張敏濤，張 荻，申曉輝

(上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240)

‘東方晨曲’鐵線蓮小孢子發(fā)生和雄配子體發(fā)育進(jìn)程的解剖學(xué)研究

張敏濤，張 荻，申曉輝*

(上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240)

以晚花鐵線蓮類的‘東方晨曲’為實(shí)驗(yàn)材料，利用常規(guī)石蠟切片技術(shù)對(duì)其小孢子發(fā)生和雄配子體發(fā)育進(jìn)行觀察，以探究其胚胎發(fā)育特征。結(jié)果顯示：(1)‘東方晨曲’成熟花朵的雄蕊120～160枚，花藥4室。(2)花藥壁從外至內(nèi)依次由表皮、藥室內(nèi)壁、中層和絨氈層組成，花藥壁的發(fā)育方式是雙子葉型。(3)花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中的胞質(zhì)分裂為同時(shí)型，四分體中小孢子排列大部分呈四面體型，少數(shù)呈左右對(duì)稱型。(4)成熟花粉是2-細(xì)胞花粉型，具3個(gè)萌發(fā)溝，掃描電鏡下觀察成熟花粉粒是圓球形，外壁呈光滑狀或波浪狀。研究發(fā)現(xiàn)，‘東方晨曲’鐵線蓮小孢子發(fā)生和雄配子體發(fā)育沒有發(fā)生異?，F(xiàn)象，可作為培育高觀賞價(jià)值鐵線蓮雜交種的父本品種。

鐵線蓮；小孢子；雄配子體

鐵線蓮屬(ClematisL.)隸屬于毛茛科(Ranunculaceae)，全世界約有300余種原生種，3 000多種園藝品種，中國(guó)約有133種。鐵線蓮為常綠或落葉攀援灌木，罕直立灌木或宿根草本。中國(guó)各地都有分布，尤以西南和華中地區(qū)種類較多?；ㄐ托路f別致，富于變化，花朵色澤調(diào)和，花期較長(zhǎng)，有“藤本皇后”之美譽(yù)[1]，在垂直綠化中具有極其重要的作用。依據(jù)鐵線蓮不同群組的種植特點(diǎn)和養(yǎng)護(hù)需求，將鐵線蓮分為三大類，包括早花鐵線蓮類；大花鐵線蓮類；晚花鐵線蓮類[2]。其中，早花類為主花期在冬末初春的小花鐵線蓮，晚花類為主花期在春末夏初的小花鐵線蓮，大花類為主花期在春夏的大花鐵線蓮。

長(zhǎng)期以來許多學(xué)者對(duì)鐵線蓮屬的種質(zhì)資源、系統(tǒng)分類、栽培繁殖等做過大量的研究[3]，但有關(guān)鐵線蓮屬植物胚胎發(fā)育研究的報(bào)道很少涉及。鐵線蓮屬植物胚胎發(fā)育研究不僅可以探究本屬植物親緣演化關(guān)系，而且為本屬植物雜交育種、新品種選育、園林應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。全雪麗等[4]采用石蠟切片技術(shù)對(duì)棉團(tuán)鐵線蓮(Clematishexapetala)的小孢子發(fā)生和雄配子體發(fā)育過程進(jìn)行觀察研究，而其他種類鐵線蓮鮮有報(bào)道。上海作為“國(guó)家園林城市”，長(zhǎng)期以來致力于引種各類具有高觀賞價(jià)值、較強(qiáng)適應(yīng)性的園林植物，被譽(yù)為“藤本皇后”的鐵線蓮是重要的引種對(duì)象。

根據(jù)鐵線蓮分類，我們引種了三大類鐵線蓮中的30余種鐵線蓮，包括早花鐵線蓮類：‘華沙女神’(‘Warszawska Nike’)、‘愛莎’(‘Asao’)等；晚花鐵線蓮類：‘東方晨曲’(‘Ernest Markham’)、‘如夢(mèng)’(‘Hagley Hybrid’)等；大花鐵線蓮類：‘總統(tǒng)’(‘The President’)、‘繁星’(‘Nelly Moser’)等。經(jīng)過2年的培育篩選發(fā)現(xiàn)，‘東方晨曲’，‘華沙女神’，‘如夢(mèng)’等品種較為適應(yīng)上海地區(qū)夏季高溫干旱的氣候，而‘東方晨曲’最具代表性?！畺|方晨曲’一年有2次花期，主花期4～6月，開花時(shí)花量大，花瓣有天鵝絨般的光澤，花色艷麗，具有極高的觀賞價(jià)值，且植株較少感染枯萎病。因此，本研究選擇‘東方晨曲’作為實(shí)驗(yàn)材料，研究其小孢子發(fā)生和雄配子體發(fā)育，為探究觀賞型鐵線蓮的胚胎學(xué)特征奠定基礎(chǔ)，也為進(jìn)一步開展鐵線蓮雜交育種研究做好準(zhǔn)備。

