張 芳,黃代紅,吉乃提汗·馬木提,2*

(1 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,烏魯木齊 830052;2 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院, 西部干旱區(qū)草地資源與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830052)

植物生殖生物學(xué)是研究植物有性繁殖過(guò)程的一門前沿學(xué)科,其涉及花芽分化、雌雄性器官發(fā)生與發(fā)育、傳粉受精及胚胎發(fā)育等內(nèi)容[1-3]。研究植物的生殖生物學(xué)特性,不僅對(duì)揭示其演變及進(jìn)化軌跡、闡明個(gè)體發(fā)育及物種間的親緣關(guān)系具有重要作用[4],還是開(kāi)展雜交育種或系統(tǒng)學(xué)研究的前提和基礎(chǔ)[5]。

小檗科(Berberidaceae)共有17屬、700余種[6-8],主要分布于北溫帶和亞熱帶高山地區(qū)[7]。該科被劃分為鬼臼亞科(Podophylloideae)、小檗亞科(Berberidoideae)和南天竹亞科(Nandinoideae)3個(gè)亞科[8-10]。形態(tài)解剖學(xué)和分子系統(tǒng)學(xué)研究證明該科為單系[10-13]。馮旻等[14]以及Liu等[15]分別對(duì)該科的南天竹(Nandinadomestica)和牡丹草(Gymnospermiummicrorrhynchum)的花器官發(fā)生及其系統(tǒng)學(xué)意義進(jìn)行了研究,討論了花器官的三基數(shù)祖征性狀并揭示了牡丹草花器官偏離祖先模式的二基數(shù)演化特征。黃衡宇等[16]以及馬紹賓等[17]對(duì)鬼臼亞科胚胎學(xué)與系統(tǒng)學(xué)的研究表明,鬼臼亞科為1個(gè)自然類群,確定了該亞科各屬間的演化關(guān)系。張明英等[18]認(rèn)為小檗亞科和南天竹亞科存在共衍征,將其與鬼臼亞科區(qū)分開(kāi)來(lái),并支持了小檗亞科與南天竹亞科的姐妹關(guān)系。這些研究為小檗科植物的生殖生物學(xué)研究積累了基礎(chǔ)資料。

囊果草屬(Leontice)隸屬于小檗科南天竹亞科囊果草族(Leonticeae)[19]。該屬約3～4種,主要分布于北溫帶地區(qū),中國(guó)僅1種,產(chǎn)于新疆[7]。囊果草屬通常具塊狀根,莖直立,草質(zhì),不分枝,全株無(wú)毛[7]。Nickol[20]認(rèn)為,蘭山草屬(Ranzania)、二葉鮮黃連屬(Jeffersonia)、山荷葉屬(Diphylleia)和鬼臼屬(Podophyllum)等均為囊果草屬的姊妹屬,且因牡丹草屬(Gymnospermium)的果實(shí)類型沒(méi)有可靠的形態(tài)學(xué)證據(jù)支撐,則將其歸并在囊果草屬中。但Liu等[15]基于牡丹草屬和囊果草屬花粉外壁紋飾的不同,提出牡丹草屬應(yīng)從囊果草屬中獨(dú)立出來(lái)。

囊果草(LeonticeincertaPall.)是僅分布于哈薩克斯坦和中國(guó)新疆的小檗科囊果草屬多年生早春開(kāi)花植物。在新疆,該物種僅帶狀分布于天山北坡荒漠和低山山坡[7],具有獨(dú)特的觀賞價(jià)值,是一種值得開(kāi)發(fā)利用的野生花卉,且具有較高的飼用價(jià)值和生態(tài)價(jià)值[21-23]。

然而,由于囊果草自然種群分布區(qū)有限,分布面積狹窄,生長(zhǎng)環(huán)境惡劣,且各種家畜均喜采食等影響而面臨瀕危狀態(tài)[23]。在《世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄》(IUCN)中,該物種被評(píng)估為近危種(NT)[7]。

