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仙湖苏铁(Cycas fairylakia D.Y. Wang)是国家一级保护植物,濒临灭绝。开展保护生物学研究,尤其是生殖生物学研究,对挽救仙湖苏铁非常必要。因此,本项目研究了仙湖苏铁小孢子发生,尤其是减数分裂过程中,母细胞的胞质分裂类型以及大孢子发生发育过程,为苏铁属分类提供了胚胎学新证据,为保护仙湖苏铁提供了新数据。
本文利用石蜡切片法、半薄切片法、组织化学方法,结合DAPI及苯胺蓝荧光染色以及扫描电镜技术,观察了仙湖苏铁的小孢子发生过程,初步观察了大孢子的发生发育过程。
仙湖苏铁小孢子叶球2月中旬开始萌动,小孢子囊着生在小孢子叶远轴面,每片小孢子叶上着生的小孢子囊数目约500个,且2~6个成囊群着生。小孢子囊为厚囊性发育,起源于小孢子叶原基表皮细胞下面分化出来的孢原细胞,小孢子囊壁由7~8层细胞组成,包括表皮、5~6层中层及绒毡层。绒毡层起源于成熟造孢组织的最外围细胞,细胞的退化形式为腺质型。3月中下旬,小孢子母细胞进入减数分裂Ⅰ,减数分裂Ⅰ结束后,淀粉粒的积累达到最高峰。3月下旬形成四分体。小孢子母细胞减数分裂过程中的胞质分裂为同时型,这与苏铁属的越南篦齿苏铁、海南苏铁和德保苏铁等是一致的,说明苏铁属作为一个属,具有一定的稳定性。4月上旬,小孢子经过连续的2次有丝分裂,形成3细胞的成熟花粉粒。花粉粒进一步发育,至4月中旬开始散粉。扫描电镜下,花粉极面观为椭圆形,外壁具网状雕纹;赤道面观为船型,具远极单沟,沟内具突起,沟两端具皱纹。仙湖苏铁与苏铁属其他苏铁存在许多共性,又具有独特属性,支持仙湖苏铁是一个自然种的观点。
仙湖苏铁大孢子叶球3月上旬开始萌动,胚珠直生,珠柄不明显,胚珠着生在大孢子叶下端叶轴的两侧,通常(2)4~6枚,以5枚居多,成熟的胚珠由珠被、珠孔、珠心喙、珠心组织及其包围的雌配子体组成。游离核时期持续近两个月,当游离核达到一定数量后,在雌配子体的下端开始形成细胞壁,将游离核分隔成细胞,最后形成细胞的雌配子体,雌配子体发育的营养物质来源于营养套层。