花粉母细胞涂抹制片技术

83 实验十 花药及花粉粒的发育 一、目的和要求 1．掌握花药的形态及结构； 2．了解花粉粒的形成过程并掌握其结构。 二、仪器与材料 1．仪器用具：生物显微镜、解剖针、镊子、刀片； 2．材料：百合花药幼期横切片、百合花药成熟期横切片、小麦花药（花粉母细胞时期）横切片。 三、内容和方法 雄蕊是花中重要的组成部分之一，它由花丝和花药（花药通常具有四个花粉囊，但有些植物的花粉囊为二个，由中部的药隔相连）两部分组成。在雄蕊的花药中产生花粉母细胞。由花粉母细胞通过减数分裂形成小孢子。然后由小孢子进一步发育形成成熟花粉粒。在不同植物中成熟花粉粒的组成不同，有些种类的成熟花粉粒为两细胞的花粉粒，如百合成熟花粉粒只包含一个营养细胞和一个生殖细胞；有些种类的成熟花粉粒为三细胞型花粉粒，如小麦成熟花粉粒包含一个营养细胞和两个精细胞。实验中，通过对不同发育阶段的花药制片的观察，来了解花粉粒的发育过程与各阶段各阶段花药的基本结构。 （一）百合花药及花粉粒的发育 图10-1百合花药横切面—造孢组织时期 84 1．造孢组织时期 取造孢组织时期百合花药永久制片，在低倍物镜下观察整个花药的结构（ 图10-1）。可以看到每一花药由4室组成，每室即为一花粉囊（或称药室），花粉囊之间有药隔相连。在药隔中有一维管束穿过，药隔的其它部分为薄壁组织（有时，在永久制片中还可以看到在药隔之下的空间中，有一花丝横切面，花丝中部为一维管束，周围为薄壁组织）。看清花药 图10-2 百合花药横切面造胞细胞时期的一个花粉囊 轮廓构造后，选一切面完整层次清晰的花粉囊，换高倍镜（40），从外向内仔细观察。在造孢组织时期，花药壁的各层分化不明显，整个花药最外一层细胞为表皮，其上可见气孔，其内每一药室由多层分化不大的壁细胞包围，药室中央为一群造孢细胞 ，造孢组织的细胞呈多角形，细胞质浓厚，细胞核较大，易与壁细胞区分（ 图10-2）（在制片中，由于材料脱水收缩，常常使中层、绒毡层、造孢组织与外侧的壁细胞分离）。百合的造孢组织是由孢原细胞分裂而产生的初生造孢细胞，经过几次有丝分裂后形成，然后由造孢组织转化为花粉细胞母细胞进入减数分裂。 2．花粉母细胞时期： 此时的花药壁层已有明显的分化。取花粉母细胞时期百合花药制片观察（ 图10-4）。最外层为表皮，表皮下有一层较大的细胞为药室内壁，在药室内壁以内有2-4层中层细胞，在横切面上，呈扁平状，花药壁的最内层为绒毡层，此层细胞较大，具浓厚细胞质，并径向伸长，花粉囊中央为花粉母细胞，细胞近圆形，具有 图10-3 百合花药横切面—花粉母细胞时期的一个花粉囊 相对较大的细胞核和浓的细胞质。在一些制片中，花粉母细胞已进入减数分裂前期I（图 85 10-3），可看到染色体成细线状。 图10-4 百合花药横切面—花粉母细胞时期 3．二分体和四分体时期： 取二分体或四分体期百合花药制片观察，可以见到花粉母细胞完成减数分裂的第一次分裂后，形成二个子细胞时，称为二分体时期（ 图10-5A），完成减数分裂全过程，形成四个小孢子，包围在共同的胼胝质壁中时，称为四分体时期（ 图10-5B），百合的四分体四个子细胞作四面体排列，也可有一部分作左右对称排列，在制片上可看到花粉囊中有二个子细胞或者三、四个子细胞紧靠在一起，外围包有胼胝质壁。 图10-5 百合花药横切面—花粉母细胞二分体、四分体时期各一个花粉囊 86 在四分体时期，百合花药壁的药室内壁和中层基本保持原状，绒毡层细胞则经历了核分裂，但并不伴随有细胞壁的形成 ，因而可看到绒毡层细胞具有双核（或多核）的现象（ 图10-5）。 4．单核花粉粒时期： 取单核花粉粒时期制片观察，百合花药壁层中的绒毡层细胞开始退化，细胞壁解体，原生质体联合在一起形成一圈，此后，这一圈具多核的原生质团在原处逐渐退化。此时，药室腔中，每一四分体中的四个小孢子从共同的胼胝质壁中释放，释放后的小孢子继续发育长大，并形成了内外壁和萌发孔。观察时要注意，花粉粒中有时可见到两个圆形核，其中一个为细胞核，另一个为淀粉核（图10-6）此花粉粒常被误认为二核花粉粒。 图10-6百合花药横切面—单核花粉粒 图10-7 百合花药横切面—成熟花粉粒时期 5．成熟花粉粒期： 取成熟花粉粒时期的花药制片观察（ 图10-7），此时，绒毡层已完全退化；中层全部退化或部分退化仍保留一层或两层扁平的细胞；而药室内壁在细胞壁上有带状不均匀加厚，此时称纤维层；同时，药隔两侧的一对花粉囊之间的间隔解体，两室相互联通。此外，在 87 花药开裂处可见到唇细胞（由表皮细胞发育而来，具浓厚细胞质的薄壁细胞）。成熟花药由于纤维层不均匀收缩而在唇细胞处作纵向开裂，花粉由此处散出。 百合的成熟花粉粒为两细胞型（ 图10-8），其中一个大的为营养细胞，另一个呈纺锤形的为生殖细胞，生殖细胞有自身的细胞质，但无细胞壁，而是以质膜为界沉没于营养细胞的细胞质之中，在制片中所看到的生殖细胞的轮廓，即为其质膜界线，花粉粒外壁上有网状雕纹（ 图11-10），并有一萌发孔。图10-8 百合花药横切面—二细胞花粉粒及外壁 （二）小麦花药及花粉粒的发育 小麦花药及花粉粒的发育过程与百合基本相似，只不过在花粉母细胞时期，其花粉囊壁的中层细胞仅有一层细胞组成（图10-9）；成熟花粉粒为三细胞型，即一个大的营养细胞和两个精子，在光镜下可看到小麦成熟花粉粒中的两个精子呈新月形或逗点状，精子以质膜为界沉没于营养细胞的细胞质中。 图11-12小麦花药横切面—花粉母细胞时期 四、作业 1．绘百合花药花粉母细胞时期横切面简图和一个花粉囊结构详图，并注明各部分名称。 2． 绘百合花药花粉成熟期横切面详图，并注明各部分名称。