有關(guān)囊果草的研究主要集中在形態(tài)特征[7]、染色體核型分析[24]、種群分布及其生態(tài)適應(yīng)[23]、種子休眠與萌發(fā)特性[25]及繁殖保障機(jī)制[26]等方面,而有關(guān)該物種的生殖生物學(xué)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此,本文以荒漠早春開(kāi)花植物囊果草為研究材料,采用石蠟切片技術(shù)觀察其大/小孢子發(fā)生與雌/雄配子體發(fā)育的胚胎學(xué)特征,以期明確囊果草有性生殖過(guò)程,不僅為進(jìn)一步分析該物種的致危原因以及指定合理的保護(hù)策略提供理論依據(jù),還可為小檗科植物的系統(tǒng)學(xué)研究積累基礎(chǔ)資料。

1 材料和方法

1.1 取樣地點(diǎn)與研究材料

囊果草(L.incerta)采自新疆沙灣縣安集海鎮(zhèn)南部低山山坡。該地點(diǎn)地理坐標(biāo)為85°30′04.6″E、44°36′08.6″N,海拔600 m左右,屬溫帶大陸性干旱荒漠氣候,土壤為淡栗鈣質(zhì)荒漠土[27]。年均氣溫約6.5 ℃,年最低氣溫(1月)可達(dá)-28 ℃,年最高氣溫(7月)可達(dá)37 ℃,年均降水量為131.8 mm,其中約65%的降水發(fā)生在春季和夏季(數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心, 2020-2021年)。年蒸發(fā)量為1 237～1 770 mm,年均日照時(shí)數(shù)可達(dá)2 200～3 200[27-28]。

囊果草株高5～15 cm,直立總狀花序,每年3月下旬至4月上/中旬快速萌動(dòng)開(kāi)花,5月中旬果實(shí)成熟[7,26]。6月初,植株地上部分凋亡,屬于典型的多年生早春短命植物。

1.2 研究方法

于2021年3月5日至4月16日、9月15日至11月25日,分別在自然居群中對(duì)該物種不同發(fā)育時(shí)期的花芽及開(kāi)放的花朵進(jìn)行采樣。每7 d取1次,按照材料大小不同,分別將其固定在10 mL和50 mL FAA (70%乙醇∶甲醛∶冰乙酸 = 18∶1∶1, 體積比)固定液中,置4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

在室內(nèi)將已固定的材料在解剖鏡下進(jìn)行解剖,分別剝離出完整的雌、雄蕊。采用石蠟切片法[29]:將材料抽氣后在植物軟化液中軟化24 h,成熟花藥用番紅—固綠雙重染色外,其他材料均利用Gill改良蘇木精法[30]整染2 d,水洗返藍(lán)(成熟花藥用番紅—固綠雙重染色),按(70%、75%、80%、90%、95%、100%、100%)乙醇梯度逐級(jí)脫水,前5級(jí)均1 h,100%乙醇40 min;體積比1∶1的無(wú)水乙醇和二甲苯透明1 h,純二甲苯透明2次,均45 min;將透明好的材料放置于體積比約1∶2的二甲苯和液體石蠟混合液中37 ℃過(guò)夜。在56～60 ℃浸蠟2～3 d,每6 h更換1次過(guò)濾干凈的蠟液,最后進(jìn)行包埋和修塊,用Leica RM 2126RT切片機(jī)切片(蠟帶厚度8～10 μm)、展片;二甲苯脫蠟、透明,樹(shù)膠封片,在光學(xué)顯微鏡下觀察并拍攝。

