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极危植物九龙山榧的大小孢子发生和雌雄配子体发育研究

冉钰岑 何芳 刘菊莲 郑子洪 郑伟成 胡江琴 金孝锋

冉钰岑, 何芳, 刘菊莲, 郑子洪, 郑伟成, 胡江琴, 金孝锋. 极危植物九龙山榧的大小孢子发生和雌雄配子体发育研究[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181
引用本文: 冉钰岑, 何芳, 刘菊莲, 郑子洪, 郑伟成, 胡江琴, 金孝锋. 极危植物九龙山榧的大小孢子发生和雌雄配子体发育研究[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181
RAN Yucen, HE Fang, LIU Julian, ZHENG Zihong, ZHENG Weicheng, HU Jiangqin, JIN Xiaofeng. Microsporogenesis, megasporogensis and development of male and female gametophytes of Torreya jiulongshanensis, a critically endangered plant[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181
Citation: RAN Yucen, HE Fang, LIU Julian, ZHENG Zihong, ZHENG Weicheng, HU Jiangqin, JIN Xiaofeng. Microsporogenesis, megasporogensis and development of male and female gametophytes of Torreya jiulongshanensis, a critically endangered plant[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181

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极危植物九龙山榧的大小孢子发生和雌雄配子体发育研究

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181
基金项目: 浙江省林业局资助项目(2017-2020);国际植物园保护联盟(BGCI)资助项目(GTC/2022/021);国家自然科学基金资助项目(32070218)
详细信息
    作者简介: 冉钰岑(ORCID: 0000-0003-1819-7561),从事珍稀濒危植物保护研究。E-mail: 2402318583@qq.com
    通信作者: 金孝锋(ORCID: 0000-0002-8195-6738),教授,博士,从事植物系统进化和生物多样性保护研究。E-mail: docxfjin@163.com
  • 中图分类号: S718.4

Microsporogenesis, megasporogensis and development of male and female gametophytes of Torreya jiulongshanensis, a critically endangered plant

  • 摘要:   目的  九龙山榧Torreya jiulongshanensis为浙江特有的古老孑遗植物,数量极少,为国家Ⅱ级重点保护野生植物,也被列为浙江省极小种群保护植物。系统观测九龙山榧大、小孢子的发生和雌、雄配子体的发育过程,有助于发现其配子是否发育异常及导致结籽率低下的原因。  方法  以九龙山榧模式产地的雌、雄植株为研究对象,通过定期观测和取样,采用石蜡切片法对其大、小孢子的发生,雌、雄配子体的发育过程进行切片、染色和观察。  结果  ①小孢子叶球于8月中旬分化,8月下旬分化形成次生造孢细胞,11月中旬形成小孢子母细胞,翌年2月下旬进入减数分裂期,3月中旬形成游离小孢子细胞,于3月末逐渐成熟;成熟花粉粒为双核,无气囊。小孢子囊的发育类型为基本型,孢质分裂方式为同时型,四分体有四面体形和左右对称形。②雄配子体从3月中下旬开始发生,到7月底形成精子,整个过程历时约4个月。③翌年3月下旬,大孢子叶球每个苞叶的叶腋基部直立着生2枚胚珠;大孢子母细胞于4月下旬经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ形成4个直列大孢子,5月中旬珠孔端的3个大孢子退化,合点端的大孢子最终发育成为雌配子体。④九龙山榧有2个单生型椭圆形的颈卵器,从传粉到受精历时约7个月。  结论  九龙山榧雌雄生殖系统发育的周期均较红豆杉科Taxaceae其他种更长,其冗长的生殖周期、复杂的生殖过程和雌性生殖系统发育明显滞后于雄性生殖系统,加之种群个体数量极度稀少(1雌株、2雄株)是造成结籽率低下、自然更新困难的主要原因。图3表1参34
  • 图  1  大、小孢子叶球(雌、雄球花)的发育

    Figure  1  Development of microstrobilus and macrostrobilus (male and female strobili)

    图  2  大孢子发生和雌配子体发育(含受精作用)

    Figure  2  Megasporogenesis and female gametophyte development (including fertilization)

    图  3  小孢子发生和雄配子体发育(含精子形成)

    Figure  3  Microsporogenesis and male gametophyte development (including spermatogenesis)

