壁存在時(shí)間最長，一直到花粉囊開裂。從小孢子母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂開始，中層細(xì)胞先被擠壓成扁形，后以狹長狀存在，直至營養(yǎng)被吸收殆盡而消失。絨氈層細(xì)胞，細(xì)胞核大而明顯，液泡小，細(xì)胞質(zhì)不密集（見圖版Ⅱ-2）。花粉粒處于單核期時(shí)，絨氈層細(xì)胞顯著退化，至花粉粒發(fā)育成熟時(shí)，絨氈層細(xì)胞完全解體（見圖版Ⅱ-3）。絨氈層細(xì)胞一直處在原位置，通過細(xì)胞內(nèi)表面分泌各類物質(zhì)為小孢子發(fā)育提供營養(yǎng)，因此魯梅克斯長葉-20的絨氈層屬于腺質(zhì)絨氈層（見圖版Ⅱ-4）。花粉成熟，兩個(gè)小孢子囊在花粉囊的同一側(cè)聯(lián)通，然后在兩個(gè)小孢子囊的聯(lián)通處開裂，花藥壁開裂只有藥室內(nèi)壁和表皮細(xì)胞殘留（見圖版Ⅱ-5）。

2.2.2 小孢子發(fā)生

造孢細(xì)胞經(jīng)數(shù)次有絲分裂形成小孢子母細(xì)胞，其形態(tài)與周圍花藥壁的細(xì)胞有明顯的差別。觀察結(jié)果顯示：小孢子母細(xì)胞呈大致等徑的多邊形，細(xì)胞體積大，細(xì)胞核大，細(xì)胞質(zhì)濃，可見1個(gè)核仁，無明顯液泡（見圖版Ⅱ-6）。第一次減數(shù)分裂時(shí)，小孢子母細(xì)胞被胼胝質(zhì)壁包圍，隨后進(jìn)行的第二次減數(shù)分裂形成四分體，四分體時(shí)期小孢子沒有明顯的液泡，四分體包藏在共同的胼胝質(zhì)壁中，四個(gè)小孢子也被胼胝質(zhì)分開。魯梅克斯長葉-20減數(shù)分裂的胞質(zhì)分裂為同時(shí)型，四分體多數(shù)呈四面體形排列。同一藥室內(nèi)的小孢子母細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)均處于同一時(shí)期，具有同步性；同一花藥中的4個(gè)藥室之間，小孢子母細(xì)胞的減數(shù)分裂不完全同步，但相差不大。

2.2.3 雄配子體發(fā)育

剛從四分體釋放出來的小孢子被許多胼胝質(zhì)物質(zhì)包圍，由于不斷從周圍的絨氈層吸收營養(yǎng)和水分而很快變圓，隨后分開。該時(shí)期小孢子細(xì)胞體積大，核處于中心，核仁很顯著，細(xì)胞壁逐漸加厚，為單核居中期（見圖版Ⅱ-7）。隨著小孢子細(xì)胞體積逐漸增大，細(xì)胞質(zhì)不斷液泡化最終形成體積較大的中央液泡，中央液泡擠壓小孢子向花粉壁一側(cè)靠攏，為小孢子單核靠邊期（見圖版Ⅱ-8）。小孢子在進(jìn)一步發(fā)育中，小孢子核發(fā)生不均等有絲分裂形成兩個(gè)細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)多、細(xì)胞體積大的為營養(yǎng)細(xì)胞；細(xì)胞質(zhì)少、細(xì)胞體積小的為生殖細(xì)胞，生殖細(xì)胞靠近花粉壁一側(cè)，兩個(gè)細(xì)胞被胼胝質(zhì)壁分開。隨著胼胝質(zhì)壁的溶解，生殖細(xì)胞融入營養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，形成2-細(xì)胞型的花粉或3-細(xì)胞型的花粉（見圖版Ⅱ-9，10）。掃描電鏡下觀察到散粉前花粉粒的孢粉壁上有粘稠物質(zhì)存在和較多成熟花粉粒（見圖版Ⅱ-11，12），未觀察到花粉敗育現(xiàn)象。

