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摘要：以长春密刺黄瓜为材料，采用石蜡切片法对黄瓜胚胎的发生发育过程进行了研究。解剖学观察表明：黄瓜从雌花显蕾到种子发育成熟需经历60d左右，其间雌配子体发育经历18～20d形成成熟蓼型胚囊，开花前10d进入单核胚囊期，开花前7d左右出现二核胚囊，开花前3d出现四核胚囊，开花前1～2d形成八核成熟胚囊。受精过程在授粉后第2～3天完成。胚胎的发育经历3个阶段，授粉后2～11d为原胚期，11～25d为胚器官剧烈分化期，25～40d为胚器官的进一步充实分化期。胚胎发育过程中胚乳被吸收，最终形成无胚乳种子。
关键词：黄瓜；雌配子体；胚胎发育
黄瓜(Cucumis sativus L.)是人们普遍喜爱、世界上广泛种植的蔬菜种类之一，具有较高的经济价值。因此，黄瓜新品种选育受到育种家的极大重视。涉及以胚胎研究为基础的育种技术包括：通过未受精子房培养进行单倍体育种，利用胚拯救进行远源杂交和种质保存，把握黄瓜开花授粉习性，提高种子产量等。摸清黄瓜雌配子体发生及胚胎发育规律，对以上问题的把握都是非常必要的。但以往的研究多集中于离体雌核及雄配子体，有关黄瓜雌配子与胚胎发育方面的研究甚少，笔者对黄瓜雌配子和胚胎发育进行了解剖学观察研究，旨在为黄瓜制种、大孢子单倍体培养、幼胚拯救提供参考依据。
1 材料与方法
以山东济南(山东省农业科学院蔬菜研究所)2007年春季拱棚栽培的长春密刺黄瓜为试材，从雌花现蕾开始每2d取样1次，12d后每天取样1次至开花，开花当天取未授粉子房、授粉子房，授粉后每4h取样1次，授粉24h后每天取样1次，连续6d，7d后每2d取样1次至花后第25天。每次取样5～10个，用FAA固定液固定，铁矾一苏木精染色，石蜡切片，厚度10～12μm。Olympus显微镜下观察黄瓜大孢子、胚胎发育过程，Canon数码相机照相。
2 结果与分析
2．1 大孢子发生和雌配子体的形成
雌配子体在珠被发育的同时，雌花开花前12d即可观察到胚囊母细胞经过2次减数分裂分别形成二分体和四分体，4个大孢子靠珠孔端的3个退化，远离珠孔或靠近合点端的1个大孢子进一步发育形成单核胚囊(图版A)。开花前7d左右可观察到单核胚囊第1次有丝分裂后形成2个核，它们分别移到珠孔端及合点端形成二核胚囊(图版B)。此时胚囊外围具多层细胞，细胞小而且排列紧密。开花前3～4d胚囊的二核各自第2次有丝分裂形成四核胚囊，此时在胚囊两极可见各有2个核(图版C)。开花前1～2d四核胚囊每个核再经历1次有丝分裂形成蓼型八核胚囊(图版D)。随着核分裂的进行，胚囊也显著扩大，此时胚囊形状变得规则，上细下粗，呈葫芦状，胚囊细胞小且紧密、清晰，珠孔端有3个细胞，中间1个较大为卵细胞，两边较小的为助细胞。合子端为3个细胞，即反足细胞。胚囊中部为含有2个极核的中央细胞(图版E)，此时形成的八核、七细胞构成1个成熟的胚囊。在黄瓜雌花开花前1～2d进行人工授粉试验，均能够正常结籽，从而进一步证明，黄瓜雌花开花前2d胚囊已发育成熟。
2．2 黄瓜胚胎的发育
前人曾报道黄瓜双受精过程在24～48h完成，授粉24h，2个极核融合后，转移到胚囊一侧以后，开始受精，本研究观察到授粉后24h卵细胞受精形成合子(图版F)，助细胞已退化，反足细胞正在退化，表明受精过程完成。受精后，合子进人休眠状态，在授粉以后第3天可见受精卵不均等分裂为2个细胞，即胚柄细胞和胚细胞(图版G)。在授粉后第5～6天观察显示胚柄细胞经多次横裂形成单列多细胞的胚柄，胚细胞经纵裂形成多细胞原胚(图版H)，珠被细胞分层排列紧密。授粉后第11天可观察到原胚经过各个方向的分裂，使胚体长大成球形，形成了完整的球形原胚(图版I)，此时胚囊腔变大，珠被细胞已呈疏松分散状。