1 材料和方法

1.1 植物材料

供試材料為種植于上海交通大學(xué)試驗(yàn)基地(30°55′60″ N，121°25′19″ E)的晚花組鐵線蓮(‘東方晨曲’)，共栽植10盆。試驗(yàn)基地年降雨量約1254.9 mm，全年平均氣溫17.5 ℃，出梅后的上海在7月最易出現(xiàn)極端高溫，極端最高溫度可達(dá)38 ℃，1月極端最低溫度可達(dá)-8 ℃[5]。根據(jù)觀察，‘東方晨曲’每年的發(fā)芽期大致在2月中旬，展葉期在2月末，一年2次開花，主花期自4月中下旬至6月中旬，次花期自7月中旬至8月中下旬。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 FAA固定法 取材時(shí)間自2015年2月16日花芽剛分化開始至2016年5月9日大部分植株花朵進(jìn)入盛花期結(jié)束，連續(xù)取材2年。由于‘東方晨曲’頂芽先發(fā)育側(cè)芽后發(fā)育，前期取材時(shí)，主要取頂芽和第1節(jié)位葉腋處的芽[1]，后期取材時(shí)，主要取第2～3節(jié)位葉腋處的芽。每隔1 d對(duì)不同發(fā)育階段的花芽進(jìn)行取材，每次取5～10個(gè)不同大小的花蕾(圖版Ⅰ，1)，立即放入FAA固定液中(福爾馬林∶冰醋酸∶70%乙醇=5∶5∶90，體積比)進(jìn)行固定[6]。

1.2.2 胚胎發(fā)育石蠟切片觀察 經(jīng)過愛氏蘇木精染色液室溫整體染色7～10 d后，進(jìn)行自來水藍(lán)化處理；對(duì)試材進(jìn)行逐級(jí)酒精脫水，二甲苯透明，58 ℃浸蠟處理48 h后，進(jìn)行石蠟包埋。利用常規(guī)石蠟切片法制片[7]，切片厚度為8～12 μm，脫蠟處理后，中性樹膠封片，Olympus光學(xué)顯微鏡觀察并拍照[8]。

1.2.3 掃描電鏡觀察 ‘東方晨曲’花朵開放時(shí)收集成熟花粉，放入3%戊二醛固定液中進(jìn)行固定，樣品經(jīng)酒精梯度脫水，醋酸異戊酯置換，CO2臨界點(diǎn)干燥，真空噴金鍍膜3 min，在Sirion 200高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡下觀察并拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 花器官形態(tài)

‘東方晨曲’的花與其他植物最主要的區(qū)別在于，它的“花”不是由花瓣組成，而是萼片瓣化，構(gòu)成了花的形態(tài)[2]。‘東方晨曲’的花形為平盤形，萼片平展，邊緣有略微褶皺。

‘東方晨曲’花器官由以下幾部分組成：(1)最外輪花器官為花萼，在花朵開放前2～3 d萼片開裂，花萼6～7片(圖版Ⅰ，2)。(2)花萼片基部合生(圖版Ⅰ，3)，呈長(zhǎng)橢圓卵形，萼片邊緣生有短絨毛，萼片長(zhǎng)約4.8～6.2 cm。在盛花期，花萼呈紫紅色，萼瓣中線為紅色。(3)雄蕊生于花萼內(nèi)輪，雌蕊外輪(圖版Ⅰ，4)。成熟花朵的雄蕊為120～160枚，著生于花萼筒基部，排列整齊?；ǘ涑墒鞎r(shí)，花絲長(zhǎng)約1～1.05 cm，花藥長(zhǎng)約0.65～0.75 cm，花藥邊緣呈鮮黃色，中脈呈紅褐色(圖版Ⅰ，5)。成熟花藥的開裂方式為縱裂。(4)花柱細(xì)長(zhǎng)，連同柱頭長(zhǎng)約1.75～1.8 cm，花柱呈鮮黃色(圖版Ⅰ，6)。

