黃瓜雌配子體與胚胎發育的初步研究

摘要：以長春密刺黃瓜為材料，采用石蠟切片法對黃瓜胚胎的發生發育過程進行了研究。解剖學觀察表明：黃瓜從雌花顯蕾到種子發育成熟需經歷60d左右，其間雌配子體發育經歷18～20d形成成熟蓼型胚囊，開花前10d進入單核胚囊期，開花前7d左右出現二核胚囊，開花前3d出現四核胚囊，開花前1～2d形成八核成熟胚囊。受精過程在授粉后第2～3天完成。胚胎的發育經歷3個階段，授粉后2～11d為原胚期，11～25d為胚器官劇烈分化期，25～40d為胚器官的進一步充實分化期。胚胎發育過程中胚乳被吸收，最終形成無胚乳種子。

關鍵詞：黃瓜；雌配子體；胚胎發育

黃瓜(Cucumis sativus L.)是人們普遍喜愛、世界上廣泛種植的蔬菜種類之一，具有較高的經濟價值。因此，黃瓜新品種選育受到育種家的極大重視。涉及以胚胎研究為基礎的育種技術包括：通過未受精子房培養進行單倍體育種，利用胚拯救進行遠源雜交和種質保存，把握黃瓜開花授粉習性，提高種子產量等。摸清黃瓜雌配子體發生及胚胎發育規律，對以上問題的把握都是非常必要的。但以往的研究多集中于離體雌核及雄配子體，有關黃瓜雌配子與胚胎發育方面的研究甚少，筆者對黃瓜雌配子和胚胎發育進行了解剖學觀察研究，旨在為黃瓜制種、大孢子單倍體培養、幼胚拯救提供參考依據。

1 材料與方法

以山東濟南(山東省農業科學院蔬菜研究所)2007年春季拱棚栽培的長春密刺黃瓜為試材，從雌花現蕾開始每2d取樣1次，12d后每天取樣1次至開花，開花當天取未授粉子房、授粉子房，授粉后每4h取樣1次，授粉24h后每天取樣1次，連續6d，7d后每2d取樣1次至花后第25天。每次取樣5～10個，用FAA固定液固定，鐵礬一蘇木精染色，石蠟切片，厚度10～12μm。Olympus顯微鏡下觀察黃瓜大孢子、胚胎發育過程，Canon數碼相機照相。

2 結果與分析

2．1 大孢子發生和雌配子體的形成

雌配子體在珠被發育的同時，雌花開花前12d即可觀察到胚囊母細胞經過2次減數分裂分別形成二分體和四分體，4個大孢子靠珠孔端的3個退化，遠離珠孔或靠近合點端的1個大孢子進一步發育形成單核胚囊(圖版A)。開花前7d左右可觀察到單核胚囊第1次有絲分裂后形成2個核，它們分別移到珠孔端及合點端形成二核胚囊(圖版B)。此時胚囊外圍具多層細胞，細胞小而且排列緊密。開花前3～4d胚囊的二核各自第2次有絲分裂形成四核胚囊，此時在胚囊兩極可見各有2個核(圖版C)。開花前1～2d四核胚囊每個核再經歷1次有絲分裂形成蓼型八核胚囊(圖版D)。隨著核分裂的進行，胚囊也顯著擴大，此時胚囊形狀變得規則，上細下粗，呈葫蘆狀，胚囊細胞小且緊密、清晰，珠孔端有3個細胞，中間1個較大為卵細胞，兩邊較小的為助細胞。合子端為3個細胞，即反足細胞。胚囊中部為含有2個極核的中央細胞(圖版E)，此時形成的八核、七細胞構成1個成熟的胚囊。在黃瓜雌花開花前1～2d進行人工授粉試驗，均能夠正常結籽，從而進一步證明，黃瓜雌花開花前2d胚囊已發育成熟。

2．2 黃瓜胚胎的發育

前人曾報道黃瓜雙受精過程在24～48h完成，授粉24h，2個極核融合后，轉移到胚囊一側以后，開始受精，本研究觀察到授粉后24h卵細胞受精形成合子(圖版F)，助細胞已退化，反足細胞正在退化，表明受精過程完成。受精后，合子進人休眠狀態，在授粉以后第3天可見受精卵不均等分裂為2個細胞，即胚柄細胞和胚細胞(圖版G)。在授粉后第5～6天觀察顯示胚柄細胞經多次橫裂形成單列多細胞的胚柄，胚細胞經縱裂形成多細胞原胚(圖版H)，珠被細胞分層排列緊密。授粉后第11天可觀察到原胚經過各個方向的分裂，使胚體長大成球形，形成了完整的球形原胚(圖版I)，此時胚囊腔變大，珠被細胞已呈疏松分散狀。

從授粉以后第12天開始，球胚進入了胚組織器官的分化期，此時種皮已相當明顯，球胚頂端兩側細胞分裂速度快，形成2個子葉突起，較鈍圓，開展度也較大，球胚底部細胞形成胚根，使整個幼胚明顯呈心臟形(圖版J)。

授粉后15d的胚可明顯看出2片子葉已經生長得很長，且肥厚，其長度已占整個種子長度的1/3，2片子葉中間已分化出生長錐的小突起(圖版K)。生長錐細胞小，數目多而密集，同時胚根也得到進一步發育。授粉后20d胚的2片子葉細胞繼續分裂，整個胚的長度已占整個種子長度的2/3．種皮2層致密的細胞非常清晰，2片子葉中間的生長點繼續增大，葉原基分化，下方胚根已經形成。與15d的胚相比，2片子葉開展度減小，近似平行，子葉中脈已相當清晰，發現種胚充滿了整個種子腔，各器官分化已基本完成。試驗證明，授粉后25d黃瓜種子已具有發芽能力，說明了此階段已分化完成。從授粉以后25d至種子成熟為胚的充實期，此階段黃瓜胚胎在原有基礎上進一步完善分化，同時進行營養物質的積累，各器官在量上進一步增加，到第40天基本完成。

2．3 黃瓜胚乳的發育

黃瓜授粉1d后，完成雙受精過程，1個精子與2個極核結合形成初生胚乳(圖版L)。但在隨后的觀察過程中，并未看到初生胚乳發育形成胚乳的過程，而是胚乳漸漸被發育著的胚所吸收，形成無胚乳種子，該結果與以往報道吻合。據前人觀察，黃瓜受精胚乳核經3d分裂形成8～10個游離胚乳核，屬于核型。

3 討論與結論

據報道黃瓜雌核發育在離體培養的前6d即已開始，24d時形成胚狀體，40d時形成成熟的胚狀體，其離體培養材料為開花前1～2d未授粉子房。本試驗結果表明開花前7d單核胚囊進行分裂，開花前1～2d形成八核胚囊，授粉后25d胚發育完成，第40天完成胚胎的完善分化，該結果與離體培養的發育進程十分相近，對于黃瓜制種、大孢子單倍體培養以及幼胚拯救等均有參考價值。

黃瓜雌配子體發育經歷18～20d形成成熟蓼型胚囊，開花前10d進入單核胚囊期，花前7d左右出現二核胚囊，花前3d出現四核胚囊，花前1～2d形成八核成熟胚囊。授粉后第2～3天完成受精過程。胚胎的發育經歷3個階段，即開花后2～11d為原胚期，11～25d為胚器官劇烈分化期，25～40d為胚器官的進一步充實分化期。黃瓜從雌花顯蕾到種子發育成熟共需經歷60d左右。胚胎發育過程中胚乳被吸收．最終形成無胚乳種子。

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