从授粉以后第12天开始，球胚进入了胚组织器官的分化期，此时种皮已相当明显，球胚顶端两侧细胞分裂速度快，形成2个子叶突起，较钝圆，开展度也较大，球胚底部细胞形成胚根，使整个幼胚明显呈心脏形(图版J)。
授粉后15d的胚可明显看出2片子叶已经生长得很长，且肥厚，其长度已占整个种子长度的1/3，2片子叶中间已分化出生长锥的小突起(图版K)。生长锥细胞小，数目多而密集，同时胚根也得到进一步发育。授粉后20d胚的2片子叶细胞继续分裂，整个胚的长度已占整个种子长度的2/3．种皮2层致密的细胞非常清晰，2片子叶中间的生长点继续增大，叶原基分化，下方胚根已经形成。与15d的胚相比，2片子叶开展度减小，近似平行，子叶中脉已相当清晰，发现种胚充满了整个种子腔，各器官分化已基本完成。试验证明，授粉后25d黄瓜种子已具有发芽能力，说明了此阶段已分化完成。从授粉以后25d至种子成熟为胚的充实期，此阶段黄瓜胚胎在原有基础上进一步完善分化，同时进行营养物质的积累，各器官在量上进一步增加，到第40天基本完成。
2．3 黄瓜胚乳的发育
黄瓜授粉1d后，完成双受精过程，1个精子与2个极核结合形成初生胚乳(图版L)。但在随后的观察过程中，并未看到初生胚乳发育形成胚乳的过程，而是胚乳渐渐被发育着的胚所吸收，形成无胚乳种子，该结果与以往报道吻合。据前人观察，黄瓜受精胚乳核经3d分裂形成8～10个游离胚乳核，属于核型。
3 讨论与结论
据报道黄瓜雌核发育在离体培养的前6d即已开始，24d时形成胚状体，40d时形成成熟的胚状体，其离体培养材料为开花前1～2d未授粉子房。本试验结果表明开花前7d单核胚囊进行分裂，开花前1～2d形成八核胚囊，授粉后25d胚发育完成，第40天完成胚胎的完善分化，该结果与离体培养的发育进程十分相近，对于黄瓜制种、大孢子单倍体培养以及幼胚拯救等均有参考价值。
黄瓜雌配子体发育经历18～20d形成成熟蓼型胚囊，开花前10d进入单核胚囊期，花前7d左右出现二核胚囊，花前3d出现四核胚囊，花前1～2d形成八核成熟胚囊。授粉后第2～3天完成受精过程。胚胎的发育经历3个阶段，即开花后2～11d为原胚期，11～25d为胚器官剧烈分化期，25～40d为胚器官的进一步充实分化期。黄瓜从雌花显蕾到种子发育成熟共需经历60d左右。胚胎发育过程中胚乳被吸收．最终形成无胚乳种子。
参考文献
[1]苏华，金宝燕，任华中，黄瓜单倍体育种的研究进展[J]，农业工程学报，2005.21(增刊)：13-15。
[2]罗向东，戴亮芳，钱春桃，等，野黄瓜与栽培黄瓜种间杂种F1雌雄配子发生和发育的细胞学研究中国农业科学，2007，40(2)：338-344
[3]杜胜利，韩毅科，丛颖，等黄瓜离体雌核发育的过程及其早期生化变化研究，南开大学学报：自然科学版，2003，36(2)：27-30。
[4]袁高峰，汪俏梅，黄瓜雄花形成过程中心皮的发育，实验生物学报，2004，37(1)：63-66。
[5]Atamon D Galun E．A morphogenetic study of staminate,pistillate and hermaphroditic flowersin Cucumis sativus L[J]．Phytomor-phology,1960,10:110-115．
