钙是植物生长发育过程中的必需元素，具有许多重要的生理功能。高等植物的有性生殖是一个复杂的发育过程，包括一系列连续的发育事态。过去有关钙在有性生殖过程中的作用的研究主要集中于开花前后胚珠中的钙与花粉管定向生长的关系和钙在受精过程中的作用方面，而对于花药发育过程中以及雌配子体发育早期的钙分布及功能的研究很缺乏。本实验采用焦锑酸盐沉淀法，以莴苣(Lactuca sativa L．)为实验材料，系统地研究了有性生殖过程中钙的分布动态及功能，得出以下结果： 1．在花药发育过程中，小孢子母细胞和四分体内的钙很少。刚从四分体中游离出来的小孢子内的钙仍然很少，但外壁表面分布许多的钙颗粒。随着小孢子的继续发育，花粉壁形成外壁和内壁两层，这时小孢子内的钙明显增加，细胞质和核中均分布一些钙颗粒，花粉外壁中聚集许多的钙颗粒。当小孢子细胞质中出现一些小液泡时，细胞质基质和核中的钙稍有减少。随着大液泡的形成，小孢子胞基质和核中的钙变得很少，大液泡中聚集许多的钙颗粒。在液泡消失后的二胞花粉及成熟花粉胞内的钙变得很少，但花粉外壁积累丰富的钙颗粒。这表明钙与小孢子液泡的形成有关，大液泡形成后其中的钙可能起渗透调节作用。花粉发育过程中胞内的钙变得很少，花粉表面积累许多的钙颗粒，钙的这种策略分布与花粉的正常发育有关，积累在成熟花粉表面的钙可能用于花粉将来的萌发。 小孢子母细胞时期绒毡层细胞内的钙很少，到了四分体时期细胞开始呈退化状和细胞内的钙明显增多，同时药室基质中分布许多细小的钙颗粒。小孢子发育早期绒毡层细胞进一步退化和细胞内的钙又有所增多，药室基质内的钙也随着增多。到了小孢子发育晚期绒毡层细胞脱离药壁形成周原质团移动到药室内。表明钙与绒毡层细胞退化密切相关，绒毡层细胞在退化过程中可能通过药室基质将钙和营养物质定向地运往花粉。 2．在大孢子发生过程中，大孢子母细胞减数分裂后形成的四分体只有合点端大孢子为功能大孢子，其余三个均为无功能大孢子，它们在发育过程中由珠孔端大孢子开始相继退化。未退化大孢子内分布许多的钙颗粒，即将退化大孢子中的钙变得很少，大孢子退化后细胞中又积累许多的钙。表明钙与无功能大孢子退化密切相关，细胞中的钙浓度低时启动大孢子发生退化，细胞中的钙较高时则保持大孢子的继续发育。大孢子退化后很可能是由于质膜的崩溃使钙又回流到退化细胞中，在细胞中重新积累较多的钙颗粒。 在游离核胚囊时期，随着胚囊胞质液泡体积的增大，胞基质和游离核中的钙变得很少，液泡中聚集丰富的絮状钙沉淀。这表明钙与胚囊液泡体积增大有关，大液泡形成后其中的钙可能起渗透调节的作用。 在胚囊细胞发育过程中，助细胞中的钙逐渐增多，到了开花前一天助细胞珠孔端细胞壁加厚形成丝状器，其中聚集大量的钙颗粒，为吸引花粉管进摘要入做好准备。刚形成的卵细胞的钙很少，随后细胞内的钙增多，在细胞大液泡形成后极性建立后又将钙排出，细胞内的钙变得很少，以利于卵细胞的正常发育。中央细胞形成之初细胞内的钙很少，随后细胞内的钙明显增多，到了开花前一天细胞质和次生核中分布许多的钙，它们可能参与中央细胞的受精作用。 3.授粉前后柱头接受面乳突细胞壁分布许多的钙颗粒，非接受面细胞壁的钙很少。柱头接受面丰富的钙有利于落在柱头上的花粉萌发。授粉前花柱上端至下端的引导组织和薄壁组织中已呈现出了明显的钙递增的梯度分布特征。授粉后，花粉管穿过柱头表面的乳突细胞壁，在花柱引导组织的胞间隙中生长。这时，花柱引导组织中的钙明显增加，钙梯度分布现象也更加明显。同时薄壁组织中的钙颗粒减少。花柱中钙的这种时空分布表明，当没有花粉管存在时，引导组织中不需要钙，钙主要贮藏在薄壁组织中。当授粉后有花粉管生长时，薄壁组织向引导组织中转移钙使后者的钙增加，以满足生长的花粉管所需。另一方面，授粉前后花柱各组织中均存在由上至下递增的明显的梯度分布，这可能对花粉管的定向生长具有引导作用。 4.受精前的卵细胞的钙很少且主要聚集在细胞核中，卵细胞受精后细胞中的钙明显增多，珠孔端大液泡中分布丰富的絮状钙，核质中出现一些大的钙颗粒。合子第一次分裂后形成的二胞原胚细胞中的钙明显减少。合子经过几次分裂后形成的原胚细胞中的钙变得更少。这表明钙在启动和完成合子第一次分裂中起重要作用，在此后的胚胎发育初期中，原胚细胞的代谢活性旺盛，细胞内保持低的钙水平。 两个助细胞在授粉前的钙分布相似。授粉后lh一个助细胞就呈现出退化状和细胞中的钙明显增多，另一个宿存助细胞中的钙分布与授粉前相似。在去雄但保持ld不授粉的花中，两个助细胞形态结构都完好和钙分布也没显示变化。再次证明助细胞的退化是由花粉管引起的，进一步明确是花粉管引起一个助细胞中钙含量剧增进而导致了助细胞退化。 受精前的中央细胞的钙主要聚集在次生核中。中央细胞受精后细胞中的钙增加。中央细胞受精过程中钙的增加可能对启动初生胚乳核的迅速分裂起作用。在随后的胚乳发育过程中，细胞