2 結(jié)果與分析

囊果草具2片基生葉,為總狀花序,每個(gè)花序上約8～15朵小花(圖1, A)?；ㄐ蛏系拈_(kāi)花順序?yàn)樽韵露?。其花為兩性?黃色,每朵花具6枚花萼,呈卵圓形,6枚花瓣特化為蜜腺狀,6枚雄蕊離生,單心皮雌蕊,花萼明顯長(zhǎng)于花瓣(圖1, B)。在花萼背面具有藍(lán)紫色斑塊(圖1, C)?；ǘ漭^小,花瓣特化為蜜腺狀,呈倒卵形,與雄蕊對(duì)生,雌蕊發(fā)育為囊狀結(jié)構(gòu),具短花柱,柱頭平截(圖1, D、E)。成熟花藥的開(kāi)裂方式為瓣裂(圖1, F)。果實(shí)呈囊泡狀緊密排列在果序上,果皮不開(kāi)裂,4枚種子基生。

A. 植株和總狀花序; B. 單花; C. 箭頭示花萼背面具藍(lán)紫色斑塊; D. 花部形態(tài), 示雄蕊與特化花瓣; E. 側(cè)面觀, 示囊狀單雌蕊; F. 箭頭示花藥瓣裂. b. 苞片; i. 花序; l. 葉; p. 花瓣; pi. 雌蕊; s. 花萼; st. 雄蕊; sti. 柱頭; sty. 花柱. B, D-F. 標(biāo)尺 = 2 mm。

2.1 小孢子發(fā)生與雄配子體發(fā)育

2.1.1 花藥壁的發(fā)育

囊果草雄蕊具4個(gè)小孢子囊,兩側(cè)的小孢子囊由藥隔相連?；ㄋ幵尚廴镌敹朔只纬??；ㄋ幵钔鈱訛?層表皮細(xì)胞,內(nèi)側(cè)主要為分生組織,表皮內(nèi)側(cè)4個(gè)角隅處各有分裂產(chǎn)生的孢原細(xì)胞(圖2, A)。孢原細(xì)胞經(jīng)1次平周分裂形成2層細(xì)胞,向外為初生壁細(xì)胞,即周緣細(xì)胞,向內(nèi)形成體積較大的初生造孢細(xì)胞。周緣細(xì)胞進(jìn)行平周和垂周分裂,由外向內(nèi)逐漸產(chǎn)生4層細(xì)胞,分別為1層藥室內(nèi)壁、2層中層和1層絨氈層;造孢細(xì)胞經(jīng)多次有絲分裂形成小孢子母細(xì)胞,早期的絨氈層細(xì)胞為單核,胞質(zhì)濃厚(圖2, B-D)?；ㄋ幈诜只耆?中層細(xì)胞呈扁平狀,最內(nèi)層的絨氈層細(xì)胞不規(guī)則,細(xì)胞體積大,原生質(zhì)濃,具雙核或多核(圖2, E)。

A. 花藥原基橫切面, 示孢原細(xì)胞時(shí)期; B. 周緣細(xì)胞進(jìn)行平周分裂; C. 幼小花藥的橫切面, 示4個(gè)小孢子囊的分化; D. 發(fā)育中的花藥壁及早期小孢子母細(xì)胞; E. 箭頭示雙核或多核絨氈層細(xì)胞; F. 花藥壁和游離小孢子; G. 絨氈層細(xì)胞開(kāi)始解體; H. 纖維狀加厚的藥室內(nèi)壁; I. 成熟花藥的橫切面, 示纖維狀加厚的藥室內(nèi)壁和成熟花粉粒. aw. 花藥壁; en. 藥室內(nèi)壁; ep. 表皮; ml. 中層; mi. 小孢子; ta. 絨氈層; fe. 纖維狀加厚的藥室內(nèi)壁; pg. 花粉粒. A-D. 標(biāo)尺=100 μm; E-H. 標(biāo)尺=50 μm; I. 標(biāo)尺=200 μm。

因此,囊果草的花藥壁具2層中層,依據(jù)Davis[31]對(duì)被子植物花藥壁發(fā)育劃分標(biāo)準(zhǔn),該物種花藥壁發(fā)育為基本型。