2.2.4 花粉形態(tài)

掃描電鏡觀察結(jié)果顯示魯梅克斯長葉-20的花粉粒較多，花粉為近球形，赤道面觀為圓形，極面觀為三裂圓形，大小為（17.3±0.2）μm，具3溝或4溝（見圖版Ⅲ-1，2）。可以看出花粉外壁表面有3條或4條萌發(fā)溝（見圖版Ⅲ-3，4），花粉表面為網(wǎng)紋狀結(jié)構(gòu)，具覆蓋層和瘤狀突起，突起大小不一（見圖版Ⅲ-5）。隨著花粉粒發(fā)育，營養(yǎng)物質(zhì)逐漸被消耗，逐漸花粉粒出現(xiàn)類似溝狀的結(jié)構(gòu)，花粉管從靠近柱頭的凹陷處萌發(fā)。

透射電子顯微鏡觀察表明，魯梅克斯長葉-20花粉粒較多，可看到2-細(xì)胞型花粉粒和3-細(xì)胞型花粉粒內(nèi)結(jié)構(gòu)，包括核物質(zhì)和較多淀粉粒（見圖版Ⅲ-6，7，9，10）。花粉壁結(jié)構(gòu)由外層（包括覆蓋層、柱狀層和基層）和內(nèi)層組成（見圖版Ⅲ-8，11）。花藥壁在成熟花粉粒時(shí)期時(shí)，此時(shí)花藥壁由表皮、藥室內(nèi)壁組成（見圖版Ⅲ-11，12）?；ǚ郾诮Y(jié)構(gòu)常分為外壁層和內(nèi)壁層兩層細(xì)胞，本文研究花粉壁形態(tài)，主要是研究外壁結(jié)構(gòu)。外壁由外層細(xì)胞和內(nèi)層細(xì)胞組成。外層細(xì)胞一般由3層組成，最外層為覆蓋層細(xì)胞，形態(tài)發(fā)育不完全時(shí)則為半個(gè)或無覆蓋層細(xì)胞花藥壁；下面一層為柱狀層細(xì)胞，這層細(xì)胞的形狀是柱狀的或棒狀的；最下面一層細(xì)胞為基層細(xì)胞。

圖版Ⅱ 魯梅克斯長葉-20花藥的發(fā)育PlateⅡ Anther development of Rumex longleaf-20

圖版Ⅲ 魯梅克斯長葉-20花粉的發(fā)育PlateⅢ Pollen development of Rumex longleaf-20

2.3 大孢子發(fā)生及雌配子體發(fā)育

2.3.1 雌蕊結(jié)構(gòu)

魯梅克斯長葉-20的單一雌蕊是由柱頭、花柱和子房三部分組成。柱頭為頭狀或增加裂為絲狀或流蘇狀，有大量的柱頭乳突細(xì)胞。子房上位，心皮1，1室1胚珠，一個(gè)胚珠著生于心皮腹線上，為具雙珠被的倒生胚珠（見圖版Ⅳ-1，2）。

2.3.2 胚珠的結(jié)構(gòu)與發(fā)育

胚珠是在心皮內(nèi)側(cè)沿腹縫處的胎座上發(fā)育的，最初產(chǎn)生的一團(tuán)突起是胚珠的珠心細(xì)胞，珠心是胚珠中極為重要的部分，以后的胚囊就是由這部分細(xì)胞發(fā)育而來。在珠心原基的內(nèi)側(cè)形成內(nèi)珠被原始細(xì)胞，由于內(nèi)珠被原始細(xì)胞進(jìn)行平周分裂，形成內(nèi)珠被；接著在內(nèi)珠被基部以同樣方式形成外珠被。隨著胚珠珠被的不斷發(fā)育，胚珠開始向一側(cè)彎曲，形成倒生胚珠，整個(gè)胚珠倒轉(zhuǎn)，內(nèi)珠被形成珠孔。內(nèi)珠被生長速度先于外珠被，在孢原細(xì)胞時(shí)期，在大孢子四分體時(shí)期，內(nèi)珠被幾乎達(dá)到珠心頂端，而外珠被此時(shí)才到達(dá)珠心的中心。胚珠基部的一部分細(xì)胞分裂分化為柄狀結(jié)構(gòu)，與心皮直接相連，稱珠柄。珠孔與珠柄非常接近，珠被和珠心以及珠柄一起愈合的部分稱為合點(diǎn)。

