1、花果实与种子的结构观察 花、果实与种子的结构观察 实验七、 生殖器官的形态与结构 一、 实验目的 1、 进一步认识单、 双子叶植物花的组成、 类型和花芽分化的规律； 2、 理解和掌握雌、 雄蕊的发育及其结构； 3、 认识开花传粉受精与果实和种子发育形成的过程与意义； 二、 实验要求 1、 通过切片观察， 认识双子叶植物花芽分化的过程和特征， 理解与掌握花药、 胚珠及贝母型胚囊的发育过程与特征； 2、 以荠菜、 小麦为例， 理解和掌握单、 双子叶植物胚和胚乳的发育形成方式与特征； 3、 了解子房的结构组成， 认识果实类型； 4、 了解花粉粒的形成过程及其结构。 三、 实验仪器、 材料和试剂 1、
2、 仪器用具： 生物显微镜、 载玻片、 盖玻片、 镊子、 解剖针、 擦镜纸、 吸水纸； 2、 材料： 油菜或荠菜花、 小麦幼穗系列切片、 油菜花芽系列切片、 棉花花芽系列切片、百合花药幼期横切片、 百合花药成熟期横切片、 小麦花药（花粉母细胞时期） 横切片、 百合子房横切片、 苹果子房纵切片、 小麦花系列切片、 荠菜子房系列纵切片、 荠菜果实、 小麦子房系列纵切片、 小麦颖果纵切面、 棉子房系列横切片。 四、 实验内容和方法 （一） 花芽分化 1 棉花花芽分化过程 图 7-1 棉花芽分化过程苞片原基分化 图 9-5 棉花芽分化过程（ iii） 花瓣、 雄蕊原基分化 房， 子房内 胎座上生有许多胚
3、珠（ 图7-4B）。 图 7-2 棉花芽花萼原基分化 取不同发育时期的棉花纵切片， 在低倍镜下观察， 可见其花芽分化过程为由外向内顺序进行， 从苞片原基分化期（图 7-1）， 花萼原基分化期（图 7-2），花瓣和雄蕊原基分化期（图 7-3）， 最 后分化出 3-5 个心皮原基分化期 （图 7-4A），心皮原基从分离逐渐到基部愈合成子 2 油菜花芽分化过程 取油菜不同发育时期的花芽纵切片， 在低倍镜下可观察到， 油菜花芽分化过程与多数双子叶植物的花芽分化过程一样， 其分化顺序为： 花萼原基分化期、 花瓣原基分化期、 雄蕊原基分化期、 心皮原基分化期（图 7-6）。 油菜花芽分化过程中， 花瓣原基
4、分化形成后， 进一步发育生长较缓慢， 易以为其分化晚于雄蕊原基。 图 7-3 棉花芽分化花瓣、 雄蕊原基分化期 图 7-4 棉花花芽分化心皮、 胚珠原基分化期 图 7-5 棉花叶芽纵切面（ 左） 油菜叶芽纵切面（ 右） （二） 百合花药及花粉粒的发育 花药是雄蕊的重要组成部分之一， 与产生花粉的发育和形成有关， 必须认真观察认识。 图 7-7 百合花药横切面造孢组织时期 1 造孢组织时期 图 7-6 油菜花芽分化 取造孢组织时期百合花药永久制片， 在低倍物镜下观察整个花药的结构（ 图 7-7）。 可以看到每一花药由 4 室组成， 每室即为 1 个花粉囊（或称药室）， 花粉囊之间有药隔相连。 在
5、药隔中有一维管束穿过， 药隔的其它部分为薄壁组织（有时， 在永久制片中还可以看到在药隔之下的空间中， 有一花丝横切面， 花丝中部为一维管束， 周围为薄壁组织）。 看清花药轮廓构造后，选一切面完整层次清晰的花粉囊， 换高倍镜（40）， 从外向内仔细观察。 在造孢组织时期，花药壁的各层分化不明显整个花药最外一层细胞为表皮， 其上可见气孔， 其内每一药室由多层 分化不大的壁细胞包围， 药室中央为一群造孢 细胞 ， 造孢组织的细胞呈多角形， 细胞质浓厚， 细胞核较大， 易与壁细胞区分（ 图 7-8）（在制片中由于材料脱水收缩， 常常使中层、 绒毡层、 造孢组织与外侧的壁细胞分离）。 百合的造孢组织是由