2.2 花藥壁的發(fā)育

‘東方晨曲’的花為兩性花，花藥4室(圖版Ⅱ，1)?；ㄋ幈谟? 層結(jié)構(gòu)組成，由外至內(nèi)分別為表皮、藥室內(nèi)壁、1～2層的中層和絨氈層(圖版Ⅱ，2)。‘東方晨曲’花藥壁發(fā)育屬于雙子葉類型?；ㄋ幍谋砥び尚廴镌谋砥ぜ?xì)胞直接發(fā)育而來。在花芽分化階段，孢原細(xì)胞在花藥表皮細(xì)胞下方開始分化，孢原細(xì)胞細(xì)胞核大、細(xì)胞質(zhì)濃，可以與周圍細(xì)胞很明顯地區(qū)分開來(圖版Ⅱ，3)。孢原細(xì)胞通過平周分裂分化成2層細(xì)胞，外層是初生造壁細(xì)胞，內(nèi)層是初生造孢細(xì)胞。初生造壁細(xì)胞繼續(xù)通過平周分裂分化成2層次生造壁細(xì)胞，外層次生造壁細(xì)胞繼續(xù)分裂成藥室內(nèi)壁和中層細(xì)胞(圖版Ⅱ，4)，而內(nèi)層的次生造壁細(xì)胞直接發(fā)育成絨氈層細(xì)胞。在花粉發(fā)育過程中，中層細(xì)胞不斷受到擠壓，最終完全消失。減數(shù)分裂初期，絨氈層細(xì)胞普遍為單核，細(xì)胞核較小，細(xì)胞質(zhì)較濃(圖版Ⅱ，5)。在四分體時(shí)期，絨氈層細(xì)胞的體積達(dá)到最大，絨氈層尚在原位[9]。在四分體時(shí)期之后，絨氈層細(xì)胞依然存在，但體積變小(圖版Ⅱ，16)。

2.3 小孢子的發(fā)生

初生造孢細(xì)胞經(jīng)過有絲分裂形成次生造孢細(xì)胞，次生造孢細(xì)胞直接發(fā)育成小孢子母細(xì)胞(花粉母細(xì)胞)。剛開始，小孢子母細(xì)胞排列緊密，在外形上與周圍的藥壁細(xì)胞有顯著差異[10]，呈多邊形或不規(guī)則形狀(圖版Ⅱ，6)，細(xì)胞核明顯且染色較深，無明顯液泡。之后，到了減數(shù)分裂階段，胼胝質(zhì)壁逐漸加厚，在排列方式上變得更為疏松，促使小孢子母細(xì)胞由多邊形變成圓球形[11]，并含有較為明顯的液泡(圖版Ⅱ，7)。減數(shù)分裂經(jīng)過前期Ⅰ(圖版Ⅱ，8)、中期Ⅰ(圖版Ⅱ，9)、后期Ⅰ(圖版Ⅱ，10)進(jìn)入末期Ⅰ(圖版Ⅱ，11)。小孢子母細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂中不伴隨細(xì)胞壁的產(chǎn)生，直接進(jìn)入減數(shù)第二次分裂。表明小孢子母細(xì)胞沒有被分隔成兩個(gè)子細(xì)胞，即沒有出現(xiàn)二分體，因此判定‘東方晨曲’小孢子減數(shù)分裂的胞質(zhì)分裂屬于同時(shí)型。絨氈層細(xì)胞絕大多數(shù)是雙核，甚至是三核，細(xì)胞核普遍較大(圖版Ⅱ，12)。至末期Ⅱ(圖版Ⅱ，13)，兩個(gè)紡錘體空間位置發(fā)生變化，多呈垂直狀態(tài)。最終被一層厚的胼胝質(zhì)包圍成四分體(圖版Ⅱ，14)，四分體多呈四面體型，少數(shù)為左右對(duì)稱型。

