南方紅豆杉小孢子發育的研究

鄒恬靜，沈謹花，齊蕊，費永俊 （長江大學園藝園林學院，湖北 荊州 434025）

紅豆杉屬 （Taxus）植物集觀賞、藥用和材用于一體。我國有4種1變種[1]，即東北紅豆杉 （T.cuspidata）、西藏紅豆杉 （T.wallichian）、云南紅豆杉 （T.yunnanensis）、紅豆杉 （T.chinensis）和南方紅豆杉 （T.chinensis var.mairei）。其中南方紅豆杉為我國特有樹種紅豆杉的變種，是我國珍貴的植物資源，主要分布于華東、中南、西南以及陜西、甘肅、臺灣等地[2]。南方紅豆杉因含有高活性抗癌物質紫杉醇及其他藥用活性物質而深受醫藥界和商業界的高度重視，也因此遭受掠奪性的開發。由于南方紅豆杉自然繁殖更新能力的局限性使得該物種現存數量越來越少，目前已處于瀕危狀態，1999年被國務院批準其為國家一級重點保護野生植物。南方紅豆杉雌雄異株，風媒傳粉，自然居群散生異齡，花期雄早雌晚，致使傳粉受精過程受阻，自然結實率低，加上種子具有深休眠的特點 （自然條件下需經2冬1夏才能萌發），其自然種群更新困難，物種處于極度瀕危的狀態[3]。

本研究對南方紅豆杉小孢子的發生和發育進行了初步觀察，以期從生殖生態學方面為南方紅豆杉的保護提供理論指導，為進一步開發利用研究奠定基礎。

1 材料與方法

南方紅豆杉小孢子葉球采自湖北省荊州市行署大院院內自然生長的成年南方紅豆杉植株。從2012年9月15日到翌年的2月15日，每10～15日采1次小孢子葉球。

將采回的小孢子葉球在解剖鏡下剝去革質芽鱗后用FAA固定液固定，按常規的石蠟切片技術包埋，用Laica切片機連續切片，切片厚度8μm。用1%番紅—0.1%固綠對染顯示其細胞結構[4]，加拿大樹膠封片后在Laica DME顯微鏡觀察拍照。

2 結果與分析

觀察結果顯示：在湖北荊州，南方紅豆杉于6月底形成小孢子葉球原基，一般長在一年生的嫩枝上，從葉腋中生出。小孢子母細胞在11月下旬開始進行第一次減數分裂，形成二分體 （圖1e）；在12月底時進行第二次減數分裂，形成四分體 （圖1f）；翌年1月中旬四分體解體后形成單核小孢子，至2月中旬發育為成熟花粉粒，花粉粒無氣囊，小孢子葉軸伸長，將成熟的小孢子囊推出，南方紅豆杉進入散粉期。南方紅豆杉是典型的風媒植物，小而輕的花粉在風力作用下長距離傳播，最終被胚珠頂端的傳粉滴捕捉進入胚珠[5]。花粉進入胚珠后在珠心上方萌發，形成花粉管[6－7]，使其內部的精子與頸卵器結合形成受精卵。

圖1 南方紅豆杉小孢子葉球和小孢子的發生

3 討論與小結

本研究結果表明，在湖北荊州，南方紅豆杉小孢子葉球從6月底開始分化，小孢子母細胞在11月中旬形成，經過2次減數分裂后于12月底形成四分體，翌年1月中旬四分體解體后形成單核小孢子，翌年2月中旬發育為成熟花粉粒后開始散粉。而在云南省祿豐縣，云南紅豆杉 （T.yunnanensis）小孢子葉球從6月底開始分化，小孢子11月形成，到下一年3月散粉[8]；在加拿大的維多利亞島，太平洋紅豆杉 （T.brevifolia）小孢子10月形成，到下一年3月或4月散粉[9]；在美國的賓夕法尼亞州，密西根州及伊利諾斯州，加拿大紅豆杉 （T.canadensis）的小孢子10月形成，到下一年4月成熟[10－11]；在英國倫敦，歐洲紅豆杉 （T.baccata）的小孢子葉球發育開始于8月，小孢子在下一年2月成熟[10，12]。這些同屬植物小孢子發育時間的差異可能是適應當地氣候的結果，其中南方紅豆杉與云南紅豆杉的小孢子發育時間差異最小。南方紅豆杉從小孢子葉球的分化到小孢子形成歷時6個月，而云南紅豆杉小孢子的這一時期則經歷了5個月，比前者的時間短；南方紅豆杉小孢子到精子形成歷時2個月，而云南紅豆杉小孢子的這一時期卻歷時3個多月，比前者時間長。小孢子母細胞經2次減數分裂形成四分體，四分體處于同一平面上，這與已報道的紅豆杉屬植物的小孢子四分體類型相同[10，12－13]。

[1]茹文明.瀕危植物南方紅豆杉生態學研究 [D].太原：山西大學.2006.

[2]李先琨，向悟生，蘇宗明.南方紅豆杉無性系種群結構和動態研究 [J].應用生態學報，2004，15（2）：177-180.

[3]費永俊，劉志雄，王祥，等.南方紅豆杉響應不同傳粉式樣的結實表現 [J].西北植物學報，2005，25（3）：478-483.

[4]李利平，李爭艷，王玉兵，等.香果樹花及胚胎發育的細胞學研究 [J].植物研究，2012，32（6）：646-650.

[5]邢樹平，陳祖鏗，胡玉熹，等.紅豆杉的胚珠發育、傳粉滴形成和傳粉過程 [J].植物學報，2000，42（2）：126-132.

[6]Xing S P，Chen Z K，Hu Y X，et al.Ovule development formation of pollination drop and pollination process in Taxus chinensis（Taxaceae）[J].Acta Botanica Sinica，2000，42：126-132.

[7]曹志勇，邵芬娟，劉亞娟，等.杜松小孢子的發生和雄配子體的發育 [J].林業科學，2009，45（3）：74-78.

[8]王兵益.云南紅豆杉生殖生態學研究 [D].北京：中國林業科學院，2008.

[9]Anderson E D，Owens J.Microsporogenesis，Pollination，Pollen Germination and Male Gametophyte Development in Taxus brevifolia [J].Ann Bot，2000，86：1033-1042.

[10]Dupler A W.Staminate strobilus of Taxus canadensis [J].Botanical Gazette，1919，68：345-366.

[11]Dupler A W.The gametophytes of Taxus chinensis Marsh [J].Botanical Gazette，1917，64：115-136.

[12]Pennell R I，Bell P R.Microsporogenesis in Taxus baccata L：the development of the archaesporium [J].Annals of Botany，1985，56：415-427.

[13]Wang B Y，Su J R，Fernando D D，et al..Development of the male reproductive structures in Taxus yunnanensis [J].Plant Syst Evol，2008，276：51-58.