胚和胚乳同是双受精的产物，它们在发育过程中有着密切的关系。胚最后成为新一代独立生活的孢子体，而胚乳则是作为一种特殊的营养组织，或早或迟被胚的发育吸收而不存在。禾本科(Poaceae)植物颖果中存在丰富的胚乳组织，异叶苦竹(Arundinaria simonii f.heterophyllus)胚乳是由受精极核发育而成的营养组织，占颖果体积的90% ~ 93%。其中淀粉粒是胚乳细胞中的主要存在形式。有关禾本科植物胚和胚乳的发育早有报道，如小麦(Triticum aestivum) (徐是雄等，1983)、大麦(Hordeum vulgare) (席湘嫒等，1997)、谷子(Setaria italica) (张松林等，1994)、糜子(Panicum miliaceum) (李学真等，1994; 徐奇元等，1991)、水稻(Oryza sativa) (屠骊珠等，1980)、诺丹冰草(Agropyron desertorum cv.‘nordan ’) (马虹等，1996)、华山新麦草(Psathyrostachys huashanica) (王丽等，2002)等。但有关竹类植物胚和胚乳的发育未见报道，一方面由于竹类植物很少开花，另一方面竹类植物开花后结实率较低，竹类植物的生殖生物学研究取材难度较大。南京林业大学竹种园中异叶苦竹出现开花，且结实率较高。为探明竹类植物胚和胚乳细胞发育的规律，本研究对异叶苦竹胚和胚乳发育的全过程进行详细的研究，并用PAS反应观察淀粉的动态变化。关于竹类植物种子中胚及胚乳的发育过程，以及种子成熟过程中淀粉粒的动态变化尚未见报道。本研究对授粉后的异叶苦竹的雄、雌蕊结构进行观察，对于异叶苦竹胚及胚乳细胞结构和淀粉积累过程的动态研究具有重要技术意义。

1 材料与方法

异叶苦竹为禾本科、北美箭竹族、北美箭竹亚族、青篱竹属(Arundinaria)，又称白纹女竹。秆高3 ~ 4 m，直径2 ~ 3 cm，叶上具有白色条纹，叶片窄披针形，长7 ~ 10 cm，宽1 ~ 2.5 cm，薄纸质。该竹姿态优雅，适于庭园栽培，2006年于南京林业大学竹种园中开花。本试验于2008—2009年4月5日—5月15日分别固定授粉后的雌蕊，授粉后5 ~ 40天，每天固定2次; 每次固定雌蕊15个。成熟种子采用10%乙二胺软化7天。常规石蜡制片法制片，部分切片用PAS染色(高碘酸锡夫反应)观察淀粉动态。Olympus显微镜下观察，Canon A640拍照。

2 结果与分析 2.1 胚的发育

授粉后18 ~ 20 h形成合子。授粉后6天合子进行第一次有丝分裂，合子的休眠期较长，约为5天。异叶苦竹合子的分裂晚于初生胚乳核的分裂。合子在分裂时胚囊中已形成4 ~ 8个胚乳游离核，合子的第1次分裂方向稍斜向(图版Ⅰ-1，2)，分裂形成的顶细胞和基细胞体积基本相等，其细胞质浓，细胞核大。此后顶细胞纵分裂(图版Ⅰ-3，4)，以后又向各个方向分裂形成多细胞原胚(图版Ⅰ-5，6，7)。基部的胚柄细胞只进行少数几次分裂，其胚胎发生属禾本型(胡适宜，1982)。传粉后15 ~ 20天，随着胚细胞的进一步分裂和分化形成梨形原胚(图版Ⅰ-8，9，10)，传粉后20 ~ 30天为胚分化期(图版Ⅰ-11，12，13，14)，30天以后为成熟胚(图版Ⅰ-15)，其发育过程与其他禾本科植物基本一致。成熟胚与一般禾本科植物的胚基本相同，具有胚根、胚根鞘、胚芽、胚芽鞘、盾片、外胚叶等结构。