第２５卷第４期　２００７年８月　辐射研究与辐射工艺学报　Ｊ．Ｒａｄｉａｔ．Ｒｅｓ．Ｒａｄｉａｔ．Ｐｒｏｃｅｓｓ．　Ｖｌ０１．２５．Ｎｏ．４　Ａｕｇｕｓｔ　２００７　

静态强磁场（ＳＭＦｓ）对小麦花粉母细胞（ＰＭ　Ｃｓ）　

的遗传毒性研究　

张萍萍　，　尹若春　汤明礼　吴跃进　余增亮　

（中国科学院等离子体物理研究所离子束生物工程重点实验室合肥２３００３１）　

（安徽大学生命科学学院生态工程与生物技术安徽省重点实验室　合肥２３００３９）　

摘要研究了静态强磁场（Ｓｔａｔｉｃ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｉｅｌｄｓ，ＳＭＦｓ）对小麦花粉母细胞的影响，以评价环境中这种非电离辐　

射可能的遗传毒性。将小麦种子暴露于不同磁场强度（１、３、５、７Ｔ）／５ｈ及进行不同时间（１、３、５ｈ）／７Ｔ的处理，　

取其幼穗进行常规制片。以微核、染色体桥、落后染色体、断片、非四极分裂等的频率作为ＤＮＡ损伤的指标　来评价ＳＭＦｓ的遗传毒性作用。结果表明，５Ｔ以下剂量，暴露组与对照组之间在畸变频率上无统计学意义上　