2.4 雄配子體的發(fā)育

減數(shù)分裂剛開始時(shí)，小孢子母細(xì)胞就在不斷形成胼胝質(zhì)壁，到減數(shù)第二次分裂階段四分體時(shí)期最豐富，4個(gè)小孢子既被共同的胼胝質(zhì)壁包圍，相互之間又被胼胝質(zhì)壁分離；在四分體時(shí)期之后，四分體周圍的胼胝質(zhì)壁逐漸解體，四分體中的小孢子繼而釋放到藥室中，逐漸分散開形成單核小孢子，成為獨(dú)立的個(gè)體。剛從四分體中釋放出來的小孢子[12]，體積較小，形狀呈不規(guī)則形(圖版Ⅱ，15)。之后小孢子的體積逐漸增大，呈現(xiàn)圓形(圖版Ⅱ，15)。此時(shí)小孢子的細(xì)胞核位于小孢子細(xì)胞的中心，此時(shí)期即為單核中央期(圖版Ⅱ，17)，典型的花粉壁和3個(gè)萌發(fā)溝正式形成。之后，一個(gè)大液泡在細(xì)胞內(nèi)形成，將細(xì)胞核推向細(xì)胞壁的一側(cè)，此時(shí)期即為單核靠邊期(圖版Ⅱ，18)。隨后小孢子繼續(xù)發(fā)育，經(jīng)過不均等有絲分裂，形成2個(gè)不均等的細(xì)胞核，擁有較大細(xì)胞核的為營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞；擁有較小細(xì)胞核的為生殖細(xì)胞。起初生殖細(xì)胞呈現(xiàn)凸透鏡狀(圖版Ⅱ，19)，緊貼花粉壁一側(cè)。隨著花粉進(jìn)一步發(fā)育，生殖細(xì)胞開始脫離花粉壁，隨后生殖細(xì)胞游離在小孢子細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，生殖細(xì)胞變?yōu)閳A球形。‘東方晨曲’成熟花粉細(xì)胞為2-細(xì)胞花粉型(圖版Ⅱ，20)。當(dāng)花藥開裂時(shí)，藥室內(nèi)壁細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生了輻射性伸長(zhǎng)，纖維化加厚(圖版Ⅱ，16)。

通過掃描電鏡觀察，成熟花粉粒近圓球形，直徑約為15～16 μm?；ǚ劬?個(gè)萌發(fā)溝(圖版Ⅱ，21)，溝區(qū)明顯，從極頂面可觀察到以等間距分布的3條孔溝[13]。表面紋飾幾乎全部呈顆粒狀(圖版Ⅱ，22)，有分布均勻的孔穴。外壁輪廓線有較光滑、波浪狀(圖版Ⅱ，23)和微刺狀突起(圖版Ⅱ，24)3種紋飾。

3 討 論

研究發(fā)現(xiàn)，‘東方晨曲’花藥具4個(gè)花粉囊；小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂的胞質(zhì)分裂為同時(shí)型；四分體中小孢子排列大部分呈四面體型；藥室內(nèi)壁在花粉母細(xì)胞發(fā)育后期發(fā)生纖維化加厚；成熟花粉粒為2-細(xì)胞型，具3個(gè)萌發(fā)溝。這些特征符合全雪麗等[14]研究棉團(tuán)鐵線蓮(Clematishexapetala)的胚胎學(xué)特征?！畺|方晨曲’每朵花內(nèi)的雄蕊發(fā)育時(shí)期是不同步的[15]，雄蕊從外輪到內(nèi)輪逐漸成熟，這與棉團(tuán)鐵線蓮的雄蕊發(fā)育特征相同，與毛茛科(Ranunculaceae)耬斗菜屬(Aquilegia)植物尖萼耬斗菜(AquilegiaoxysepalaTrautv.et C.A.Mey.)的特征是正相反的[16]，尖萼耬斗菜的雄蕊是從內(nèi)輪到外輪逐漸成熟。

3.1 絨氈層與小孢子母細(xì)胞的同源性

本研究對(duì)‘東方晨曲’中絨氈層和小孢子母細(xì)胞的起源問題進(jìn)行了仔細(xì)研究，從絨氈層開始形成時(shí)細(xì)胞的大小、排列方式、細(xì)胞核大小等各方面與其內(nèi)部的造孢細(xì)胞和外部的藥室內(nèi)壁和中層細(xì)胞進(jìn)行了綜合比較分析，最后判定絨氈層細(xì)胞是由內(nèi)層的次生造壁細(xì)胞發(fā)育形成，小孢子母細(xì)胞是由次生造孢細(xì)胞發(fā)育而來，兩者都是由孢原細(xì)胞分化而來。但在‘東方晨曲’中，個(gè)別次生造孢細(xì)胞沒有轉(zhuǎn)變?yōu)樾℃咦幽讣?xì)胞，無法進(jìn)行減數(shù)分裂。與小孢子母細(xì)胞相比，其細(xì)胞核較濃，與外層的絨氈層細(xì)胞幾乎一致(圖版Ⅱ，25)，更進(jìn)一步證明了絨氈層與花粉母細(xì)胞的同源性。

