枸杞八核胚囊核细胞化特点

5.8　枸杞八核胚囊核细胞化特点

通常，八核胚囊存在时间非常短，八核胚囊形成后紧接着就进行细胞化，即细胞分化的过程，所以极少见到8个游离核的胚囊。因此，将八核胚囊形成7个细胞胚囊的过程，叫胚囊的细胞化。

八核胚囊细胞化时，首先在合点端和珠孔端中，各自靠胚囊中央的两个姊妹核中的一个核移向胚囊中部，发育为两个极核，接着发育为中央细胞，占据了胚囊的大部分体积。中央细胞是胚囊中最大的细胞，Russell研究发现，在一些种中，中央细胞占据了胚囊的75%以上体积。通常成熟时的中央细胞高度液泡化，具有一个大的中央液泡。

合点端其他3个核分化成3个反足细胞，珠孔端3个核中的2个姊妹核分化为2个助细胞，另一个核分化为卵细胞，这样形成了七胞八核结构的雌配子体。然而，刚形成的七胞八核雌配子体需经进一步发育才能达到成熟状态，参与受精。在这个过程中，组成胚囊的4种细胞都发生一些变化，其中助细胞的形态结构变化十分显著。

胚囊在3次核有丝分裂过程中，细胞器在形态学和数目上发生了显著的变化。其中，线粒体和质体的去分化和再分化以及中央液泡中水解活动的完成被认为是从营养性到生殖性分化的过渡。3次自由核分裂后，胚囊中含有8个细胞核。这种模式从物理学上认为是由第1次核分裂末形成的中央液泡造成的。随后两端各有一个特定的细胞核沿细胞质索向胚囊中央移动，形成相互靠近的2个极核，通常，2个极核的融合发生在细胞化开始之后。

雌雄配子体的形成是世代交替的关键过程之一。配子体的形成可以划分为两个连续的过程，即孢子发生和配子体发生。通常，从孢原细胞分化到减数分裂完成之间的发育过程称为孢子发生。配子体发生是指从单倍体孢子到胚囊和花粉形成，以及做好受精准备之间的发育阶段。由此可见，雌配子体发生发育，与雄配子体一样，是一系列孢子体细胞转化为配子体细胞复杂的分化、发育的最终结果，这期间涉及孢原细胞的出现、大孢子母细胞的确立与分化、减数分裂、功能大孢子的确立、配子细胞命运的选择及其功能的分化等多种复杂而又相当精确的调控发育过程。

大孢子母细胞在减数分裂前，超微结构与分生细胞相似。随着减数分裂的进行，细胞质发生了很大的变化。大孢子母细胞经减数第一次分裂形成二分体，二分体再经减数第二次分裂形成4个大孢子在一起排列的四分体。由于减数分裂的第一次和第二次分裂都形成横的分隔壁，所以4个大孢子成一直线排列。经减数分裂形成的4个大孢子，其中只有1个有功能，它将来发育成胚囊，其余的3个大孢子退化。而这3个大孢子退化的原因目前尚不清楚。在寥型胚囊和待宵草型胚囊的大孢子发生过程中，前者是合点极，后者是珠孔极的胼胝质壁最先消失，都是胼胝质壁先消失的一端为功能大孢子。根据遗传冲突的理论基础研究，在雌配子体发生过程中，遗传上最稳定的应是单孢子的发育方式。这种发育方式，成功的大孢子是由位置决定，而不能直接参与竞争形成胚囊的大孢子退化。

另外，助细胞是雌配子体中高度特化的细胞，在最靠近珠孔端的部位，壁增厚呈不规则的形状并常形成内突，这种结构称为丝状器。丝状器在不同种中可以有不同的形态。一般认为，助细胞在胚囊营养物质的吸收与酶的分泌中起重要作用。丝状器的结构，显示了助细胞具有传递细胞的功能，由于壁内突的形成极大地扩展了质膜的表面积，使得胚囊可以通过助细胞的丝状器吸收珠心的营养物质。此外，助细胞是花粉管进入胚囊和释放内含物的地方。接收花粉管的助细胞在花粉管进入前或进入后退化。助细胞的退化被认为有积极的作用，例如引导花粉管进入，中止花粉管的生长，促使花粉管释放精子和帮助精子的转移。卵细胞的壁与助细胞类似，也是不完全的，一般在珠孔端的1/2至1/3处有壁，其余合点端部分的细胞膜暴露。

因此，枸杞的孢原细胞由珠心表皮下的一个细胞起源，其周围的胚珠原基细胞在孢原细胞分化形成大孢子母细胞至四分体时，像筒子一样紧紧地包围着含有大孢子母细胞及四分体的指状突起，并以不对称生长方式向一侧偏斜生长、扩展，最后分化，形成了具有单层珠被的胚珠。而珠心是由胚珠原基的表皮细胞直接分裂、分化形成，所以只有1层细胞。所以，枸杞胚珠属于单珠被、薄珠心型胚珠。在枸杞胚囊中，从单核胚囊开始形成大液泡，一直到胚囊成熟时都保持这种高度液泡化的状态。并且，枸杞大孢子发生发育较小孢子迟，胚囊发育不同步现象较为常见。开花时多数胚囊处于细胞化阶段，在花后18小时左右雌配子体分化完成。

枸杞的雌配子体与大多数被子植物一样，其雌配子体中的不同细胞虽然均来自于同样的一个前体细胞，然而却有4种细胞命运：即卵细胞、助细胞、中央细胞和反足细胞。那么这些细胞的命运是如何确定的？据研究表明，在四核阶段发生的营养与生殖程序的分化具有关键性的作用，而其后的细胞化步骤可能最终推动了生殖发育进程。虽然这种调控程序如何建立的还不十分清楚，但是，卵细胞核和助细胞核的命运可能与珠孔端1个核在合点端的运动有关。这表明，胚囊成熟过程中核的位置在雌配子体的细胞命运决定中起重要作用。另外，一些胚囊内部或外部的极性和位置信息也存在于胚囊中，决定着细胞命运，并且液泡及内膜系统在雌配子体发育中也具有重要的作用。