小孢子四分體至游離小孢子時(shí)期,藥室內(nèi)壁逐漸加厚,中層細(xì)胞發(fā)生解體,發(fā)達(dá)的絨氈層細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)解體(圖2, F)。小孢子單核靠邊期,絨氈層細(xì)胞不斷為小孢子提供營(yíng)養(yǎng),細(xì)胞界限不明顯,細(xì)胞核消失,逐漸原位解體被小孢子吸收,故為腺質(zhì)型絨氈層(圖2, G)。隨著早期花粉粒的發(fā)育,藥室內(nèi)壁進(jìn)一步徑向延長(zhǎng),最內(nèi)1層中層細(xì)胞被吸收,絨氈層完全解體(圖2, H)。成熟花藥時(shí)期,花藥壁僅剩纖維狀加厚的藥室內(nèi)壁和殘留的表皮細(xì)胞,絨氈層和中層細(xì)胞完全解體,表皮細(xì)胞未見(jiàn)明顯加厚(圖2, I)。

2.1.2 小孢子發(fā)生

囊果草幼小花藥表皮內(nèi)側(cè)的孢原細(xì)胞經(jīng)平周分裂,形成的造孢細(xì)胞體積大,近橢圓形,核仁明顯,細(xì)胞質(zhì)濃厚,無(wú)明顯液泡(圖3, A-C)。小孢子母細(xì)胞呈圓球形,細(xì)胞體積大,胞質(zhì)濃厚,細(xì)胞核大而核仁明顯,無(wú)明顯液泡,核仁與染色質(zhì)形成染色較深的圓球體(圖3, D)。分化初期,圓球形的小孢子母細(xì)胞被胼胝質(zhì)壁包圍,進(jìn)入減數(shù)分裂期。小孢子母細(xì)胞在減數(shù)第1次分裂前期,絨氈層細(xì)胞開(kāi)始發(fā)生核分裂(圖3, E)。隨后,進(jìn)入減數(shù)第1次分裂中期,此時(shí)染色體排列在赤道板附近(圖3, F)。小孢子母細(xì)胞減數(shù)第2次分裂后期,4個(gè)細(xì)胞核由紡錘絲相連接(圖3, G)。第1次核分裂過(guò)程不伴隨胞質(zhì)分裂,直到減數(shù)第2次分裂末期,4個(gè)子細(xì)胞核形成后,細(xì)胞質(zhì)開(kāi)始分裂,小孢子四分體呈四面體型排列(圖3, H、I)?？梢?jiàn),囊果草小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中胞質(zhì)分裂為同時(shí)型,小孢子四分體排列為四面體型,其壁呈向心式發(fā)生。

A. 孢原細(xì)胞平周分裂; B, C. 造孢細(xì)胞時(shí)期; D. 小孢子母細(xì)胞; E. 花藥縱切面, 示小孢子母細(xì)胞減第Ⅰ次數(shù)分裂前期絨氈層細(xì)胞發(fā)生核分裂; F. 小孢子母細(xì)胞減數(shù)第Ⅰ次分裂中期; G. 小孢子母細(xì)胞減數(shù)第Ⅱ次分裂后期; H. 小孢子母細(xì)胞減數(shù)第Ⅱ次分裂末期; I. 四分體時(shí)期. mc. 小孢子母細(xì)胞; te. 四分體. A-C. 標(biāo)尺 = 100 μm; D, G. 標(biāo)尺 = 35 μm; E, F, H, I. 標(biāo)尺 = 50 μm。

同一藥室及同一花藥的不同藥室間小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂基本同步。在小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中,伴隨著胼胝質(zhì)壁的發(fā)生,其始終包圍在小孢子外。小孢子減數(shù)分裂形成的四分體亦被胼胝質(zhì)壁所包圍。