    表  1  九龙山榧的有性生殖过程

    Table  1.   Process of sexual reproduction in T. jiulongshanensis

    发育时期(年-月-日)小孢子和雄配子体发育大孢子和雌配子体发育
    2018-08-20 次生造孢细胞
    2018-11-15 小孢子母细胞形成
    2019-02-26—03-06 小孢子母细胞减数分裂期
    2019-03-12—03-16 四分体时期
    2019-03-16 小孢子从四分体中相互分离
    2019-03-19 单核靠边期
    2019-04-06 散粉与传粉 造孢组织
    2019-04-23 减数分裂Ⅱ后期
    2019-05-18 功能大孢子
    2019-05-30 管细胞、生殖细胞和不育细胞
    2019-06-06 游离核时期
    2019-06-24 管核与不育核即将消失
    2019-07-27 精原细胞分裂形成两个大小相同的精细胞
    2019-08-11 细胞化阶段
    2019-09-22 颈卵器母细胞
    2019-09-22—11-29 颈卵器阶段
    2019-11-29 受精
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-02-27
  • 录用日期:  2022-05-31
  • 修回日期:  2022-05-28

极危植物九龙山榧的大小孢子发生和雌雄配子体发育研究

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181
    基金项目:  浙江省林业局资助项目(2017-2020);国际植物园保护联盟(BGCI)资助项目(GTC/2022/021);国家自然科学基金资助项目(32070218)
    作者简介:

    冉钰岑(ORCID: 0000-0003-1819-7561),从事珍稀濒危植物保护研究。E-mail: 2402318583@qq.com

    通信作者: 金孝锋(ORCID: 0000-0002-8195-6738),教授,博士,从事植物系统进化和生物多样性保护研究。E-mail: docxfjin@163.com
  • 中图分类号: S718.4

摘要:   目的  九龙山榧Torreya jiulongshanensis为浙江特有的古老孑遗植物,数量极少,为国家Ⅱ级重点保护野生植物,也被列为浙江省极小种群保护植物。系统观测九龙山榧大、小孢子的发生和雌、雄配子体的发育过程,有助于发现其配子是否发育异常及导致结籽率低下的原因。  方法  以九龙山榧模式产地的雌、雄植株为研究对象,通过定期观测和取样,采用石蜡切片法对其大、小孢子的发生,雌、雄配子体的发育过程进行切片、染色和观察。  结果  ①小孢子叶球于8月中旬分化,8月下旬分化形成次生造孢细胞,11月中旬形成小孢子母细胞,翌年2月下旬进入减数分裂期,3月中旬形成游离小孢子细胞,于3月末逐渐成熟;成熟花粉粒为双核,无气囊。小孢子囊的发育类型为基本型,孢质分裂方式为同时型,四分体有四面体形和左右对称形。②雄配子体从3月中下旬开始发生,到7月底形成精子,整个过程历时约4个月。③翌年3月下旬,大孢子叶球每个苞叶的叶腋基部直立着生2枚胚珠;大孢子母细胞于4月下旬经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ形成4个直列大孢子,5月中旬珠孔端的3个大孢子退化,合点端的大孢子最终发育成为雌配子体。④九龙山榧有2个单生型椭圆形的颈卵器,从传粉到受精历时约7个月。  结论  九龙山榧雌雄生殖系统发育的周期均较红豆杉科Taxaceae其他种更长,其冗长的生殖周期、复杂的生殖过程和雌性生殖系统发育明显滞后于雄性生殖系统,加之种群个体数量极度稀少(1雌株、2雄株)是造成结籽率低下、自然更新困难的主要原因。图3表1参34

English Abstract

冉钰岑, 何芳, 刘菊莲, 郑子洪, 郑伟成, 胡江琴, 金孝锋. 极危植物九龙山榧的大小孢子发生和雌雄配子体发育研究[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181
引用本文: 冉钰岑, 何芳, 刘菊莲, 郑子洪, 郑伟成, 胡江琴, 金孝锋. 极危植物九龙山榧的大小孢子发生和雌雄配子体发育研究[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181
RAN Yucen, HE Fang, LIU Julian, ZHENG Zihong, ZHENG Weicheng, HU Jiangqin, JIN Xiaofeng. Microsporogenesis, megasporogensis and development of male and female gametophytes of Torreya jiulongshanensis, a critically endangered plant[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181
Citation: RAN Yucen, HE Fang, LIU Julian, ZHENG Zihong, ZHENG Weicheng, HU Jiangqin, JIN Xiaofeng. Microsporogenesis, megasporogensis and development of male and female gametophytes of Torreya jiulongshanensis, a critically endangered plant[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220181

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