2.2 胚乳的发育

胚乳细胞是由受精极核(初生胚乳核)分裂分化而来(Brown et al., 1994; 1996)。异叶苦竹胚乳发育的类型属核型胚乳。初生胚乳核分裂及其后核的分裂不伴随形成细胞壁，成游离状态分布在细胞质中。在合子时期，胚乳核多具1 ~ 3个核仁(图版Ⅱ-1)，进行有丝分裂(图版Ⅱ-2)。随着游离核的增加和液泡的扩大(图版Ⅱ-3)，这些游离核与包藏它们的细胞质被挤到周缘，围着中央大液泡。胚乳游离核一般为椭圆形或圆形，少量呈各种不规则形状，游离核前期沿着胚囊周缘分布(图版Ⅱ-4，5，6)。随着游离核的不断增多(图版Ⅱ-7)，胚囊迅速增大，纵向伸长更加明显。传粉后约15天，胚处的胚乳核先出现间隔，此时有大量细胞进行有丝分裂(图版Ⅱ-9，10)，其后沿合点方向的胚乳核间也依次出现了间隔，胚乳细胞开始形成(图版Ⅱ-11，12，13，14);细胞化的方向是从珠孔端向合点端，从胚囊外围向内部渐次扩展。在传粉后20天左右，已有大量胚乳细胞形成(图版Ⅱ-15，16)。

2.3 胚和胚乳发育的关系

合子在休眠期时反足细胞尚未解体，当授粉后6天，子房约为3 mm，合子度过休眠期进入分裂期，第1次分裂形成二细胞原胚时，反足细胞完全解体，但仍有部分残迹，胚乳细胞在受精卵与反足细胞间增殖; 授粉后7 ~ 14天子房长度约为4 ~ 7 mm，二细胞原胚继续分裂形成多细胞原胚时，反足细胞已解体消失，胚乳游离核尚未形成细胞。此时，胚的体积较小，细胞质很浓。此时胚乳游离核沿着胚囊周缘分布; 授粉后15 ~ 20天子房长度约为8 ~ 13 mm，多细胞原胚继续分裂形成上宽下窄的梨形原胚，此时胚乳细胞大量形成，充满整个胚囊，胚体积增大。此时，子房沿纵轴迅速延长。由于胚和胚乳的发育，在原胚后期，珠心表皮以内的细胞已遗留不多。授粉后20 ~ 30天子房长度约为13 ~ 20 mm，为分化胚和成熟胚期，梨形原胚形成以后开始出现器官的分化，首先从原胚的一侧开始生长，出现一凹陷，凹陷之处有生长点，在突起上出现鞘状结构，其后发育为胚芽鞘。胚的顶端不断扩大形成盾片，在盾片不断发育的同时胚也进一步发育，分化出胚根、胚根鞘、胚芽、胚芽鞘、外胚叶、胚柄等结构，此时为成熟胚。

2.4 胚乳发育过程中淀粉的积累和动态

在成熟胚囊时期，卵细胞中就有淀粉粒存在，随着原胚的发育，其内淀粉粒越来越少，至多细胞胚时已消耗殆尽，但子房壁中存有大量的淀粉粒(图版Ⅲ-1，2)。而在胚乳细胞中，花后6 ~ 14天胚乳细胞化之前，游离核周围几乎看不到淀粉粒(图版Ⅲ-3)。花后15天左右，胚处的胚乳核先出现间隔，其后沿合点方向的胚乳核间也依次出现了间隔。这种间隔起初不被PAS染色(图版Ⅲ-4)。随着进一步发育，个别胚乳细胞中靠近细胞核的位置才开始有淀粉粒的积累(图版Ⅲ-5，6，7，8，9)。此后，随着胚乳的发育，含淀粉粒的细胞越来越多(图版Ⅲ-10，11)。淀粉粒的数量也不断增加，而细胞质则不断减少，细胞核的结构逐渐模糊。成熟胚时期，胚乳细胞的原生质体降解消失，整个细胞腔充满淀粉粒(图版Ⅲ-12，13，14)。在盾片发生或已分化的盾片迅速生长的过程中，成熟胚淀粉粒较少(图版Ⅲ-15)。