3.2 雄性發(fā)育過程中的不同步性

同一花藥不同花粉囊內(nèi)的分裂進(jìn)程存在不一致，導(dǎo)致在一個(gè)橫切面上可以同時(shí)觀察到幾個(gè)先后相關(guān)的時(shí)期，一般相差2～3個(gè)時(shí)期。一般來說，同一花粉囊內(nèi)的小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂大部分同步[9]。同一花藥不同花粉囊之間，小孢子發(fā)育可能不同步，趙樺等[17]認(rèn)為這是植物對(duì)延長(zhǎng)傳粉期的適應(yīng)性表現(xiàn)?！畺|方晨曲’中，觀察到同一花粉囊內(nèi)減數(shù)分裂的不同步現(xiàn)象(圖版Ⅱ，26)，主要出現(xiàn)在小孢子母細(xì)胞進(jìn)入減數(shù)分裂的高峰期(減Ⅰ末期)。在通遼楊(PopulussimoniiCarr.×P.nigraL.‘Tong liao’)[18]小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程也觀察到這種現(xiàn)象。本研究認(rèn)為，‘東方晨曲’同一花粉囊內(nèi)減數(shù)分裂的不同步現(xiàn)象可以增加花粉活性時(shí)間，延伸花期，有利于其種群繁殖后代。

3.3 絨氈層結(jié)構(gòu)與功能

絨氈層的結(jié)構(gòu)與功能一直是雄性發(fā)育過程研究的重點(diǎn)之一[19]?！畺|方晨曲’剛形成絨氈層時(shí)，是由初分化的薄壁細(xì)胞組成。在減數(shù)分裂四分體時(shí)期，絨氈層細(xì)胞發(fā)生有絲分裂，出現(xiàn)二核甚至三核現(xiàn)象，達(dá)到發(fā)育的最高階段[20]。完成減數(shù)分裂后，小孢子從四分體游離出來時(shí)，絨氈層細(xì)胞開始解體，本研究推測(cè)此時(shí)絨氈層開始為小孢子發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在小孢子單核中央期及單核靠邊期，絨氈層大部分解體(圖版Ⅱ，27)，在成熟花粉粒時(shí)期，絨氈層幾近消失(圖版Ⅱ，28)。

通過比較發(fā)現(xiàn)，‘東方晨曲’和棉團(tuán)鐵線蓮在絨氈層的類型上可能存在差異。根據(jù)觀察，在‘東方晨曲’小孢子四分體時(shí)期，絨氈層尚在原位，當(dāng)小孢子游離后不久，絨氈層的周緣質(zhì)團(tuán)流入小孢子之間(圖版Ⅱ，28)，充分圍繞花粉粒[9]，符合周緣質(zhì)團(tuán)絨氈層的特征。而棉團(tuán)鐵線蓮的絨氈層屬于腺質(zhì)絨氈層，小孢子發(fā)育過程中，絨氈層始終保持在原來位置。因此，相比棉團(tuán)鐵線蓮，‘東方晨曲’在雄性發(fā)育過程中，絨氈層提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向藥室輸送的效率更高。

不同鐵線蓮絨氈層的解體時(shí)間是有差異的，如棉團(tuán)鐵線蓮[4]的絨氈層在第1次減數(shù)分裂時(shí)已出現(xiàn)解體跡象，而‘東方晨曲’的絨氈層直至雄配子體發(fā)育階段才開始解體。因此，兩者在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送的時(shí)間上存在差別，棉團(tuán)鐵線蓮絨氈層承擔(dān)的小孢子營(yíng)養(yǎng)功能主要在小孢子發(fā)育的早期，而‘東方晨曲’絨氈層在小孢子發(fā)育的后期開始提供營(yíng)養(yǎng)。