[6]许方，园艺植物胚胎学[M]，北京：农业出版社，1993：148-149
[7]南京农学院，植物学[M]上海：上海科学技术出版社，1978：185-193。
[8]陈建军，徐跃进，张栋梁，等白皮黄瓜雌雄配子败育的细胞彤态学观察，湖北农业科学，2006，45(3)：339-341。
关键词：黄瓜；雌配子体；胚胎发育
黄瓜(Cucumis sativus L.)是人们普遍喜爱、世界上广泛种植的蔬菜种类之一，具有较高的经济价值。因此，黄瓜新品种选育受到育种家的极大重视。涉及以胚胎研究为基础的育种技术包括：通过未受精子房培养进行单倍体育种，利用胚拯救进行远源杂交和种质保存，把握黄瓜开花授粉习性，提高种子产量等。摸清黄瓜雌配子体发生及胚胎发育规律，对以上问题的把握都是非常必要的。但以往的研究多集中于离体雌核及雄配子体，有关黄瓜雌配子与胚胎发育方面的研究甚少，笔者对黄瓜雌配子和胚胎发育进行了解剖学观察研究，旨在为黄瓜制种、大孢子单倍体培养、幼胚拯救提供参考依据。
1 材料与方法
以山东济南(山东省农业科学院蔬菜研究所)2007年春季拱棚栽培的长春密刺黄瓜为试材，从雌花现蕾开始每2d取样1次，12d后每天取样1次至开花，开花当天取未授粉子房、授粉子房，授粉后每4h取样1次，授粉24h后每天取样1次，连续6d，7d后每2d取样1次至花后第25天。每次取样5～10个，用FAA固定液固定，铁矾一苏木精染色，石蜡切片，厚度10～12μm。Olympus显微镜下观察黄瓜大孢子、胚胎发育过程，Canon数码相机照相。
2 结果与分析
2．1 大孢子发生和雌配子体的形成
雌配子体在珠被发育的同时，雌花开花前12d即可观察到胚囊母细胞经过2次减数分裂分别形成二分体和四分体，4个大孢子靠珠孔端的3个退化，远离珠孔或靠近合点端的1个大孢子进一步发育形成单核胚囊(图版A)。开花前7d左右可观察到单核胚囊第1次有丝分裂后形成2个核，它们分别移到珠孔端及合点端形成二核胚囊(图版B)。此时胚囊外围具多层细胞，细胞小而且排列紧密。开花前3～4d胚囊的二核各自第2次有丝分裂形成四核胚囊，此时在胚囊两极可见各有2个核(图版C)。开花前1～2d四核胚囊每个核再经历1次有丝分裂形成蓼型八核胚囊(图版D)。随着核分裂的进行，胚囊也显著扩大，此时胚囊形状变得规则，上细下粗，呈葫芦状，胚囊细胞小且紧密、清晰，珠孔端有3个细胞，中间1个较大为卵细胞，两边较小的为助细胞。合子端为3个细胞，即反足细胞。胚囊中部为含有2个极核的中央细胞(图版E)，此时形成的八核、七细胞构成1个成熟的胚囊。在黄瓜雌花开花前1～2d进行人工授粉试验，均能够正常结籽，从而进一步证明，黄瓜雌花开花前2d胚囊已发育成熟。
2．2 黄瓜胚胎的发育
前人曾报道黄瓜双受精过程在24～48h完成，授粉24h，2个极核融合后，转移到胚囊一侧以后，开始受精，本研究观察到授粉后24h卵细胞受精形成合子(图版F)，助细胞已退化，反足细胞正在退化，表明受精过程完成。受精后，合子进人休眠状态，在授粉以后第3天可见受精卵不均等分裂为2个细胞，即胚柄细胞和胚细胞(图版G)。在授粉后第5～6天观察显示胚柄细胞经多次横裂形成单列多细胞的胚柄，胚细胞经纵裂形成多细胞原胚(图版H)，珠被细胞分层排列紧密。授粉后第11天可观察到原胚经过各个方向的分裂，使胚体长大成球形，形成了完整的球形原胚(图版I)，此时胚囊腔变大，珠被细胞已呈疏松分散状。