2.3.3 大孢子發(fā)生

大孢子發(fā)生開始于珠心表皮下的一個(gè)特殊細(xì)胞即為孢原細(xì)胞，與其他珠心細(xì)胞相比，體積較大，細(xì)胞質(zhì)濃厚，具顯著的細(xì)胞核，形狀不規(guī)則。

大孢子母細(xì)胞是由造孢細(xì)胞膨大后發(fā)育而來的，大孢子母細(xì)胞呈橢圓形，隨著大孢子母細(xì)胞的發(fā)育，細(xì)胞核明顯大于周圍的細(xì)胞，大孢子母細(xì)胞染色質(zhì)濃縮后，細(xì)胞體積增大，細(xì)胞核由珠孔端移至中央開始進(jìn)行減數(shù)分裂。大孢子母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂分別形成二分體和直線型排列的四分體（見圖版Ⅳ-3）。在此時(shí)，珠被內(nèi)表皮細(xì)胞開始逐步在徑向方向延伸，細(xì)胞質(zhì)濃厚，四分體形成后遠(yuǎn)離合點(diǎn)端的3個(gè)大孢子停止生長和分化并解體，而合點(diǎn)端的大孢子隨后發(fā)育成功能大孢子。

2.3.4 雌配子體發(fā)育

周圍組織的營養(yǎng)和水分為功能大孢子所吸收，體積增大為單核胚囊，單核胚囊細(xì)胞核較大，位于胚囊中央（見圖版Ⅳ-4）。單核胚囊首先有絲分裂形成二核胚囊，其次是三次有絲分裂形成八核胚囊（見圖版Ⅳ-5，6）。跟著核分裂，胚囊顯著擴(kuò)大，中央被大液泡占據(jù)。八核胚囊進(jìn)一步發(fā)育，最開始從合點(diǎn)端和珠孔端移向胚囊中央的兩個(gè)核構(gòu)成中央細(xì)胞（見圖版Ⅳ-7），珠孔端分化出兩個(gè)助細(xì)胞、一個(gè)卵細(xì)胞（見圖版Ⅳ-8），合點(diǎn)端的三個(gè)核則分化成三個(gè)反足細(xì)胞（見圖版Ⅳ-9），各細(xì)胞核的核仁都很明顯。成熟胚囊含有7個(gè)細(xì)胞8個(gè)核。從上述發(fā)育過程來看，胚囊發(fā)育屬于典型的蓼型胚囊。

成熟胚囊的結(jié)構(gòu)：卵細(xì)胞是雌配子，是胚囊中極為重要的成員，與雄配子形成新一代孢子體。成熟的卵細(xì)胞是梨形，位于合點(diǎn)端，有一個(gè)大的中央液泡，卵細(xì)胞極性不明顯（見圖版Ⅳ-8）。兩個(gè)助細(xì)胞并列在一起，極性明顯，細(xì)胞質(zhì)聚集于珠孔端，核位于珠孔端，液泡占據(jù)合點(diǎn)端，極性恰與卵細(xì)胞相反。成熟雌配子體中的2個(gè)助細(xì)胞與卵細(xì)胞在空間上呈三角形排列構(gòu)成卵器。助細(xì)胞通常生命期較短，其中一個(gè)進(jìn)入花粉管之前就已退化，另一個(gè)在受精后不久也退化。中央細(xì)胞高度液泡化，中間有兩個(gè)相互靠近的極核，極核較大，與其他細(xì)胞相比，占據(jù)胚囊最大空間（見圖版Ⅳ-7）。

