论文部分内容阅读
用扫描电子显微镜技术和光学显微镜技术对乌檀族的孢粉形态学进行了全面研究，用系统发育分析软件MacClade对重要的孢粉形态学特征进行了祖先状态重建分析，揭示H形内萌发孔沟和内壁加厚突出可能是乌檀族一土连翘属分支的共源性状。采用半薄切片和超薄切片技术，用光学显微镜和透射电子显微镜观察，系统研究了药用植物毛钩藤(Uncariahirsuta)的花药和花粉发育过程，阐明了毛钩藤花粉壁发育模式和花粉内壁加厚突出结构的形成过程。结合钙离子在花粉发育过程中的动态分布研究，揭示了内壁加厚突出可能具有和萌发孔类似的功能，即调节花粉体积的变化和离子交换的作用。对乌檀族植物的核形态进行了初步研究，结果表明乌檀族植物中期染色体数目为2n=44，染色体基数为11，四倍体。主要研究结果分述如下：
1.乌檀族24种和土连翘属2种植物的花粉形态
乌檀族和土连翘族花粉小型，赤道面观圆球形和近长球形，3孔沟，萌发孔包括外萌发沟、中间萌发孔和H形的内萌发孔。外壁外层纹饰细网状至条纹状，皱纹，穿孔状。萌发孔沟中央通常形成乳突状结构。花粉形态学数据支持Razafimandimbison和Bremer的乌檀族分子系统树。将乌檀族孢粉形态学特征整合到乌檀族分子系统树，用MacClade软件对孢粉形态特征的祖先状态进行重建分析，结果显示，H形内萌发孔和内壁加厚突出构成乌檀族一土连翘族分支的花粉形态学共源性状。
2.乌檀族5种植物的花粉壁超微结构
花粉外壁由不连续的覆盖层，较短的柱状层，基足层和外壁内层组成，外壁内层在萌发孔内面四周加厚形成环肋(costa)，沟间区的花粉内壁通常较薄。5种植物萌发孔沟区域的花粉内壁通常增厚并向外突出，形成泡状结构称作“内壁加厚突出”。
3.毛钩藤小孢子发生和雄配子体的发育
毛钩藤花两性，具5个雄蕊，花药4室，花药壁包括表皮、药室内壁、中层和绒毡层。小孢子母细胞减数分裂过程所发生的胞质分裂方式为同时型。四分体多数为四面体型，偶见左右对称型。花药开裂时，中层和绒毡层降解，药室内壁高度纤维化带状加厚。花药壁的发育方式属于双子叶型，小孢子母细胞减数分裂的胞质分裂为同时型。成熟花粉为2-细胞型。毛钩藤绒毡层属于分泌型，双重起源，分别起源于次生周缘层和药隔细胞。小孢子发生和雄配子体发育的特征和茜草科其他植物的发育模式基本一致。
4.毛钩藤的花粉壁发育
四分体中期开始沉积花粉原外壁，原柱状层最先形成，外壁内层首先在萌发孔区域形成。小孢子早期，原柱状层明显伸长，原覆盖层和原基足层增厚；沟间区的外壁内层以“白线中心片层”为基点开始合成；萌发孔区域的外壁内层明显增厚，发育为环肋。小孢子中期在外壁内层近轴面形成“膜质一颗粒化层带”。小孢子液泡化时期，外壁完全形成，内壁开始合成。二核花粉早期，内壁厚度不均匀，有些区域内壁极厚。花药开裂时，成熟花粉的内壁变薄。内壁参与调节花粉体积的增大。
5.萌发孔的确立和内壁加厚突出的发生和发育
四分体时期，小孢子近轴面的原外壁上沉积一层染色很深的初生外壁内层基质，阻断原基粒棒在此处的形成和发育，从而奠定了未来萌发孔沟的位置。初生外壁内层随即发生“白线中心片层化”，同时，初生外壁内层(proendexine)下面的细胞质形成电子密度空白的“透镜形区域”(lens-shapedarea)。随着小孢子发育的进行，“透镜形区域”变扁平并逐渐消失。当小孢子形成中央大液泡时，原“透镜形区域”的内壁极为增厚，并逐渐向外突出，形成内壁加厚突起。内壁加厚突出具电子染色深的外层和电子染色浅的内层，内壁加厚突出中心含有少量的细胞质。二核花粉时期，内壁加厚突起结构变为疏松并逐步瓦解。在开裂的花药中，内壁加厚突起数量减少，体积也变小。
6.毛钩藤绒毡层和乌氏体的发育
四分体时期绒毡层保持典型的分泌型，细胞质活动非常旺盛，在粗面内质网附近发生乌氏体前体。游离小孢子时期，部分花药的绒毡层细胞侵入药室，同时保持活跃的分泌活动，产生丰富的乌氏体。毛钩藤绒毡层不能严格地定为分泌绒毡层，与Pacini(1997)的分泌型亚型la接近。成熟的乌氏体结构为电子致密的球形小体，大多数乌氏体以单个形式存在，少数由2-3个聚在一起，由共同的孢粉素外衣包裹。乌氏体是一种不对称的结构，中央为来源于前乌氏体的乌氏体芯，外被厚薄不均匀的高电子密度的孢粉素物质。毛钩藤乌氏体属于Huysmans等(1997)的类型III。
7.花药和花粉发育过程中的钙离子动态分布
采用焦锑酸钾沉淀法对毛钩藤的花药和花粉发育过程中钙分布进行了研究。结果表明：毛钩藤的花粉发育过程中钙颗粒呈有规律的动态分布，钙与花粉内、外壁的发育和小孢子内大液泡的形成都密切相关。毛钩藤花粉生殖细胞中的钙沉淀比营养细胞中的多，生殖细胞积累较多的钙沉淀，预示着为将来的核分裂做准备。乌氏体与花粉外壁紧密接触，将钙沉淀转移至药室和发育中的花粉。内壁加厚突出的四周分布有大量的钙离子，似乎预示着内壁加厚突出在花粉发育的过程中起运输营养物质和离子交换的作用。
8.乌檀族3属3种植物的核形态
使用去壁低渗法对乌檀(Naucleaofficinalis)团花(Neolamarckiacadamba)和侯钩藤(Uncariathynchophylloides)进行染色体制片，观察研究3种植物的核形态。结果表明：乌檀和团花的间期核属于球状前染色体型，侯钩藤的属于复杂染色中心型，乌檀和侯钩藤的前期核属于近基型，团花的属于中间型。3种植物的中期染色体都属于小染色体，染色体绝对长度为1-3μm，染色体数目均为2n=44，染色体基数为11，四倍体。乌檀族植物的染色体基数属于茜草科中原始的染色体基数。