从授粉以后第12天开始，球胚进入了胚组织器官的分化期，此时种皮已相当明显，球胚顶端两侧细胞分裂速度快，形成2个子叶突起，较钝圆，开展度也较大，球胚底部细胞形成胚根，使整个幼胚明显呈心脏形(图版J)。
授粉后15d的胚可明显看出2片子叶已经生长得很长，且肥厚，其长度已占整个种子长度的1/3，2片子叶中间已分化出生长锥的小突起(图版K)。生长锥细胞小，数目多而密集，同时胚根也得到进一步发育。授粉后20d胚的2片子叶细胞继续分裂，整个胚的长度已占整个种子长度的2/3．种皮2层致密的细胞非常清晰，2片子叶中间的生长点继续增大，叶原基分化，下方胚根已经形成。与15d的胚相比，2片子叶开展度减小，近似平行，子叶中脉已相当清晰，发现种胚充满了整个种子腔，各器官分化已基本完成。试验证明，授粉后25d黄瓜种子已具有发芽能力，说明了此阶段已分化完成。从授粉以后25d至种子成熟为胚的充实期，此阶段黄瓜胚胎在原有基础上进一步完善分化，同时进行营养物质的积累，各器官在量上进一步增加，到第40天基本完成。
2．3 黄瓜胚乳的发育
黄瓜授粉1d后，完成双受精过程，1个精子与2个极核结合形成初生胚乳(图版L)。但在随后的观察过程中，并未看到初生胚乳发育形成胚乳的过程，而是胚乳渐渐被发育着的胚所吸收，形成无胚乳种子，该结果与以往报道吻合。据前人观察，黄瓜受精胚乳核经3d分裂形成8～10个游离胚乳核，属于核型。
3 讨论与结论
据报道黄瓜雌核发育在离体培养的前6d即已开始，24d时形成胚状体，40d时形成成熟的胚状体，其离体培养材料为开花前1～2d未授粉子房。本试验结果表明开花前7d单核胚囊进行分裂，开花前1～2d形成八核胚囊，授粉后25d胚发育完成，第40天完成胚胎的完善分化，该结果与离体培养的发育进程十分相近，对于黄瓜制种、大孢子单倍体培养以及幼胚拯救等均有参考价值。
黄瓜雌配子体发育经历18～20d形成成熟蓼型胚囊，开花前10d进入单核胚囊期，花前7d左右出现二核胚囊，花前3d出现四核胚囊，花前1～2d形成八核成熟胚囊。授粉后第2～3天完成受精过程。胚胎的发育经历3个阶段，即开花后2～11d为原胚期，11～25d为胚器官剧烈分化期，25～40d为胚器官的进一步充实分化期。黄瓜从雌花显蕾到种子发育成熟共需经历60d左右。胚胎发育过程中胚乳被吸收．最终形成无胚乳种子。
参考文献
[1]苏华，金宝燕，任华中，黄瓜单倍体育种的研究进展[J]，农业工程学报，2005.21(增刊)：13-15。
[2]罗向东，戴亮芳，钱春桃，等，野黄瓜与栽培黄瓜种间杂种F1雌雄配子发生和发育的细胞学研究中国农业科学，2007，40(2)：338-344
[3]杜胜利，韩毅科，丛颖，等黄瓜离体雌核发育的过程及其早期生化变化研究，南开大学学报：自然科学版，2003，36(2)：27-30。
[4]袁高峰，汪俏梅，黄瓜雄花形成过程中心皮的发育，实验生物学报，2004，37(1)：63-66。
[5]Atamon D Galun E．A morphogenetic study of staminate,pistillate and hermaphroditic flowersin Cucumis sativus L[J]．Phytomor-phology,1960,10:110-115．
[6]许方，园艺植物胚胎学[M]，北京：农业出版社，1993：148-149
[7]南京农学院，植物学[M]上海：上海科学技术出版社，1978：185-193。
[8]陈建军，徐跃进，张栋梁，等白皮黄瓜雌雄配子败育的细胞彤态学观察，湖北农业科学，2006，45(3)：339-341。