以扬州地区生长的成年杉木为实验材料,通过采用数码相机拍摄、体视镜、扫描电镜以及半薄切片等方法,对杉木小孢子叶球发育、小孢子囊发育及其散粉规律进行详细观察.结果发现,10月中旬,杉木小孢子叶球形成并着生于新枝顶端.翌年3月中下旬,小孢子叶球成熟,进入散粉期,散粉首先从小孢子叶球基部开始依次向上部扩散.小孢子叶在孢子叶球主轴上螺旋排列,单个小孢子叶通常由3个小孢子囊组成,构成三角形.小孢子囊壁由1层表皮细胞、1～2层中间层细胞和1层绒毡层细胞组成,表皮细胞首先形成,并向内分化出2～3层细胞,分别分化形成中层和绒毡层,最后中层和绒毡层消失.杉木的小孢子囊通过开裂口控制其开裂,20℃室温下整个小孢子叶球散粉时间持续约18h,单个小孢子叶的散粉时间为8～10h.以上结果显示,杉木小孢子叶球的发育过程经历了体积增大、鳞片开张及散粉等阶段,这些形态和结构上的变化利于提高散粉效率,这说明杉木在长期的演化过程中,形成了许多有利于风媒传粉的结构特征.

具有孢子叶球的石松类始现于中泥盆世吉维特期,繁盛于晚泥盆世法门期,但其弗拉期化石记录较为缺乏.基于湖南长沙附近弗拉阶云麓宫组的材料,本文描述了三种石松类孢子叶球未定类型.其中一类孢子叶球具有独特的孢子叶形态和排列方式:其孢子叶呈交互假轮生排列,每轮四枚;叶片呈斜方形,顶端具线形叶尖.另两种石松类叶球未定类型分别以无柄的孢子叶和二分叉的叶球为特征.本文复原了第一类叶球的三维形态,就压型保存的石松类孢子叶球化石的埋藏学进行了讨论,并将所研究的三种石松类孢子叶球与相关植物进行对比,增进了对弗拉期石松类繁殖器官多样性的认识.

巾唇兰属是我国新记录属,近十余年来先后在我国南方发现了两种,包括在云南发现的新种——巾唇兰(Pennilabium yunnanense).利用解剖镜和石蜡切片技术观察了巾唇兰具有分类学意义的花形态特征和花粉团发育的胚胎学特征,结果如下.成熟花的合蕊柱短,无蕊柱足;花粉块由2个球形花粉团、粘盘和粘盘柄组成.在花药发育早期,花药原基分化出一对侧生并列药室;在小孢子母细胞时期,每个小孢子囊在两个药室相邻的内花药壁处分化出一段不贯穿药室的不育隔膜组织.在花药发育过程中,该隔膜组织逐渐被吸收降解,到花粉成熟时形成2个开口朝内的孔裂花粉团.发育成熟的花药壁共有4层,发育类型为单子叶型,绒毡层为单核、腺质型.在小孢子母细胞进入减数分裂阶段,表皮细胞变窄出现了降解,中层和绒毡层细胞也逐渐被吸收和降解;花药成熟时,花药壁仅剩下残缺的表皮和纤维状加厚明显的药室内壁.小孢子母细胞通过同时型胞质减数分裂形成小孢子四分体,其排列方式主要为正四面体形和左右对称,成熟花粉为2细胞型.本文从形态发育角度澄清了巾唇兰花粉团特征的描述,讨论了其花粉团发育特征的分类学意义,为兰科花药发育多样性提供了新资料.

