白藓雄配子体形成及花器腺点解剖学特征观察

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(延边大学农学院，　吉林 延吉 133002)

白藓(DictamnusdasycarpusTurcz.)为芸香科白藓属多年生草本植物，全株有特异的刺激味[1]。其干燥根皮俗称白藓皮，为重要的皮肤科用药，具有清热燥湿，祛风解毒之功效[2-3]。白藓在我国主要分布于东北、华北、西北和华东等地，朝鲜、蒙古和俄罗斯也有分布[4-5]。白藓植株不高(40～80 cm)，株形挺拔、美观，开淡紫红色的花，而且花期较长，单株开花期在1个月左右，有一定的观赏价值[6]。目前，国内外对白藓研究多集中在白藓皮的化学成分研究[7-9]、药理[9-13]、组织培养[14-15]、种子特性研究[2,6,16-18]、栽培技术[16-18]等方面，而未见到胚胎学方面的研究资料，本试验在观察白藓花器形态特征基础上，对白藓雄配子体发生与形成及花粉活力进行研究，以期为其生殖生物学和传粉生物学研究提供参考。

1　材料与方法

1.1　材　料

试验材料来自于延边地区周边野生的白藓植株。

1.2　方　法

2016年5月10—15日，用小剪子切取处于不同发育期的花蕾，部分材料用FAA固定液固定，另一部分新鲜花蕾带回实验室进行花器调查。固定后的试验材料，用徕卡石蜡切片机采用常规石蜡切片法切片，切片厚度为16μm，番红-固绿双重染色法染色，在显微镜下拍照并测量。采用常规TTC法测定不同发育时期的花粉活力(重复5次)。

2　结果与分析

2.1　白藓花器调查结果

白藓花器调查结果见图1～图5。白藓在延边地区4月中旬开始出苗，5月初开始长出花序，花序轴、花梗和花萼表面有很多白色绒毛，也有黑紫色腺点。花序为总状花序，顶生，花两性(图1、图2)。从即将开放到完全开放的花朵进行花器内外部调查，其结果如图3、图5。随着花蕾的发育，花瓣外面、花丝的上部分、子房表面出现大量黑紫色腺点(图3)。花瓣淡紫红色，花药黄绿色，花丝由初期的绿色变为后期的淡紫色(图4、图5)。每朵花包含10枚雄蕊，长度不一(图4)。柱头小，淡黄色，花柱细长由初期的绿色变为后期的粉色(图5)。花柱短于雄蕊，子房上位(图4)。单株白藓花期约1个月(5月初至6月初)。果期为6月初至7月中旬。

图1　白藓花序

图2　白藓花

2.2　白藓小孢子母细胞减数分裂及小孢子发生

白藓每个花药由4个花粉囊组成(图版Ⅰ，1)。花药内部4个孢原细胞经过平周分裂形成初生造孢细胞和初生周缘细胞(图版Ⅰ，2)。造胞细胞经过分裂，发育形成小孢子母细胞(图版Ⅰ，3)，小孢子母细胞体积大，核明显。每一个小孢子母细胞经过减数分裂(图版Ⅰ，3～7)，产生4个单倍体细胞，即小孢子(图版Ⅰ，7)。

图3　不同发育时期花蕾

图4　去掉花瓣后的花蕾

图5　去掉雄蕊后的花蕾

2.3　白藓雄配子体发育

刚释放的小孢子体积小，核在中央，这时期叫单核中央期(图版Ⅰ，7，8)。随着发育小孢子体积逐渐变大，形态也发生变化。由初期的圆形变成菱形(图版Ⅰ，8，9)。小孢子细胞核的位置也相应变化，由初期的中央移到细胞的边缘，这时期叫单核靠边期，液泡化明显(图版Ⅰ，9)。小孢子除了形态上发生变化(圆形-菱形-圆形)，表面也出现萌发孔沟(图版Ⅰ，8～10)。之后小孢子的核进行1次有丝分裂，变成2个核，这时期叫2核期(图版Ⅰ，11)。再进一步发育成成熟的花粉粒(图版Ⅰ，12)。

2.4　白藓花粉活力测定

对图3的5个材料，采用TTC法进行了花粉活力测定(从左到右编号为1，2，3，4，5号)，测定结果如表1。从表1可知，白藓总花粉活力偏低，只有花蕾刚开放时有活力，其他时期都没有活力，而且平均花粉活力只有50.12%。

表1白藓花粉活力

序号12345花粉活力(%)00050.120

2.5　白藓腺点解剖学特征

白藓的花萼、花瓣、花丝、子房表面都有大量的腺点。腺点解剖学特征如图版Ⅱ。观察发现，花药、花萼、花瓣、花丝、子房表面有非腺毛(图版Ⅱ，1)，没有头部，由单细胞组成的细长细胞，包含1个核，这类细胞是没有分泌功能的。除此之外还存在大量的腺毛，腺毛分头部和柄部(图版Ⅱ，2，3)，头部由大量细胞组成，柄部由一列或二列细胞组成(图版Ⅱ，3)；而有些腺毛没有柄部，只有头部(图版Ⅱ，4)。这些腺毛由原表皮细胞经过分裂发育而来(图版Ⅱ，2，3)。

注：1.每个花药具有4个花粉囊×100；2.初生造孢细胞与初生周缘细胞×400；3.小孢子母细胞时期×400；4.第1次减数分裂中期×400；5.二分体时期×400；6.四分体时期×400；7.四分体分离，小孢子发生×400；8.单核中央期×400；9.单核靠边期×400；10.出现萌发孔×400；11.2-细胞时期×400；12.成熟花粉粒×500。PPC：初生周缘细胞 PSC：初生造孢细胞 Ep：表皮 En：药室内壁 ML：中层Ta：绒毡层MMC：小孢子母细胞 MNM：单核小孢子 Dy:二分体时期Te：四分体 DTa：开始退化的绒毡层 GC：生植细胞 VC：营养细胞。图版Ⅰ　白藓小孢子发生及雄配子体形成

注：1.花丝表面表皮毛×200；2.腺毛发育×500；3.花丝表面腺毛×400；4.没有柄部的腺毛×400。图版Ⅱ　白藓腺点解剖学特征

3　结论与讨论

对白藓小孢子发生和雄配子体形成进行观察发现：白藓花序为总状花序，每花包含10枚雄蕊，长度不一致，每一雄蕊包括4个花粉囊。不同花序之间、同一花内不同雄蕊之间、同一雄蕊不同花药之间、同一花药不同花粉囊之间、甚至同一花粉囊内小孢子母细胞减数分裂存在不同步性，这是植物适应环境的一种进化表现，对种群繁殖具有重要意义[19]。减数分裂胞质分裂属同时型，小孢子四分体为四面体型，成熟的花粉粒为2-细胞型。整个减数分裂过程和小孢子的发育均属正常，花药壁发育也正常，都未见到异常，但经测定，花粉活力只有50%(花朵刚好开放时)，其他时期为0。在果期果实内结的种子不多，结实率在50%左右。引起植物败育的原因很多，生殖力、存活力、适应力低下等内在因素，种群生活史多个脆弱环节叠加作用，也可导致个性生长发育不良和早衰[20]，外部因素包括自然因素、人为因素、历史因素等也是植物濒危的主要原因[21]。白藓结实率低的原因之一很有可能是花粉活力低，也可能还有一些其他原因，需要进一步研究。对白藓花器中腺点解剖特征观察发现，其由头部和柄部组成，有的腺点没有柄部，头部有分泌功能，具体分泌哪些物质尚不清楚。