2.1.3 雄配子體的發(fā)育

小孢子母細(xì)胞在減數(shù)分裂完成后,小孢子四分體的胼胝質(zhì)壁開(kāi)始溶解,四分體小孢子逐漸被分離開(kāi),形成游離的單核小孢子(圖4, A、B)。剛釋放的單核小孢子又叫單核花粉粒。其細(xì)胞呈橢球形,細(xì)胞壁薄,胞質(zhì)濃厚,細(xì)胞核較大且位于細(xì)胞中央(圖4, C)。此后,單核花粉粒不斷從絨氈層細(xì)胞中獲取營(yíng)養(yǎng),細(xì)胞質(zhì)明顯液泡化,逐漸形成中央大液泡,細(xì)胞核被擠向花粉一側(cè),進(jìn)入單核靠邊期(圖4, D)。

A. 胼胝質(zhì)開(kāi)始溶解; B. 從四分體中釋放的游離小孢子; C. 單核居中期, 花粉細(xì)胞中具大液泡; D. 單核靠邊期, 花粉細(xì)胞具有大液泡; E. 早期單細(xì)胞花粉粒; F. 單核花粉粒有絲分裂期; G, H. 早期2細(xì)胞花粉, 1個(gè)大的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞, 箭頭示1個(gè)小的靠邊生殖細(xì)胞; I. 成熟花粉粒, 箭頭示3細(xì)胞型花粉. A～D. 標(biāo)尺 = 50 μm; E～I(xiàn). 標(biāo)尺 = 25 μm。

隨著單核花粉粒不斷生長(zhǎng),小孢子核在靠近花粉壁位置發(fā)生不均等有絲分裂(圖4, E、F)。經(jīng)有絲分裂后形成2個(gè)細(xì)胞核,貼近花粉壁的為生殖核,靠近中央液泡的為營(yíng)養(yǎng)核(圖4, G、H)。成熟花粉粒多為2細(xì)胞型,偶見(jiàn)3細(xì)胞型,花粉近球形(圖4, I)。花藥成熟后,花粉囊開(kāi)裂,成熟花粉粒散出。

2.2 大孢子發(fā)生與雌配子體發(fā)育

2.2.1 大孢子發(fā)生

囊果草具單雌蕊,由1心皮組成,子房1室,為基生胎座,胚珠4枚(圖5, A)。胚珠原基逐漸分裂形成指狀結(jié)構(gòu),發(fā)育為珠心組織,珠心表皮細(xì)胞下出現(xiàn)孢原細(xì)胞,其體積大而胞質(zhì)濃(圖5, B)。孢原細(xì)胞經(jīng)平周分裂,形成周緣細(xì)胞和造孢細(xì)胞,前者分裂形成的細(xì)胞參與珠心組織的生長(zhǎng)發(fā)育;造孢細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)育為大孢子母細(xì)胞,其位于遠(yuǎn)離珠孔端位置,細(xì)胞呈圓球形,細(xì)胞核大且核仁明顯(圖5, C)。隨著大孢子母細(xì)胞不斷分化,內(nèi)、外珠被逐漸形成并包圍珠心組織。此時(shí),直立胚珠逐漸向一側(cè)彎曲與珠柄平行,呈倒生生長(zhǎng)(圖5, D、E)。周緣細(xì)胞數(shù)目增多,大孢子母細(xì)胞被數(shù)層周緣細(xì)胞與珠心表皮隔開(kāi)(圖5, F)。因此,囊果草胚珠發(fā)育為厚珠心胚珠。囊果草大孢子母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成直線形排列的大孢子四分體(圖5, G、H)。隨后,四分體靠近珠孔端的3個(gè)大孢子相繼退化,僅合點(diǎn)端1個(gè)大孢子優(yōu)先分化,其體積增大,細(xì)胞核明顯(圖5, I)。珠孔端的3個(gè)大孢子逐漸退化消失,合點(diǎn)端大孢子逐漸向珠孔端移動(dòng),發(fā)育為功能大孢子(圖5, J)。功能大孢子進(jìn)一步發(fā)育,形成了單核胚囊(圖5, K、L)。