为了解湿地松'松泰'小孢子叶球在发育过程形态是否有差异变化,明确其败育过程、败育方式及影响因素,为湿地松雄性不育品种利用和后期开展相关研究提供科学依据.该研究以'松泰's10败育系和s9可育系为材料,观察小孢子叶球形态发育变化,并对其小孢子叶球进行石蜡切片,在光学显微镜下观察小孢子发育过程.结果表明:s10败育系和s9可育系在小孢子母细胞减速分裂前无明显差异,小孢子叶球生长趋势也一致;四分体时期,s10小孢子细胞发育异常,小孢子叶球形态发育也出现异常,二者异常发育具有同步性;可育系从四分体到单核小孢子发育阶段的时间为5 d左右,而败育系持续发育长达20 d左右,持续时间为可育系的4倍.在此期间出现小孢子绒毡层细胞发育异常、降解缓慢,小孢子囊壁组织排列紊乱、降解延迟等现象,s10形成异常二核花粉,且无花粉散出.因此,推论s10小孢子败育的原因主要是小孢子囊壁细胞发育异常,其小孢子叶球形态异常,相对应的绒毡层在四分体时期发育异常,不能适时地分泌胼胝质酶来降解围绕着四分体的胼胝质壁,也不能适时地合成输送花粉形成所需能量物质,同时囊壁细胞出现降解延迟和层积,这一系列的异常变化导致不能形成正常四分体,从而使花粉败育.

以濒危植物崖柏(Thuja sutchuenensis Franch.)为对象,对其生殖物候、传粉机制进行观察,并采用石蜡切片法对其胚胎发育过程进行研究.结果显示:崖柏于8月分化出大、小孢子叶球,次年3月传粉,为花粉无气囊、具传粉滴、胚珠直立型传粉机制,球果于10月开裂;显微观察发现,传粉期花粉进入珠孔后,贮藏在珠心上方的贮粉室内,同时珠心组织中分化出孢原细胞,进入雌配子体发育阶段,5月中旬,花粉管开始萌发,6月初完成受精,进入胚胎发育阶段,10月初,胚胎发育成熟.研究表明崖柏从大、小孢子叶球形成至种子成熟的整个发育过程中均存在败育,而胚珠败育及雌配子体游离核时期至幼胚发育期间的败育是其生殖障碍的主要原因.本研究获得了崖柏生殖生物学的基础资料,为其人工繁育和制定保护策略提供了重要依据.

探讨东北红豆杉雌、雄球花发育期与内源激素含量变化的关系,结合东北红豆杉物候期观测,利用酶联免疫吸附法(ELISA)测定东北红豆杉雌、雄球花玉米素核苷(ZR)、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)及脱落酸(ABA)含量.结果表明:东北红豆杉雌、雄球花内源激素含量变化差异显著(P<0.05).雄球花散粉盛期,需要较高水平的ZR、IAA、GA、ABA,雌球花胚珠珠孔液滴出现盛期也需要相对较高水平的ZR、IAA、GA、ABA;雄球花在散粉末期及小孢子叶球脱落期,ZR、IAA、GA水平都相对较低,而ABA则在中等水平;雌球花子房膨大期,需有高水平的GA、ABA和低水平的ZR、IAA;ZR具有促雌作用.综合激素平衡学说认为,东北红豆杉雌球花胚珠珠孔液滴出现盛期,ZR/IAA略有增加,有利于授粉;雌球花子房膨大期,较低的ZR/GA和低的ZR/ABA能促进生殖生长.

该研究采用光学显微镜和扫描电镜,观察罗汉松雄球花、小孢子及其配子体发育过程的形态结构特征,以揭示罗汉松小孢子的发生和雄配子体的发育规律,为罗汉松的生殖和杂交组合提供胚胎学证据.结果发现:(1)罗汉松花芽于每年的7月开始分化,至次年5月花粉成熟散粉,雄球花由单生的卵圆形转为2～3个葇荑花序并生,小孢子叶螺旋状着生于圆柱状的花序轴上,每一小孢子叶远轴面基部并列着生2个小抱子囊.(2)小孢子囊壁发育过程中由外及里出现各由1层薄壁细胞组成的表皮、药室内壁、中层和绒毡层,至散粉前,后两者基本被分解吸收.(3)同一小孢子囊内的造孢细胞发育在时间上存在差异,小孢子母细胞减数分裂后形成的四分体有四面体型和十字交叉型两种排列方式,成熟的雄配子体包括生殖细胞和粉管细胞,发育过程中出现的第一和第二原叶细胞大部分被分解消失.(4)电镜下罗汉松花粉粒为典型的松花型花粉,两侧各具1个气囊,远极面具一萌发沟,花粉粒表面具纹理或皱褶.