2.5 果皮和种皮的发育

异叶苦竹成熟后的果实为颖果，种皮与果皮愈合。种皮来自珠被，异叶苦竹受精后，至多细胞原胚期，外珠被细胞解体消失，内珠被仅含2层细胞，随着胚的进一步发育，内珠被外层消失，内层受胚乳挤压，细胞失去活力，当胚乳细胞化时，成为一薄层，它的细胞壁较厚。种皮由1层细胞组成，外与果皮相连，内与糊粉层细胞相连，细胞排列整齐，近方形。在梨形原胚时期异叶苦竹的果皮已包括多层细胞，珠心表皮细胞仅剩下1层，即外胚乳(图版Ⅱ-17)。此时，外胚乳与种皮相结合，最后在胚成熟期，珠心表皮径壁被吸收，使其上下壁挤于一处而难以辨别。在成熟胚时期，所有的果皮细胞及种皮细胞都被挤扁，成为一薄层“种皮” (图版Ⅱ-18)。

3 讨论 3.1 异叶苦竹胚和胚乳的发育过程

与禾本科植物如小麦(徐是雄等，1983)、大麦(席湘嫒，1997)、谷子(张松林等，1994)、糜子(李学真等，1994; 徐奇元等，1991)、水稻(屠骊珠，1980)、诺丹冰草(马虹等，1996)、华山新麦草(王丽等，2002)等基本相同，异叶苦竹的胚胎发生属禾本型，成熟胚具有胚芽、胚芽鞘、胚根、胚根鞘、外胚叶、盾片等典型禾本科植物的特征。胚乳发育类型为核型。但是异叶苦竹有下述一些特点: 1)异叶苦竹同小麦、水稻相比，合子休眠的时间较长，约为5天，小麦为1 ~ 2天，水稻则为8 ~ 10 h。2)异叶苦竹的反足细胞可持续至授粉后5 ~ 6天，在合子分化前夕便退化解体。华山新麦草的反足细胞在多细胞原胚时期解体，此时，胚乳游离核开始形成细胞，从切片可以观察到，反足细胞在卵细胞受精后增殖且出现多核仁及大液泡的现象，并从胚囊的合点端移至胚囊的边缘。同时发现反足细胞解体的地方游离核增多，而且这个位置的游离核核仁的数目明显比其他地方多，一般认为禾本科植物的反足细胞在胚胎发育过程中起到了从珠心转运营养物质到胚囊的功能(马虹等，1996)。在谷子中反足细胞在胚器官分化之前方开始退化解体(张松林等，1994)，而在水稻中反足细胞解体开始于胚囊早期，延至开花后2 － 3天(屠骊珠，1980)。3)异叶苦竹胚乳的发育过程中，胚乳游离核时期和细胞时期胚乳细胞核的核仁大部分为1个，少数2 ~ 3个。这同小麦(徐是雄等，1983)、大麦(席湘嫒，1997)、谷子(张松林等，1994)等相同，而华山新麦草(王丽等，2002)胚乳的发育过程中，胚乳游离核时期和细胞时期胚乳细胞核的核仁大部分均为多数，仅少数为1个。

3.2 关于胚发育的营养供应

由异叶苦竹胚和胚乳发育过程中的淀粉粒动态变化，并结合胚乳及胚囊周围珠心细胞的形态变化，笔者推断:合子及原胚早期发育所需营养主要依赖卵细胞本身的贮藏物质提供，这与小麦中的观察结果一致(胡适宜，1964)。而在多细胞原胚时期，胚乳核分裂以及核间的细胞壁形成所需养分主要是由珠心细胞与反足细胞提供，这些细胞在把养分供给胚乳核后自身退化或消亡。梨形原胚时期胚乳细胞淀粉粒积累增多，这一时期胚发育所需营养主要靠胚柄对珠孔端珠心细胞贮藏物的吸收和转运来供应。盾片分化以后，营养物质主要来源于胚乳细胞，胚柄起辅助供养的作用。此时胚乳细胞中贮藏着丰富的淀粉粒，当种子萌发时，这些物质被胚生长所利用。