红球姜和光果姜大、小孢子发生及早期胚胎发育特征研究

摘要

姜科植物分布于全世界热带、亚热带地区，全世界约50属1300种，我国有20属约216种，以广东、广西、云南的种类最为丰富。姜科植物均具有较高的观赏价值，其中，红球姜已作为高档切花出现在市场上。而红球姜自然居群存在败育现象，而同组的光果姜可育。除红球姜外，姜属内的大多物种自然结实率极低，且目前市场上的姜属花卉基本上是通过引种栽培，这种无性繁殖方式不利于物种的进化及多样化。且红球姜和光果姜具有一定的互补性，若能通过两两杂交育种方法，培育出性状优良的新型花卉品种，这对于切花的物种及品种多样化具有非凡的意义，也具有巨大的市场前景。目前有关姜属植物生殖生物学特性的研究资料很少，姜属大多物种败育发生的时期和原因尚不明确，需要更详细的基础细胞学研究。
　　因此，本实验通过整体压片技术、石蜡切片和半薄切片观察了红球姜和光果姜的大小孢子发育，研究表明红球姜和光果姜的大小孢子发生过程基本一致。红球姜和光果姜均为花药2室，小孢子母细胞经两次减数分裂形成四分体，四分体释放并形成花粉，成熟花粉粒为2-细胞型。二者均为子房下位，3个子房室，中轴胎座，倒生胚珠，具内外2层珠被，厚珠心，胚囊的发育类型为蓼型胚囊。大孢子母细胞经两次减数分裂形成四分体，仅功能大孢子发育并细胞化，形成一个七细胞胚囊。通过 MTT法检测红球姜及光果姜花粉活性，均具有较高的活性，花粉在柱头上能够正常萌发，红球姜、光果姜花粉管分别在授粉后8h、10h进入子房，进入胚珠时间均为18 h，花粉管进入胚珠的方式为珠孔进入。通过石蜡切片观察红球姜和光果姜的胚胎学特征。红球姜胚乳发育类型为沼生目型A型，授粉7d后，所有胚珠均呈不规则变形，发育基本停滞的现象；而光果姜的类型为沼生目型基本型，授粉7d后胚胎开始分裂，至15d形成多核原胚。
　　经研究发现，红球姜在大小孢子发生及配子发育过程与光果姜类似，能够正常发育，花粉管能够在花柱正常生长且进入胚囊内，随后形成胚乳核，说明花粉管能正常萌发并释放精细胞；对比光果姜的卵细胞，红球姜卵细胞提前降解，根据实验的结果推测另一个精细胞与卵细胞未能正常结合，没有受精卵的形成导致败育。

目录

1 前言

1. 1 姜科植物概述

1. 2姜科植物的主要价值

1. 3被子植物不育的研究概况

1.3.1 植物小孢子发生及相关败育现象

1.3.2植物大孢子发生及相关败育现象

1.3.3植物传粉与双受精障碍

1.3.4植物胚胎发生及其败育

1.3.5姜科植物的研究现状

1. 4 研究目的与意义

2 材料与方法

2. 1 试验材料

2. 2 试剂配制方法

2.2.1 FAA 固定液

2.2.2 0.2M 磷酸缓冲液 PH=7.2

2.2.3 Karnovsky 固定液（3%多聚甲醛-2%戊二醛固定液）

2.2.4 Epon812 环氧树脂的配制

2.2.6 苏丹黑B 染色液

2.2.7 组织化学法（高碘酸——希夫试剂，PAS反应）相关试剂

2.2.80.1% 甲苯胺蓝染色液

2.2.9 Carnoy（卡诺）固定液

2.2.10 MTT染液

2.2.11 1%NaOH 溶液

2.2.12 0.01%脱色苯胺蓝染液

2. 3 试验方法

2.3.1 材料处理

2.3.2石蜡切片、染色及观察

2.3.3薄切片、染色及观察

2.3.4MTT法测定花粉粒活性

2.3.5压片观察花粉粒的萌发率

2.3.6荧光显微技术观察红球姜及光果姜花粉管生长速率及花粉管进入胚囊

2.3.7整体观察胚珠授粉后的变化

3结果与分析

3. 1小孢子发生与雄配子体的发育

3.1.1红球姜小孢子发生与雄配子体的发育过程

3.1.2光果姜小孢子发生与雄配子体的发育过程

3.1.3 小孢子发育时期与花蕾长度的关系

3. 2大孢子发生与雌配子体的发育

3.2.1红球姜大孢子发生与雌配子体的发育

3.2.2光果姜大孢子发生与雌配子体的发育成熟

3.2.3珠心冠原的发育

3.2.4 姜属植物大孢子发育时期与花蕾长度的关系

3. 3受精生物学研究

3.3.1花粉粒活性

3.3.2花粉粒中糖脂分布情况观察

3.3.3花粉管萌发过程观察

3.3.4花粉管在花柱中的生长

3. 4胚胎生物学研究

3.4.1 红球姜和光果姜授粉后的胚珠形态比较

3.4.2 红球姜和光果姜授粉后不同时间段胚囊观察

4 分析与讨论

4. 1 大小孢子发生与雌雄配子形成

4. 2 红球姜和光果姜受精生物学研究

4. 3 红球姜与光果姜的胚胎生物学

4. 4 展望

图版说明

图版

致谢

参考文献