2.2.2 雌配子體的發(fā)育

單核胚囊經(jīng)1次有絲分裂,形成2核胚囊。剛形成的2核胚囊中,2個(gè)核位于胚囊稍中央位置,核兩端液泡化明顯,此時(shí),外珠被分化速度加快,包裹內(nèi)珠被和珠心組織(圖6, A、B)。胚囊腔逐漸增大,2核逐漸向胚囊兩端移動(dòng),此時(shí),2核胚囊開(kāi)始進(jìn)行第2次有絲分裂,形成4核胚囊(圖6, C)。胚囊腔的液泡逐漸增大,內(nèi)、外珠被分化完全。隨后,4核胚囊發(fā)生第3次有絲分裂,形成8核胚囊(圖6, D)。同時(shí),胚囊發(fā)生細(xì)胞質(zhì)分裂,形成7細(xì)胞8核的成熟胚囊。其中,珠孔端的3個(gè)核形成卵器,2個(gè)極核靠近合點(diǎn)端,3個(gè)反足細(xì)胞緊密排列在合點(diǎn)端,其細(xì)胞核明顯,細(xì)胞質(zhì)濃,分化完全的成熟胚囊發(fā)育為典型的單孢蓼型(圖6, E)。囊果草成熟胚囊珠孔端的卵器由1個(gè)卵細(xì)胞和2個(gè)助細(xì)胞組成,呈“品”字形排列(圖6, F)。助細(xì)胞分化早期,其胞質(zhì)濃厚,細(xì)胞內(nèi)未見(jiàn)明顯液泡化,細(xì)胞周圍具發(fā)達(dá)的絲狀器,其染色較深,呈漏斗狀排列(圖6, G)。隨著胚囊不斷發(fā)育,合點(diǎn)端的3個(gè)反足細(xì)胞逐漸退化消失,上下極核體積增大,逐漸融合,形成2核中央細(xì)胞(圖6, H、I)。

A. 單核胚囊第Ⅰ次有絲分裂; B. 2核胚囊; C. 4核胚囊; D, E. 8核蓼型胚囊, 胚囊內(nèi)合點(diǎn)端的反足細(xì)胞開(kāi)始逐漸退化; F. “品”字形卵器, 示1個(gè)卵細(xì)胞和2個(gè)助細(xì)胞; G. 助細(xì)胞早期, 示絲狀器; H, I. 反足細(xì)胞退化, 2個(gè)極核逐漸融合. tes. 2核胚囊; fes. 4核胚囊; ac. 反足細(xì)胞; ec. 卵細(xì)胞; pn. 極核; sy. 助細(xì)胞; fa. 絲狀器。A-C, F-I. 標(biāo)尺 = 50 μm; D, E. 標(biāo)尺 = 100 μm。

3 討 論

有性生殖過(guò)程成功進(jìn)行對(duì)植物的生命延續(xù)和種群擴(kuò)增具有重要意義[32]。生殖過(guò)程的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常,都將不同程度地導(dǎo)致生殖敗育,因此,了解大/小孢子發(fā)生與雌/雄配子體發(fā)育規(guī)律對(duì)于植物有性生殖能否順利完成具有重要的作用[33-35]。本研究結(jié)果表明,囊果草花藥具4個(gè)花粉囊,花藥壁由5層細(xì)胞組成,由外至內(nèi)分別為1層表皮、1層藥室內(nèi)壁、2層中層和1層絨氈層,其藥壁發(fā)育為基本型,這與Davis[31]的描述一致。其藥室內(nèi)壁發(fā)生纖維狀加厚,腺質(zhì)型絨氈層細(xì)胞具2核或多核現(xiàn)象?；ㄋ幊墒烨?同側(cè)兩個(gè)花粉囊間的隔膜退化并消失。在解剖過(guò)程中發(fā)現(xiàn),花藥壁的不同發(fā)育階段均未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。這些結(jié)果與同科植物南方山荷葉(Diphylleiasinensis)花藥壁的發(fā)育過(guò)程相似[36]。