6、孢原细胞分裂而产生的初生造孢细胞， 经过几次有丝分裂后形成， 然后由造孢组织转化为花粉细胞母细胞进入减数分裂。 胞质。 在一些制片中， 花粉母细胞已进入减数分裂前期 I（图 7-10）， 可看到染色体成细线状。 3 二分体和四分体时期： 取二分体或四分体期百合花药制片观察， 可以见到花粉母细胞完成减数分裂的第一次分裂后， 形成二个子细胞时， 称为二分体时期（ 图 7-10A）， 完成减数分裂全过程， 形成四个小孢子， 包围在共同的胼胝质壁中时， 称为四分体时期（ 图 7-10B）， 百合的四分体四个子细胞作四面体排列， 也可有一部分作左右对称排列， 在制片上可看到花粉囊中有二个子细胞或者三、
7、四个子细胞紧靠在一起， 外围包有胼胝质壁。 在四分体时期， 药室内壁和中层基本保持原状， 绒毡层细胞则经历了核分裂， 但并不伴随有细胞壁的形成 ， 因而可看到绒毡层细胞具有双核（或多核） 的现象（ 图 7-10）。 图 7-8 百合花药横切-造胞期的花粉囊 图 7-9 百合花药横切花粉母细胞期花粉囊 2 花粉母细胞时期： 此时花药壁层已 有明 显的分化。 取花粉母细胞时期百合花药制片观察（ 图 7-9）。 最外层为表皮， 表皮下有一层较大的细胞为药室内壁， 在药室内壁以内有 2-4 层中层细胞， 在横切面上，呈扁平状， 花药壁的最内层为绒毡层， 此层细胞较大， 具浓厚细胞质， 并径向伸长， 花
8、粉囊中央为花粉母细胞， 细胞近圆形， 具有相对较大的细胞核和浓的细 4 单核花粉粒时期： 观察单核花粉粒时期切片， 其绒毡层细胞开始退化、 细胞壁解体、 原生质体联合成具多核的原生质团并逐渐消失。 药室腔中， 四分体分开为四个小孢子， 小孢子继续发育长大，并形成了内外壁和萌发孔。 观察时要注意， 花粉粒中有时可见到两个圆形核， 其中一个为细胞核， 另一个为淀粉核此花粉粒常被误认为二核花粉粒。 图 7-11 百合花药成熟期的花粉 5 成熟花粉粒期： 成熟花粉粒时期花药的绒毡层已完全退化， 中层全部退化或部分退化仍保留一层或两层扁平的细胞， 而药室内壁在细胞壁上有带状不均匀加厚， 此时称纤维层；
9、同时， 药隔两侧的一对花粉囊之间的间隔解体， 两室相互联通。 此外， 在花药开裂处可见到唇细胞（由表皮细胞发育而来， 具浓厚细胞质的薄壁细胞）。 成熟花药由于纤维层不均匀收缩而在唇细胞处作纵向开裂， 花粉由此处散出。 百合的成熟花粉粒为 两细胞型（ 图 7-11、 12） 其中一个大的为营养细胞， 另一个呈纺锤形的为生殖细胞， 生殖细胞有自身的细胞质， 但无细胞壁， 而是以质膜为界沉没于营养细胞的 图 7-10 百合花药横切花粉母细胞分裂 图 7-12 百合花药二细胞花粉粒及外壁 细胞质之中， 在制片中所看到的生殖细胞的轮廓， 即为其质膜界线， 花粉粒外壁上有网状雕纹， 并有一萌发孔（ 图 7
10、-12）。 （三） 百合子房的发育成熟与结构 子房是雌蕊的重要组成部分,产生胚珠及胚珠其中胚囊。 常选用具有蓼型胚囊或贝母型胚囊的植物作为实验观察的材料。 1、 百合子房结构观察 取百合（Lilium brownii F E。 Brown）子房横切片， 在低倍物镜下观察， 可以看到百合子房横切面近圆形， 有三个子房室， 每一子房室中在横切面上有二个胚珠， 胚珠着生处即为胎座， 在对着每个子房室中央凹陷处的子房壁上可见一维管束通过， 此为背束， 与其相应的子房壁外部也有一凹陷， 此处为背缝线。 二子房室之间为二心皮结合处， 子房壁在此处有一凹陷， 为腹缝线， 腹缝线往里的隔膜上也有一维管束， 此