本研究從花器官的外部形態(tài)，花藥內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)等方面系統(tǒng)、全面地對(duì)‘東方晨曲’鐵線蓮小孢子發(fā)生與雄配子體發(fā)育過程進(jìn)行了分析[21]，探明了‘東方晨曲’鐵線蓮的雄性發(fā)育過程，為進(jìn)一步深入研究‘東方晨曲’鐵線蓮甚至觀賞型鐵線蓮植物發(fā)育過程中的發(fā)育機(jī)制奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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圖版Ⅰ ‘東方晨曲’鐵線蓮花芽及花朵形態(tài) ant．花藥；thr．花絲1．由小及大采集花苞；2．紫紅色花萼片，邊緣有略微褶皺；3．花萼片基部合生，呈長(zhǎng)橢圓卵形；4．雄蕊生于花萼內(nèi)輪，雌蕊外輪；5．花藥邊緣呈鮮黃色，中脈呈紅褐色；6．花柱呈鮮黃色PlateⅠ The morphology of flower bud and flower of Clematis ‘Ernest Markham’ ant. anther; thr. thrumFig.1. Collecting bud from small size to large size; Fig.2. Sepals are purple and the edge of sepals has slightly fold; Fig.3. Sepals in base is accrete and long elliptic ovate; Fig.4. Stamen grows inside of sepal and outside of pistil; Fig.5. The edge of anther is bright yellow and the midrib of anther is reddish brown; Fig.6. Style is bright yellowPlateⅡ Anatomical observation of male gametophyte development of Clematis ‘Ernest Markham’ and pollen morphology under SEMasc. archesporial cell; end. endothecium; epi. epidermis; il. inner secondary parietal layer; ml. middle layer; ol. outer secondary parietal layer; tap. tapetum; mmc. microspore mother cell; proⅠ. Prophase of meiosisⅠ; metⅠ. MetaphaseⅠ; anaⅠ. AnaphaseⅠ; telⅠ. TelophaseⅠ; telⅡ. TelophaseⅡ; tet. Tetrad stage; ms. microspores; ms-cs. microspore at the cetral stage; ms-vs. microspore at the vacuolation stage; gen & veg. generative cell and vegetative cell; two-cell. ‘two-celled type’ mature pollen; fib. endothecial cells develop fibrous thickenings; sph-gen. spheroidal generative cellFig.1. The anther with four chambers; Fig.2. Structure of the anther wall; Fig.3. Archesporial cell of microspore; Fig.4. Inner secondary parietal layer dividing into the endothecium and the middle layers; Fig.5. The tapetum reaches maximal size during microspore meiosis; Fig.6. The shape of the newly formed microspore mother cell is polygonal or irregular; Fig.7. The shape of the microspore mother cell becomes circular gradually; Fig.8. Prophase of meiosisⅠ; Fig.9. MetaphaseⅠ; Fig.10. AnaphaseⅠ; Fig.11. TelophaseⅠ; Fig.12. The nucleus of the tapetum is becoming bigger, mostly a cell with one or two nuclei, seldomly a cell with three nuclei; Fig.13. TelophaseⅡ; Fig.14. Tetrad stage; Fig.15. The microspores having shedded from the tetrads are polygonal or circular; Fig.16. Transverse section of tetrasporangiate anther. endothecial cells develop fibrous thickenings when shed; Fig.17. Uninucleate microspore at the cetral stage; Fig.18. Uninucleate microspore at the vacuolation stage; generative cells are convex lens type, close to the cell wall; Fig.19. Through microspore mitosis, generative cell and vegetative cell form; Fig.20. Generative cell begins to separate from the cell wall, finally mature pollen is two-celled type; Fig.21. 3 colporates; Fig.22. The exine ornamentation of pollen grains is granular; Fig.23. The contour line of pollen exine is wavy; Fig.24. The contour line of pollen exine is smooth and partly has spina; Fig.25. After tetrad stage, the tapetum still exists; Fig.26. In the same pollen sac, microspore mother cells not only have prophase of meiosisⅠbut also the phase of telophaseⅠ; Fig.27. When the mononuclear uninucleate microspore is at the central and vacuolation stage, most of tapetum cells begin to collapse; Fig.28.In the period of pollen mature, tapetum cells disappear completely and generative cell becomes spheroidal