花粉是植物遺傳信息的重要載體之一,具有較強(qiáng)的遺傳穩(wěn)定性[37]。開(kāi)花植物的成熟花粉類型代表整個(gè)屬(科)的進(jìn)化特征[31, 38]。據(jù)報(bào)道,開(kāi)花植物中系統(tǒng)發(fā)育較原始物種均具有2細(xì)胞型花粉,而3細(xì)胞型花粉演化程度較高,被認(rèn)為是開(kāi)花植物對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)性演化[39-40]。在小檗科植物中2細(xì)胞型花粉出現(xiàn)在十大功勞屬(Mahonia)[41]、山荷葉屬[36]、八角蓮屬(Dysosma)和桃兒七屬(Sinopodophyllum)[16]等大多數(shù)物種中,偶見(jiàn)3細(xì)胞型,且桃兒七屬亦存在單細(xì)胞型花粉。在本研究中,囊果草成熟花粉多為2細(xì)胞型,偶見(jiàn)3細(xì)胞型。這一結(jié)果與上述已報(bào)道的屬的花粉類型相吻合,反映了小檗科各屬種間系統(tǒng)發(fā)育的一致性,進(jìn)而體現(xiàn)了囊果草雄配子體發(fā)育過(guò)程的穩(wěn)定性。

囊果草的大孢子發(fā)生與同科植物齒蕊十大功勞的發(fā)育特征表現(xiàn)出一致性[41],即具有倒生胚珠;胚珠具雙珠被和厚珠心;1個(gè)功能大孢子發(fā)育為7細(xì)胞8核的單孢蓼型胚囊;珠孔端助細(xì)胞早期形成發(fā)達(dá)的漏斗形絲狀器。研究表明,倒生胚珠、雙珠被、厚珠心及蓼型胚囊均為較原始的胚胎學(xué)性狀[42],且蓼型胚囊被認(rèn)為是被子植物最常見(jiàn)的胚囊類型[43],且剛分化的助細(xì)胞絲狀器發(fā)達(dá),成熟胚囊的絲狀器逐漸消失,在胚囊發(fā)育過(guò)程中,絲狀器可能承擔(dān)營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)輸作用[44]。由此推測(cè),囊果草的胚珠和胚囊發(fā)育過(guò)程均表現(xiàn)出明顯的原始性狀,體現(xiàn)了其胚胎發(fā)育的保守性。

生殖生物學(xué)特征在植物系統(tǒng)進(jìn)化過(guò)程中屬于比較保守的性狀,是不同類群間親緣關(guān)系、系統(tǒng)進(jìn)化進(jìn)程的重要判斷依據(jù)[45-46]。有性繁殖過(guò)程的順利進(jìn)行則有效保證了開(kāi)花植物的結(jié)實(shí)結(jié)籽率[47]。囊果草的大/小孢子發(fā)生和雌/雄配子體發(fā)育過(guò)程正常,其發(fā)生、發(fā)育過(guò)程多表現(xiàn)出較原始的胚胎學(xué)性狀?？梢?jiàn),囊果草是小檗科的較原始物種。

4 結(jié) 論

在形態(tài)結(jié)構(gòu)上,囊果草為兩性花,雌蕊存在囊泡狀膨大現(xiàn)象。本研究結(jié)果表明,囊果草大/小孢子發(fā)生與雌/雄配子體發(fā)育順利完成,即花藥和胚囊發(fā)育過(guò)程正常,不僅可作為授粉植株,也可作為優(yōu)良的雜交母本。其發(fā)生/發(fā)育過(guò)程與小檗科已報(bào)道的其他物種具有相似性,表現(xiàn)出較原始的發(fā)育特征。該物種孢子發(fā)生與配子體發(fā)育的生殖生物學(xué)特征可為進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行雜交育種或人工繁育提供基礎(chǔ)資料,還可為該物種及其近緣科屬的系統(tǒng)學(xué)研究提供重要信息。

致謝：感謝陳可為、劉帥、楊帆和薛肖蘭幫助采集試材;感謝孫博洋幫助解決試驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題;感謝薛肖蘭和楊帆在試驗(yàn)過(guò)程中的幫助。