11、为腹束（图 7-13）， 二心皮在此处联合并向里折叠形成子房室之间的隔膜。 隔膜在中央汇合形成一中轴， 胚珠着生在此轴上。 观察中轴上胚珠发育情况， 可见珠心前端 （未来的珠孔端） 表皮下有一明显的大的细胞出现，这就是胚囊母细胞， 在一些制片中， 还可以看到珠心基部外围的珠被正在形成（图 7-14）。 将需观察的胚珠部分移至视野中央， 转换至高倍镜下，观察胚珠发育初期的结构及胚囊母细胞。 其胚囊母细胞的体积比其它珠心细胞大得多， 并具浓厚的细胞质和相对较大的细胞核（图 7-15）。 2 胚囊母细胞减数分裂期 在低倍镜下比较观察胚珠切片， 胚珠的两层珠 被已发育， 但在珠孔端尚留有较大的开口，
12、随着珠被逐渐向上生长并包围珠心， 最终， 在珠心前端仅留下一小孔， 即珠孔（图 7-15）。 高倍镜下观察胚囊的发育， 胚囊母细胞经减数分裂， 产生单细胞的大孢子（单核胚囊）（图 7-16A）， 第一次有丝分裂后形成二核胚囊（图 7-16B）， 第二次分裂后， 形成四核胚囊（图 7-16C）， 第三次分裂则形成八核胚囊。 每个细胞核的染色体数目均为母细胞染色体数目的一半， 为单倍体。 图 7-13 百合子房横切面 图 7-14 百合胚囊母细胞期胚珠形态 图 7-15 百合子房横切胚珠结构 3 胚囊发育时期（百合的胚囊发育类型为贝母型） 图 7-16 百合胚囊发育（ 单核、 二核、 四核） 图
13、7-17 百合胚囊发育（ 四核、 八核胚囊） 百合的四个大孢子形成后， 首先有三个大孢子核移向合点端（图 7-16A、 B）， 然后这三个细胞核在分裂的同时， 相互融合在一起， 分裂的结果形成了 两个大的细胞核。 与此同时，珠孔端的另一个大孢子核单独进行一次有丝分裂， 形成两个小的细胞核。 此时期为四 核胚囊时期（图 7-16C）， 然后， 这四个核又进行一次有丝分裂形成八核胚囊（图 7-17）。 4 成熟胚囊时期 图 7-18 百合胚囊发育（ 八核胚囊） 当形成八核胚囊后， 胚囊两端各有一细胞核向中央移动并相互靠拢， 即为极核（图 7-18 ）， 极核融合形成中央细胞（图 7-18、 ），
14、合点端的三个大细胞核进一步发育成为反足细胞（图 7-18 、 C）， 珠孔端的三个细胞一个发育为卵细胞， 另二个发育成助细胞（图7-18、 ）， 此时为八核胚囊时期。 但在同一切面上， 由于卵细胞、 助细胞、 反足细胞、中央细胞在胚囊中分布的位置不同， 即不在同一个平面上， 因此， 不可能在一张切片上同时观察到它们， 只有通过连续切片才能看清成熟胚囊结构的全貌。 （三） 种子的发育与结构 被子植物的种子是由胚珠经双受精作用后发育而成。 种子包括种皮、 胚、 胚乳（成熟 种子中有些植物无胚乳结构） 三个部分。 其中种皮由珠被发育而成， 胚由卵细胞受精发育而 成， 胚乳则由极核受精发育而成。 本实
15、验以荠菜为材料， 代表双子叶植物种子的发育进程， 图 7-19 荠菜胚胎发育过程原胚阶段 1、 荠菜胚和胚乳的发育 取不同发育时期的荠菜胚胎制片观察 原胚（未进行分化的胚体） 期 取荠菜子房纵切面系列制片， 先在低倍物镜下观察子房纵切面全貌。 荠菜子房呈心脏形， 子房腔中有一假隔膜将其一分为二， 由于胚珠在胎座上着生部位不 一致， 排列不整齐。 选比较完整的胚珠纵切面， 在高倍镜下作进一步观察， 可看到在弯生胚囊的珠孔端有一列细胞呈 图 7-21 荠菜胚胎发育幼胚期 纵向排列为胚柄， 胚柄最末端的细胞大， 高度液泡化， 称为胚柄基细胞（靠近珠孔）。 顶细胞经过一系列有丝分裂分别形成 4 细胞原