圖版Ⅱ ‘東方晨曲’鐵線蓮雄性發(fā)育的石蠟切片觀察和電鏡下花粉形態(tài)asc．孢原細(xì)胞；end．藥室內(nèi)壁；epi．表皮；il．內(nèi)層次生造壁細(xì)胞；ml．中層；ol．外層次生造壁細(xì)胞；tap．絨氈層；mmc．小孢子母細(xì)胞；proⅠ．前期Ⅰ；metⅠ．中期Ⅰ；anaⅠ．后期Ⅰ；telⅠ．末期Ⅰ；telⅡ．末期Ⅱ；tet．四分體；ms．小孢子；ms-cs．中央期小孢子；ms-vs．靠邊期小孢子；gen & veg．營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和生殖細(xì)胞；two-cell．2-細(xì)胞花粉型；fib．藥室內(nèi)壁細(xì)胞發(fā)生輻射性伸長(zhǎng)；sph-gen．圓球形生殖細(xì)胞1．4室花藥；2．花藥壁結(jié)構(gòu)；3．孢原細(xì)胞；4．內(nèi)層次生造壁細(xì)胞發(fā)育成藥室內(nèi)壁與中層細(xì)胞；5．小孢子減數(shù)分裂時(shí)絨氈層細(xì)胞達(dá)到最大；6．剛形成的小孢子母細(xì)胞呈多邊形或不規(guī)則形；7．小孢子母細(xì)胞逐漸呈圓球形；8．減數(shù)分裂前期Ⅰ；9．中期Ⅰ；10．后期Ⅰ；11．末期Ⅰ；12．絨氈層細(xì)胞細(xì)胞核大，多為單核或雙核；13．末期Ⅱ；14．小孢子四分體時(shí)期；15．剛從四分體中釋放出來變形的小孢子，多邊形或圓形；16．花藥橫切面?；ㄋ庨_裂時(shí)，藥室內(nèi)壁細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生了輻射性伸長(zhǎng)，纖維化加厚；17．單核中央期的小孢子；18．單核靠邊期的小孢子，生殖細(xì)胞呈凸透鏡形，緊貼細(xì)胞壁；19．小孢子經(jīng)過有絲分裂，形成生殖細(xì)胞和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞；20．生殖細(xì)胞開始與細(xì)胞壁分離，成熟小孢子為2-細(xì)胞花粉粒；21．3個(gè)萌發(fā)溝；22．表面紋飾呈顆粒狀；23．外壁輪廓線呈波浪狀；24．外壁輪廓線呈光滑狀，少部分呈微刺狀突起；25．小孢子四分體時(shí)期之后，絨氈層細(xì)胞依然存在；26．同一花粉囊內(nèi)小孢子母細(xì)胞既有前期Ⅰ，也有末期Ⅰ；27．在小孢子單核中央期及單核靠邊期，絨氈層大部分解體；28．在成熟花粉粒時(shí)期，絨氈層完全消失，生殖細(xì)胞變圓球形

(編輯:潘新社)

Anatomic Study of Microsporogenesis and Male Gametophyte Development ofClematis‘Ernest Markham’

ZHANG Mintao, ZHANG Di, SHEN Xiaohui*

(School of Agrilculture and Biology, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

In this study,Clematis‘Ernest Markham’ which belongs to Late-floweringClematiswas chosen as the experimental material. The procedures of microsporogenesis and male gametophyte formation ofClematis‘Ernest Markham’ were observed by traditional paraffin section technique, and we planned to explore its characteristics of embryonic development. The results were as follows: (1) each floret of inflorescence usually had dozens of fertile stamens, and the anther has four chambers. (2) The structure of anther wall was the monocotyledonous type, which was composed of epidermis, endothecium, middle layer and tapetum. (3) The cytokinesis of microspore mother cell meiosis was simultaneous type, and most of the tetrads were isobilateral, occasionally tetrahedral. (4) The mature pollen grains were the bicellular type with three grooves. With scanning electronic microscope, the mature pollen grains which appeared spherical in shape were observed, and the exine was almost smooth or wavy. These results suggested that microsporogenesis and male gametophyte development ofClematis‘Ernest Markham’ were normal, which could be used as the male parental variety cultivatingClematishybrid with high ornamental value and provided the basis for the further research about the embryological features of ornamentalClematisplants.

Clematis; microspore; male gametophyte

1000-4025(2016)11-2213-07

10.7606/j.issn.1000-4025.2016.11.2213

2016-08-09;修改稿收到日期:2016-11-07

上海市科委科技攻關(guān)項(xiàng)目(13391901000)

張敏濤(1991-)，男，在讀碩士研究生，主要從事植物胚胎學(xué)研究。E-mail：zhangmt@sjtu.edu.cn

*通信作者:申曉輝，博士，教授，主要從事植物超低溫保存研究。E-mail：shenxh62@sjtu.edu.cn

Q944.58

A