南方红豆杉小孢子发育的研究

邹恬静，沈谨花，齐蕊，费永俊 （长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025）

红豆杉属 （Taxus）植物集观赏、药用和材用于一体。我国有4种1变种[1]，即东北红豆杉 （T.cuspidata）、西藏红豆杉 （T.wallichian）、云南红豆杉 （T.yunnanensis）、红豆杉 （T.chinensis）和南方红豆杉 （T.chinensis var.mairei）。其中南方红豆杉为我国特有树种红豆杉的变种，是我国珍贵的植物资源，主要分布于华东、中南、西南以及陕西、甘肃、台湾等地[2]。南方红豆杉因含有高活性抗癌物质紫杉醇及其他药用活性物质而深受医药界和商业界的高度重视，也因此遭受掠夺性的开发。由于南方红豆杉自然繁殖更新能力的局限性使得该物种现存数量越来越少，目前已处于濒危状态，1999年被国务院批准其为国家一级重点保护野生植物。南方红豆杉雌雄异株，风媒传粉，自然居群散生异龄，花期雄早雌晚，致使传粉受精过程受阻，自然结实率低，加上种子具有深休眠的特点 （自然条件下需经2冬1夏才能萌发），其自然种群更新困难，物种处于极度濒危的状态[3]。

本研究对南方红豆杉小孢子的发生和发育进行了初步观察，以期从生殖生态学方面为南方红豆杉的保护提供理论指导，为进一步开发利用研究奠定基础。

1 材料与方法

南方红豆杉小孢子叶球采自湖北省荆州市行署大院院内自然生长的成年南方红豆杉植株。从2012年9月15日到翌年的2月15日，每10～15日采1次小孢子叶球。

将采回的小孢子叶球在解剖镜下剥去革质芽鳞后用FAA固定液固定，按常规的石蜡切片技术包埋，用Laica切片机连续切片，切片厚度8μm。用1%番红—0.1%固绿对染显示其细胞结构[4]，加拿大树胶封片后在Laica DME显微镜观察拍照。

2 结果与分析

观察结果显示：在湖北荆州，南方红豆杉于6月底形成小孢子叶球原基，一般长在一年生的嫩枝上，从叶腋中生出。小孢子母细胞在11月下旬开始进行第一次减数分裂，形成二分体 （图1e）；在12月底时进行第二次减数分裂，形成四分体 （图1f）；翌年1月中旬四分体解体后形成单核小孢子，至2月中旬发育为成熟花粉粒，花粉粒无气囊，小孢子叶轴伸长，将成熟的小孢子囊推出，南方红豆杉进入散粉期。南方红豆杉是典型的风媒植物，小而轻的花粉在风力作用下长距离传播，最终被胚珠顶端的传粉滴捕捉进入胚珠[5]。花粉进入胚珠后在珠心上方萌发，形成花粉管[6－7]，使其内部的精子与颈卵器结合形成受精卵。

图1 南方红豆杉小孢子叶球和小孢子的发生

3 讨论与小结

本研究结果表明，在湖北荆州，南方红豆杉小孢子叶球从6月底开始分化，小孢子母细胞在11月中旬形成，经过2次减数分裂后于12月底形成四分体，翌年1月中旬四分体解体后形成单核小孢子，翌年2月中旬发育为成熟花粉粒后开始散粉。而在云南省禄丰县，云南红豆杉 （T.yunnanensis）小孢子叶球从6月底开始分化，小孢子11月形成，到下一年3月散粉[8]；在加拿大的维多利亚岛，太平洋红豆杉 （T.brevifolia）小孢子10月形成，到下一年3月或4月散粉[9]；在美国的宾夕法尼亚州，密西根州及伊利诺斯州，加拿大红豆杉 （T.canadensis）的小孢子10月形成，到下一年4月成熟[10－11]；在英国伦敦，欧洲红豆杉 （T.baccata）的小孢子叶球发育开始于8月，小孢子在下一年2月成熟[10，12]。这些同属植物小孢子发育时间的差异可能是适应当地气候的结果，其中南方红豆杉与云南红豆杉的小孢子发育时间差异最小。南方红豆杉从小孢子叶球的分化到小孢子形成历时6个月，而云南红豆杉小孢子的这一时期则经历了5个月，比前者的时间短；南方红豆杉小孢子到精子形成历时2个月，而云南红豆杉小孢子的这一时期却历时3个多月，比前者时间长。小孢子母细胞经2次减数分裂形成四分体，四分体处于同一平面上，这与已报道的红豆杉属植物的小孢子四分体类型相同[10，12－13]。

[1]茹文明.濒危植物南方红豆杉生态学研究 [D].太原：山西大学.2006.

[2]李先琨，向悟生，苏宗明.南方红豆杉无性系种群结构和动态研究 [J].应用生态学报，2004，15（2）：177-180.

[3]费永俊，刘志雄，王祥，等.南方红豆杉响应不同传粉式样的结实表现 [J].西北植物学报，2005，25（3）：478-483.

[4]李利平，李争艳，王玉兵，等.香果树花及胚胎发育的细胞学研究 [J].植物研究，2012，32（6）：646-650.

[5]邢树平，陈祖铿，胡玉熹，等.红豆杉的胚珠发育、传粉滴形成和传粉过程 [J].植物学报，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，刘亚娟，等.杜松小孢子的发生和雄配子体的发育 [J].林业科学，2009，45（3）：74-78.

[8]王兵益.云南红豆杉生殖生态学研究 [D].北京：中国林业科学院，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.