2.4 胚和胚乳的發(fā)育

受精后珠被發(fā)育成種皮時(shí)發(fā)生變化，主要是珠孔瑞的內(nèi)珠被細(xì)胞變形，內(nèi)珠被前期原生質(zhì)體開始解體逐漸被吸收，外珠被發(fā)育成種皮。外珠被表皮細(xì)胞沿軸向伸長，細(xì)胞質(zhì)逐漸消失，其外壁后期形成一層很厚的角質(zhì)層，約由1～2層細(xì)胞組成。最后外層細(xì)胞有膨大變化，起保護(hù)作用。

2.4.1 胚的發(fā)育

種子里的胚是由卵經(jīng)過受精后的合子發(fā)育來的，合子是胚的第一個(gè)細(xì)胞。合子第一次有絲分裂形成兩個(gè)核，將來發(fā)育成基細(xì)胞和頂細(xì)胞，靠近珠孔端的細(xì)胞，稱為基細(xì)胞；遠(yuǎn)離珠孔端的細(xì)胞，稱為頂細(xì)胞。頂細(xì)胞將隨后發(fā)育為胚，而基細(xì)胞只具有提供營養(yǎng)物質(zhì)的功能，不具備發(fā)育為胚的特性，以后發(fā)育成為胚柄。基細(xì)胞和頂細(xì)胞之間的聯(lián)系由兩者之間的胞間連絲聯(lián)通。然后2個(gè)細(xì)胞各自分別進(jìn)行一次分裂，成為4個(gè)細(xì)胞的原胚。之后，4個(gè)細(xì)胞又各自不斷地從橫向或縱向進(jìn)行分裂，胚的總體積逐漸增大。分裂成16～32細(xì)胞的胚胎時(shí)期，胚呈現(xiàn)棍棒狀，上面部分經(jīng)分裂分化發(fā)育成為胚體的前身，下面細(xì)長的部分，分裂分化為胚柄（見圖版Ⅳ-10）。

2.4.2 胚乳的發(fā)育

胚乳是被子植物種子貯藏的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，由2個(gè)極核和精子融合形成受精極核，不斷發(fā)育形成初生胚乳核，是三個(gè)核融合的產(chǎn)物。極核受精，無休眠期，直接就發(fā)育為胚乳。胚乳的發(fā)育一般有核型、細(xì)胞型和沼生目型三種，而魯梅克斯長葉-20的胚乳發(fā)育主要以核型為主。

被子植物核型胚乳的發(fā)育：2個(gè)極核和精子融合的受精核發(fā)育中只有核的分裂而沒有形成細(xì)胞壁，細(xì)胞核在同一細(xì)胞質(zhì)中仍是游離狀態(tài)，所以這段時(shí)期稱為游離核的生成期。隨著游離核數(shù)的增加，在中央液泡出現(xiàn)的條件下，核和原生質(zhì)慢慢地被擠向胚囊的兩極邊緣，主要分布在珠孔端和合點(diǎn)端。核的分裂主要是以有絲分裂為主，在少數(shù)情況下也會(huì)出現(xiàn)無絲分裂，特別是在遠(yuǎn)離珠孔端分布的核。胚乳游離核分裂到一定程度，它直接進(jìn)入細(xì)胞形成時(shí)期，此時(shí)在各個(gè)游離的細(xì)胞核之間形成細(xì)胞壁，從而完成細(xì)胞質(zhì)分裂形成胚乳細(xì)胞，這時(shí)整個(gè)胚乳細(xì)胞組織稱為胚乳。在多細(xì)胞原胚形成過程中，種子內(nèi)大量空間被胚乳占據(jù)。胚乳細(xì)胞不斷分裂增生，包圍整個(gè)棒狀結(jié)構(gòu)（見圖版Ⅳ-11）。

