开口箭(Tupistra chinensis Baker),百合科(Liliaceae)开口箭属(Tupistra)多年生草本植物,生于海拔1200-1400m的林下阴湿处、溪边或路旁。全球约20余种,主要分布于亚洲,我国约12种。目前有关开口箭的研究内容主要集中在根、茎、叶的组织学、花粉形态学、细胞染色体核型、生药学、化学成分及药理作用等方面,有关开口箭生殖生物学方面的研究内容较少。本论文通过对开口箭生殖生物学特征进行研究,其结果可为该种植物的繁殖提供科学依据。本研究的主要内容包括以下几个方面:通过观察、计算、测量等方法,了解其繁育系统、花粉活力及柱头可授性等相关内容;利用形态学观察法、常规石蜡切片法及组织化学染色法等,对其花及果实的发育过程进行详细的研究,了解开口箭胚胎发育的特征;应用荧光显微镜技术,对花药发育过程中胼胝质体及花粉壁物质积累进行观察;利用扫描电镜技术,对成熟花粉的结构进行观察;通过观察及测量,了解其无性繁殖的基本特征。研究结果如下:1.传粉生物学特征开口箭的花芽从每年的8月下旬开始分化,直至第二年的3月底开花,盛花期为4月。每个穗状花序有20-30朵单花,开花时间持续15-20d,单花开花时间4-5d。花被片6枚,绿色或黄绿色,雄蕊6枚,花药卵形,花粉淡黄色,附着于花粉囊上,子房近球形,柱头3裂。通过对开口箭杂交指数(OCI)进行分析,发现其繁育系统为专性异交。通过对花粉-胚珠比(P/O)进行分析,发现其繁育系统为部分自交亲和,异交,需要必要传粉者。自然环境下,开口箭能够正常形成果实和种子,且结实率较高;移栽回校园的开口箭可正常开花,雌雄配子体发育正常,但不能结实,基本可以判断开口箭繁育系统为异交。开口箭花粉在开花期间活力较高。其柱头可授性在开花1周内较强,一周后逐渐变弱,直至柱头萎缩。2.花药发育特征开口箭花药4室,完全分化时花药壁由表皮(1层)、药室内壁(1层)、中层(2-3层)及绒毡层(1层)组成,成熟花粉时期,绒毡层、中层已退化,药室内壁的径向壁形成带状的纤维层加厚。绒毡层发育类型为分泌型,花药壁的发育类型为基本型。3.小孢子发生及雄配子体形成小孢子母细胞减数分裂为连续型的分裂方式;成熟花粉为2-细胞型;电镜下观察,成熟花粉呈椭圆形,具单萌发沟,有明显的网纹雕饰。高碘酸-shiff试剂(pas)染色发现,在小孢子减数分裂时期,整个花药中多糖类物质的积累很少,随着花药的发育,花药壁层中的多糖类物质不断增加,单细胞花粉中多糖类物质也有一定的积累,2-细胞花粉时期,花药壁层及花粉粒中存在的多糖类物质较丰富。4.大孢子发生及雌配子体形成开口箭子房3室,每室胚珠2枚,共6枚,胚珠倒生,双珠被,薄珠心。在胚珠原基顶端一层珠心细胞下方分化产生的雌性孢原细胞直接分化成大孢子母细胞,大孢子母细胞经一次减数分裂形成二分体,位于合点端的二分体细胞进行减数分裂形成2个子细胞,由此发育为2-核胚囊,而位于珠孔端的二分体细胞退化。2-核胚囊再经过两次有丝分裂,依次形成4-核胚囊、8-核胚囊、成熟胚囊。在成熟胚囊中,卵细胞和2个助细胞在珠孔端形成卵器,上下极核融合形成中央细胞,合点端3个反足细胞退化较早。开口箭胚囊发育类型为双孢子葱型。5.胚及胚乳的发育开口箭为珠孔端受精。2枚精子进入胚囊后进行双受精,精卵结合而成的合子分裂产生基细胞和顶细胞,基细胞经几次分裂形成胚柄,顶细胞经多次分裂形成球状胚。在球形胚的顶部,两侧细胞分裂不均衡,一侧分裂较快,逐渐形成一片很大的子叶,并向幼胚顶端和另外一侧包围;而相对一侧的胚体细胞分裂很少,不形成第二片子叶。随着第一片子叶的继续生长,子叶逐渐将幼胚顶端包裹,形成棒状胚。开口箭胚的发育类型为单子叶植物胚的发育方式。通过pas反应染色,发现在球形胚胚柄处有较为丰富的淀粉粒积累。开口箭胚乳发育类型为沼生目型。受精完成后,初生胚乳核分裂形成2个胚乳细胞,分别移向胚囊的两端,形成珠孔端和合点端的2个室。经有丝分裂,珠孔端室的1个细胞产生大量的游离胚乳核,游离胚乳核细胞化形成胚乳细胞;合点端室的胚乳细胞进行少数几次核分裂,种子成熟时不形成胚乳细胞。6.种子的萌发开口箭成熟果实中种子多为1-3颗。种子具有后熟现象,自然环境中萌发困难,萌发率较低。室内干燥条件下种子会失去活力,不能正常萌发;在湿沙中保藏的种子发芽率较高,可达83.5﹪,已萌发种子成苗率在95﹪以上。种子萌发时,胚根先行突出种皮伸出,胚芽稍后出土,长出一片真叶,而种子的胚乳和子叶仍留于土中,萌发方式为子叶留土型。7.无性繁殖的基本特征自然条件下开口箭以无性繁殖(克隆生长)为主,其地下根茎上可生长出横走的匍匐根茎,地下匍匐根茎的顶端可伸出土面形成新的植株。此外,在开口箭地上茎靠近地面的茎节处也可产生营养芽,由此发育为一新的地上分支,在此分支的基部产生不定根并深入土壤中。根据器官克隆起源进行划分,开口箭属于根状茎型;根据克隆器官分枝不同,其属于合轴型;根据同一克隆的分株离散划分,其属于密集型;根据连接克隆分株的横生结构,其属于长寿命间隔子型;根据分株的生长是否具有有限性,其属于无限生长型。