的差别，５Ｔ场强下染色体桥、７Ｔ场强下落后染色体、三极分离、微核的频率则有显著的提高。剂量一效应呈　

现出剂量依赖的非线性关系，表明５Ｔ以上静态强磁场可能对生物体具有某种遗传损伤效应。　

关键词染色体畸变，微核，静态磁场，花粉母细胞　

中图分类号Ｑ３４５＋．２，Ｑ６４，Ｒ５９４．８　

近年来，随着静态磁场在交通运输（各种电动　

火车和汽车）、医疗、工业（气焊、铝生产、磁体和　

磁性材料的生产）、研究机构（电子自旋共振波谱、　

核磁共振Ｎｕｃｌｅａｒ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ，ＮＭＲ）、高能　

物理的粒子加速器、超导波谱仪）中的普遍存在和　

广泛应用，使得人们每天暴露ＳＭＦｓ的程度和强度　

也越来越大，尤其是医疗诊断用磁共振成像　

（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｉｍａｇｉｎｇ，ＭＲＩ）技术的应用和磁　

悬浮列车的应运而生，可能的生物学效应Ｅｔ益引起　

・生物技术・　北方园艺ＺＯｌＯ（６）：１４４～１４７　

亚洲百合花粉染色体加倍的研究　

孙晓梅，贾　莲，杨宏光，崔文山，王亚斌　

（沈阳农业大学林学院，辽宁沈阳１１０１６１）　

摘要：以亚洲百合俄维侬幼嫩花蕾为材料，采用不同浓度秋水仙碱溶液处理幼嫩花蕾来得　

到染色体加倍的２　ｎ花粉。观察花粉母细胞减数分裂过程，探讨其减数分裂过程与花蕾大小的对　

应关系，确定诱导２　ｎ花粉的有效时期。结果表明：花蕾长度为１．０４２．４　ｃｍ时是２　ｎ花粉的有效　

诱导时期，以０．１　的秋水仙碱溶液连续注射处理３　ｄ，效果最佳，诱导率高达３３．２　。　

关键词：亚洲百合；减数分裂；２　ｎ花粉　

中图分类号：Ｓ　６８２．２　９文献标识码：Ａ文章编号：１００１—０００９（２０１０）０６—０１４４－－０４　

百合多倍体育种是种质创新的主要途径。在我国　

百合多倍体育种的工作多集中于无性阶段诱导体细胞　染色体加倍来获得多倍体，与通过有性阶段诱导２　ｎ配　

子途径相比缺少亲代配子体的同源重组，而减数分裂过　

程中则经常发生，２　ｎ配子被视为在杂交育种过程中获　得所期望性状渐渗最有希望的途径＿ｌ　］。因此利用２　ｎ　

配子有性多倍化途径培育多倍体不仅可提高杂种倍性，　而且可以传递杂合性和上位性，具有重要的育种价　

值Ⅲ。　

试验以亚洲百合俄维依幼嫩的花蕾为材料，在掌握　小孢子母细胞减数分裂过程的基础上，对秋水仙碱人工　

诱导花粉染色体加倍的有效处理时期、处理浓度及处理　

方式进行了研究，为百合的三倍体育种提供技术基础。　１材料与方法　

１．１试验材料　

亚洲百合俄维依（Ａｖｉｇｎｏｎ），沈阳农业大学植物园　种植。　１．２试验方法　

１．２．１花粉母细胞减数分裂过程与花蕾大小相关性的　

研究采用俄维侬的花药内含物涂抹制片，无须固定，取　材后直接压片，镜检并拍照。从长度为０．５　ｅｎｌ的花蕾开　

始取材，取至减数分裂结束后形成花粉粒的花蕾长度，　

按照花蕾大小分别进行染色压片。观察花粉母细胞所　

南京大学生命科学学院 朱琪璋 121140083

减数分裂的观察

121140083 朱琪璋

一实验目的

1通过对植物花粉母细胞的制片和观察，了解高等植物小孢子的形成过程以及减数分裂中染色体的变化情况

2进一步掌握细胞染色体制片的基本技能。

二实验原理

1减数分裂是一种特殊方式的细胞分裂，仅在配子形成过程中发生.

2减数分裂的特点是：连续进行两次分裂，而染色体只复制一次，结果形成4个子核，每个子核只含单倍体的染色体，即染色体数减少一半，所以叫做减少分裂。另外一个特点是前期特别长，而且形态和行为变化复杂，包括同源染色体的配对、交换与分离等。

3植物花粉形成过程：在植物花粉形成过程中，花药内的一些细胞分化成小孢子母细胞（2n），每个小孢子母细胞进行2次连续的细胞分裂（第一次减数分裂和第二次减数分裂）。每一个小孢子母细胞产生4个子细胞，每个子细胞就是1个小孢子。小孢子内的染色体数目是体细胞的一半（如下图）

三实验器材与材料

材料：蚕豆小花序

将新鲜采取的材料投入3：1乙醇冰醋酸固定液中固定3～24小时，再投入75%酒精中保存，若保存时间较久，可放在70%酒精一份，甘油一份的溶液中。

器材：镊子，解剖针，盖玻片，载玻片，显微镜，醋酸洋红染液，吸水纸。 南京大学生命科学学院 朱琪璋 121140083

四实验步骤

①自保存液中取出蚕豆幼小花序，水洗几次，用解剖针分开花蕾，按花蕾大小排在载玻片上。

②先取中等大小的花蕾，用解剖针取出花药，放在载玻片上。

③加一滴醋酸洋红放在花药上。初步镜检，看取材是否合适，若不合，调换合适的花蕾。

④用解剖针轻轻剥开花药，可在酒精灯上微微加热。染色20～30分钟。