圖版Ⅳ 魯梅克斯長葉-20胚胎發(fā)育PlateⅣ Embryonic development of Rumex longleaf-20

3 討論

3.1 魯梅克斯長葉-20花芽分化與溫度的關(guān)系

花芽分化不僅與各種植物的活動(dòng)特征變化有關(guān)；還與外界環(huán)境條件和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施有密切關(guān)系，其中溫度對花芽分化影響很大，在高溫條件下，能促進(jìn)花芽分化完成，這與本試驗(yàn)中在8月份較高的溫度條件下完成花芽分化整個(gè)過程一致。總之，掌握外界溫度變化規(guī)律，且在恰當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)技術(shù)條件下，滿足花芽分化對內(nèi)部和外部條件的需求，使其完成充足的花芽分化過程，對提高魯梅克斯長葉-20的產(chǎn)量具有重要意義。

3.2 溫度變化對魯梅克斯長葉-20胚胎發(fā)育的影響

本試驗(yàn)中，在2013年9月初魯梅克斯長葉-20開始進(jìn)入胚胎發(fā)育階段，包括大小孢子發(fā)生、雌雄配子體發(fā)育、傳粉受精、胚和胚乳的發(fā)育，接著在10月中旬進(jìn)入枯萎期，整個(gè)胚胎發(fā)育時(shí)期為1個(gè)半月。而這兩個(gè)月的溫度分別為16.0和5.1℃，相對比俄羅斯種植地區(qū)同期溫度為11.5和6℃，哈爾濱地區(qū)9月份溫度較高，有利于其胚胎發(fā)育。兩地溫度相差不大，且哈爾濱地區(qū)較高的溫度更適宜引種魯梅克斯長葉-20的種植和生長。觀察并計(jì)算其結(jié)籽期的結(jié)籽數(shù)量，每一穗狀花序上的花經(jīng)發(fā)育都能結(jié)籽，適宜的溫度可提高魯梅克斯產(chǎn)量。

由于魯梅克斯長葉-20是第一年在哈爾濱地區(qū)種植，雖然結(jié)籽率較高，但是抽莖的植株棵樹較少，為了解植株未抽莖原因，在10月初植株未枯萎之前，將部分植株移植到溫度高于室外的大棚內(nèi)，但仍未抽莖，究其原因有可能是地域差異、光照條件及種子特性等問題，尚需進(jìn)一步研究。

3.3 魯梅克斯長葉-20雌雄蕊發(fā)育與結(jié)實(shí)的關(guān)系

本試驗(yàn)中魯梅克斯長葉-20是雌雄異株植物，雌株和雄株發(fā)育到一定階段同時(shí)成熟，同熟可以幫助植物完成正常授粉。植株在異花授粉之后經(jīng)過一段時(shí)間會(huì)結(jié)籽，其中抽莖的植株中雌株幾乎完全結(jié)籽，結(jié)籽率良高，說明植株的雌蕊和雄蕊發(fā)育良好，不會(huì)影響該植物的結(jié)籽率。抽莖的植株數(shù)太少，植株未抽莖就不會(huì)從營養(yǎng)生長階段進(jìn)入生殖生長階段，整個(gè)植株就不會(huì)完成生殖發(fā)育過程，也就不會(huì)開花結(jié)籽，導(dǎo)致魯梅克斯長葉-20整體結(jié)籽量下降。是否可以推斷直接影響植株抽莖的因素也會(huì)間接影響植株的結(jié)籽率，尚待深入驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)以魯梅克斯長葉-20為材料，運(yùn)用石蠟切片技術(shù)、光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡等技術(shù)對魯梅克斯長葉-20的花芽形態(tài)分化、大小孢子發(fā)生與雌雄配子體發(fā)育以及胚后發(fā)育等生殖生物學(xué)過程進(jìn)行研究，全面了解魯梅克斯長葉-20的生殖生長特性。試驗(yàn)結(jié)果如下：

①魯梅克斯長葉-20的花序?yàn)樗霠罨ㄐ颉?月末進(jìn)入花芽分化時(shí)期，到9月初已初具花的形態(tài)。按花序和花原基各部分發(fā)生的順序?qū)⒃撝参锘ㄑ糠只恼麄€(gè)過程分為：花序原基分化期、花分化初期、萼片原基分化初期、花瓣原基分化期、雄蕊原基形成期和雌蕊原基形成期等6個(gè)時(shí)期，從開始分化到雌蕊原基形成，大概需1個(gè)月時(shí)間，且穗狀花序分化順序?yàn)橄挛换ㄏ确只?，上位花后分化?/p>