16、胚、 8 细胞原胚（但在制片上只能观察到一面， 细胞数目也只能看到一半） 最后形成一个包含数十个细胞的球形原胚（图 7-21 B、 C、 D）。 在细胞中央， 初生胚乳核也进行一系列分裂， 形成许多游离胚乳核(图 12-2)。 在合点端，可见许多大型薄壁细胞。 幼胚期 取幼胚期的胚胎系列制片观察， 可看到球形胚前端将来发育为子叶的部位， 细胞分裂加快， 形成两个突起， 为子叶原基， 在纵切面上， 胚体形似心脏（图 7-21A）， 称心形胚期（此时胚体内部细胞已开始出现分化）， 观察胚乳的发育情况， 可见游离核周围出现细胞壁而形成了胚乳细胞； 胚体进一步发育， 子叶原基快速向上生长， 形成形似鱼
17、雷形的胚体（图12-3B）， 称鱼雷形胚期， 此时胚乳细胞已充满胚囊； 胚体进一步生长达到胚囊顶端后， 两片子叶弯转向下生长， 胚体形似拐杖， 此时胚柄逐渐退化， 但胚柄基细胞仍明显可见 （图 7-22）。 此后， 胚乳细胞随着胚的长大， 逐渐解体， 将其内部储藏的养分转化以满足胚发育的需要。 成熟胚期 取荠菜成熟胚期制片（图 7-22） 观察， 在珠孔端（或基细胞端） 的胚体为胚根， 在胚根基部可以观察到基细胞， 胚根之上为胚轴， 子叶位于远离珠孔的一端（位于弯生胚珠的顶端到合点端）， 两片， 肥大， 夹在两个大形子叶之间的小突起为胚芽。 此时， 珠被已发育成种皮， 整个胚珠形成了种子。 子
18、房壁发育成果皮， 整个子房发育成果实。 在成熟的荠菜种子中， 几乎见不到胚乳， 种皮之内几乎为整个胚所占满， 胚乳仅剩部分残迹， 有时可在胚轴和子叶外侧紧贴种皮处或合点端观察到胚乳残迹(图 7-22)。 2 活体观察荠菜胚的发育过程 选取正在生长的荠菜大小不同的角果， 用解剖针挑出胚珠或不成熟的种子， 放在载玻片上， 滴一滴 5%的 KOH 溶液盖上盖玻片， 然后用手指轻轻压盖玻片， 挤时特别注意， 不要将 KOH 溢出， 否则会腐蚀镜头， 如有溢出， 要用吸水纸或纱布揩去， 将制片放在显微镜下观察（观察时， 光线不宜太弱）， 由于制片所选胚珠大小不同， 因此， 在各个制片中， 胚的发育阶段也
19、不相同， 可观察到的胚体形态特征也不同， 分别为球形胚、 心形胚、 鱼雷形胚、图 7-22 荠菜胚胎发育过程幼胚期 马蹄形胚、 成熟胚。 3、 种皮发育 在胚和胚乳发育的同时， 珠被也开始发育形成种皮， 包围在胚和胚乳之外。 如胚珠仅由一层珠被， 则形成一层种皮（如胡桃）； 如胚珠有两层珠被， 则形成两层种皮， 即外种皮和内种皮（如油菜）。 但也有一些植物， 其内珠被或外珠被在种子形成过程中被吸收而消失，如大豆的种皮由外珠被发育而来， 而水稻、 小麦的种皮则由内珠被发育而来。 在有些植物种皮发育过程中， 外珠被表皮细胞常向外突起形成单细胞的表面毛， 经伸长增厚而形成纤维 （成为主要收获物），
20、如棉纤维。 取棉子房横切面系列切片， 观察外珠被表皮细胞向外突出形成表皮毛的过程（图 7-23： 部分珠被， 表皮细胞开始突起， 表皮细胞伸长形成表皮毛）。 取发育成熟的棉种子， 观察种皮外侧有许多发状的物质棉纤维。 图 7-23 棉子房横切面棉纤维（ 表皮毛） 的发生 在有些成熟的种子中种皮细胞常含有色素， 如水稻红米、 花生种皮等。 另外有些植物的种皮外面还有假种皮（种皮以外的部分）， 为珠柄、 胎座等部分发育而来， 如荔枝、 龙眼的食用部分。 五、 注意事项 1、 正确使用显微镜； 2、 严格按操作规程完成实验 3、 及时完成课堂作业。 六、 作业 、 绘百合子房横切面简图及一个成熟胚珠结构详图， 并注明各部分名称； 2、 绘百合花药花粉母细胞时期横切面简图和一个花粉囊结构详图， 并注明各部分名称； 3、 绘荠菜成熟胚期的种子结构图， 并注明各部分名称。
