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实验十七 植物胚的发育
作者:生科院植…    文章来源:西北农林科技大学    点击数:7121    更新时间:2010/7/13
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一、目的和要求


    1.掌握双受精过程及其产物。

    2.了解单、双子叶植物胚和胚乳的形成过程。

二、仪器和材料

    显微镜,载玻片,5%KOH溶液,吸水纸;小麦双受精过程切片,葡萄双受精过程切片,荠菜不同发育时期的幼小角果纵切片,小麦胚不同发育时期的切片。

三、实验内容和方法

    (一)双受精过程

    发育成熟的雌、雄配子体结合形成合子称为受精。发育成熟的雄配子体(花粉粒)从花粉囊中释放出来,落到雌蕊柱头上,经过柱头识别,花粉粒开始萌发形成花粉管。二细胞花粉粒中的生殖细胞开始分裂形成两个精细胞。不管是二细胞花粉粒还是三细胞花粉粒,花粉萌发后,在花粉管中都具有一个营养细胞和两个精细胞(图3—44)。


图3—44花纵切(示传粉与受精)
1.花药; 2.花粉囊; 3.反足细胞; 4.中央细胞(极核); 5.内珠被; 6.外珠被; 7.珠心; 8.卵细胞; 9.助细胞; 10.萌芽的花粉; 11.花药; 12.花丝; 13.雄蕊; 14.柱头; 15.花柱; 16.子房; 17.雌蕊; 18.珠孔; 19.珠柄; 20.花被基部; 21.蜜腺; 22.花托

    随着花粉管向胚囊延伸,营养细胞和精细胞也向胚囊前进。花粉管进入胚珠的位置随植物不同而不同,大部分植物花粉管从珠孔端进入胚囊,称为珠孔受精;有些植物(如榆、胡桃等)花粉管从合点端进入胚囊,称为合点受精;有些植物(如南瓜等)花粉管从中部进入胚囊称为中部受精。花粉管进入胚囊后,释放出营养细胞和两个精细胞,其中一个精细胞与卵细胞结合,形成受精卵,另一个精细胞与中央细胞中的极核结合,形成初生胚乳核,这种受精方式称为双受精。

    取小麦双受精过程切片、葡萄双受精过程切片,选择精、卵结合,精子与二极核正在受精的切片观察。注意葡萄珠心的成熟胚囊具有卵器及二极核或次生核的特点,小麦珠心的成熟胚囊具有卵器、二极核和多个反足细胞。

    (二)双子叶植物胚和胚乳的发育

    1.荠菜不同发育时期的幼小角果纵切片观察:

    取荠菜不同发育时期的幼小角果纵切片置低倍显微镜下观察,可见胚珠珠心内的胚囊中,有处在不同发育时期的胚和胚乳。

    双子叶植物胚的发育一般具有以下几个阶段:原胚时期——心形胚时期——鱼雷胚时期——成熟胚时期(图3—45)。

    (1)原胚时期:从受精卵开始,首先受精卵有丝分裂成两个细胞(一个基细胞、一个顶细胞),此时称为二细胞胚。顶细胞继续分裂形成球形,基细胞分裂形成柄。胚囊近珠孔端,可见有一列7~8个细胞组成的胚柄,胚柄顶端是球形胚体。胚囊周围有许多游离核,游离核在胚周围较多。

    (2)心形胚时期:球形胚顶端两侧生长较快,形成两个子叶突起,使胚体呈心形。此时游离核已逐渐形成胚乳细胞。

    (3)鱼雷形胚时期:整个胚体进一步伸长,分化出胚芽、胚根和胚轴,由于下胚轴和子叶迅速伸长,胚体呈鱼雷形,胚柄逐渐退化,此时胚囊中胚乳已减少,将来发育成无胚乳种子。

    (4)成熟胚(马蹄形胚)时期:胚因子叶弯曲呈马蹄形占满整个胚囊,胚柄已基本消失,胚乳和珠心组织也几乎全被胚吸收,珠被发育成种皮。


图3—45荠菜胚的发育
A.合子分裂,形成一个顶细胞和一个基细胞; B~E. 基细胞发育为胚柄,顶细胞经多次分裂形成球形胚体;
F~G.胚继续发育; H.胚在胚珠中发育,心形胚体形成; I.胚和种子初步形成,胚乳消失。

    2.观察活体荠菜不同发育时期的胚

    (1)取洁净的载玻片,在上面滴一滴5%KOH溶液。

    (2)用镊子从子房中取出胚珠,放入KOH溶液中。

    (3)盖上盖玻片,用大拇指轻轻挤压盖玻片,使胚从胚珠中压出。注意不要让KOH溶液溢出,如有溢出,要用吸水纸吸去,否则会腐蚀镜头。

    (4)先将制片置于低倍镜下观察,可见发育中的胚。再放在高倍镜下,观察不同发育时期的荠菜胚。
制片时每个学生可选择不同发育时期的材料,交换着看不同发育时期的胚。

    (三)单子叶植物胚和胚乳的发育


图3—46 小麦胚的发育
A~F. 小麦胚初期发育的纵切片, 示发育各期; G~L.小麦胚发育过程图解. 1.胚细胞; 2.胚柄细胞; 3.胚; 4.子叶发育早期; 5.子叶(盾片); 6.胚芽鞘; 7.第一营养叶; 8.胚芽生长锥; 9.胚根; 10.胚根鞘; 11.外子叶

    取小麦子房纵切片,先用低倍镜后用高倍镜观察,可以看到二细胞原胚、棒胚状、梨形胚、凹沟期胚等,同时,可以看到初生胚乳核分裂形成游离核胚乳,游离核发育为胚乳细胞的过程(图3—46)。

    小麦合子的第一次分裂,常是倾斜的横分裂,形成一个顶细胞和一个基细胞,接着它们各自再分裂一次,形成四个细胞的原胚。四个细胞又不断从不同方向进行分裂,增大胚的体积,形成基部稍长的梨形胚。此后,在胚中上部一侧出现一个凹沟,凹沟以上部分将来形成盾片的主要部分和胚芽鞘的大部分,凹沟处,即胚中间部分,将来形成胚芽鞘的其余部分和胚芽、胚轴、外胚叶,凹沟的基部形成盾片的下部。

    极核受精后发育形成初生胚乳核,初生胚乳核经过短暂休眠即进行第一次分裂,胚乳的发育总是早于胚的发育,为幼胚的发育创造条件。小麦胚乳初生胚乳核的分裂不伴随细胞壁的形成,各个胚乳核呈游离状态分布在胚囊中,待发育到一定阶段,胚囊最外面的胚乳核之间先出现细胞壁,此后由外向内逐渐形成胚乳细胞。

四、课堂作业

    1.绘荠菜胚发育过程中几个时期的结构简图,并注明各部分名称。

    2.绘小麦胚体结构图,并注明各部分名称。

五、思考题

    1.简述被子植物双受精过程及其产物。

    2.双子叶植物胚和胚乳是怎样发育的?

    3.单子叶植物胚和胚乳是怎样发育的?

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