②在9月末時(shí)，魯梅克斯長葉-20開始其雌雄配子體的發(fā)育。成熟花藥有4個(gè)花粉囊，縱向開裂，花藥橫切面呈蝶形?；ㄋ幈诎l(fā)育為基本型，絨氈層為腺質(zhì)絨氈層。小孢子在四分體中的排列方式多數(shù)為四面體形，少數(shù)為十字交叉形。4個(gè)小孢子分裂同步，但在同一藥室中減數(shù)分裂步驟表現(xiàn)為不一定同步。成熟花粉粒為2-細(xì)胞型或3-細(xì)胞型，以2-細(xì)胞型花粉粒為主，圓球形，外壁表面呈網(wǎng)紋狀，具瘤狀突起，具有3條或4條萌發(fā)溝。

③雌蕊胚珠原基珠心表皮下的孢原細(xì)胞經(jīng)過一次分裂形成初生壁細(xì)胞和初生造孢細(xì)胞，隨后初生壁細(xì)胞繼續(xù)分裂形成4層壁細(xì)胞，造孢細(xì)胞膨大發(fā)育成大孢子母細(xì)胞。大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂后形成的四分體呈線形排列，合點(diǎn)端的一個(gè)功能大孢子發(fā)育成單核胚囊，經(jīng)三次連續(xù)的有絲分裂形成八核的蓼型胚囊，反足細(xì)胞液泡化，中央細(xì)胞內(nèi)兩個(gè)極核核大而明顯。子房上位，具雙珠被的倒生胚珠，厚珠心。

④受精的合子有短暫的休眠期，初生胚乳核的分裂在合子分裂之前，為胚的發(fā)育供給營養(yǎng)成分。胚乳發(fā)育類型為核型。

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Reproductive characteristics ofRumexlongleaf-20

CHANG Ying,AN Yuting,LI Yan,XU Yongqing,LI Fenglan,HU Baozhong
(School of Life Sciences,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

Using the paraffin section technique,light microscope and scanning electron microscope (sem)technique to studyRumexflower bud morphological differentiation,megasporogenesis and microsporogenesis,male and female gametophyte development,and post-embryonic development.The results showed that the whole flower bud differentiation process could be divided into inflorescence primordia differentiation stage,initial differentiation stage,initial sepal primordium differentiation stage,petal primordium differentiation stage,stamen primordium formation differentiation stage,and pistil primordium formation differentiation stage;the tetrad formed by meiosis of microspore mother cell belonged to tetrahedral shape type;with three or four germination grooves,most mature pollen grains were 2-cell type,few were 3-cell type;the tetrad from meiosis of megaspore mother cell was linear;the chalazal megaspore developed into mononuclear embryo sac which further developed into eight nuclear embryo sac of Polygonum type by three successive mitotic;after fertilization,the primary endosperm nucleus division preceded zygote division to provide nutrition for embryo development;after proembryo,globular embryo,and heart-shaped embryo stage,a mature embryo with complete cotyledons was formed.

Rumex;flower bud differentiation;megasporogenesis and microsporogenesis;male and female gametophyte development

S812；Q944.4

A

1005-9369（2014）11-0043-09

2014-05-16

中俄合作項(xiàng)目（2013DFR30270）

常纓（1970-），女，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹参镔Y源學(xué)與植物分子生物學(xué)。E-mail：yingchang1970@yahoo.com

時(shí)間2014-11-21 16:33:52[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20141121.1633.003.html

常纓,安玉婷,李艷,等.引種魯梅克斯長葉-20的生殖特征[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,45(11):43-51.

Chang Ying,An Yuting,Li Yan,et al.Reproductive characteristics ofRumexlongleaf-20[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(11):43-51.(in Chinese with English abstract)