《植物生物学》课程教学资源（实验指导）实验八 生殖器官的发育与结构和花粉与种子活力的测定

8生殖器官的发育与结构和 花粉与种子活力的测定 被子植物的生殖器官包括花、果实和种子。了解花的内部结构，尤其是大 小孢子的发育和雌、雄配子的形成，对了解花的个体发育和系统发育、雄性不 育以及转基因植物在生殖器宜的表达调书 等具 重要意义。双受精是被子植物 特有的现象 卵细胞和精细胞结合形成合子， 进。步发育成胚：中央细胞和 个精细胞结合形成初生胚乳核，进一步发育成胚乳，整个胚珠发育成种了 伴随种子的发育，被子植物的子房发育形成果实。在作物杂交育种、结实机理 和子代发育的研究中常涉及花粉和种子生活力的测定，掌握这些测定方法，对 研究上述问题十分必要。 实验目的 1.了解花的组成 2.草捏花药不同发有时期的结构及花粉粒的形成过程。 3.掌握子房和胚珠的结构，了解胚囊的发有过程。 4.了解被子植物双受精的过程。 掌握被子植物胚和胚乳的发有过程及其结构特征。 6 了解子房的发有和果实的形成 .掌握花粉活力快速测定的方法。 8.掌捏种子活力的测定方法。 实验材料与用品 1.新鲜材料：百合(Lilium sp.)、油菜(Brassica sp.)的花蕾：南瓜、丝瓜(Luffa cylindrica)、 Ficu carica)的果实。 2.永久制片：百合和小麦幼嫩和成熟花药横切片：百合和小麦子房、胚珠和胚囊不同 发有时期的横切片：荠菜、小麦、玉米胚和胚乳不同发有时期纵切片。 3.实验用品：显微镜、载玻片、凹面载玻片、盖玻片、镊子、双面刀片、培养皿、吸 水纸、棕色试剂瓶、烧杯、量筒、天平、玻棒及恒温箱等。 4.试剂： 花粉培养基：10g燕糖、1g硼酸、0.5g琼脂与90m1水放人烧杯中，在100℃水浴中熔化， 冷却后加水至100m1备用

8 生殖器官的发育与结构和 花粉与种子活力的测定 被子植物的生殖器官包括花、果实和种子。了解花的内部结构，尤其是大、 小孢子的发育和雌、雄配子的形成，对了解花的个体发育和系统发育、雄性不 育以及转基因植物在生殖器官的表达调控等具有重要意义。双受精是被子植物 特有的现象，卵细胞和精细胞结合形成合子，合子进一步发育成胚;中央细胞和 另一个精细胞结合形成初生胚乳核，进一步发育成胚乳，整个胚珠发育成种子。 伴随种子的发育，被子植物的子房发育形成果实。在作物杂交育种、结实机理 和子代发育的研究中常涉及花粉和种子生活力的测定，掌握这些测定方法，对 研究上述问题十分必要。 实验目的 1．了解花的组成。 2．掌握花药不同发育时期的结构及花粉粒的形成过程。 3．掌握子房和胚珠的结构,了解胚囊的发育过程。 4．了解被子植物双受精的过程。 5．掌握被子植物胚和胚乳的发育过程及其结构特征。 6．了解子房的发育和果实的形成。 7．掌握花粉活力快速测定的方法。 8．掌握种子活力的测定方法。 实验材料与用品 1. 新鲜材料：百合（Lilium sp.）、油菜(Brassica sp.)的花蕾；南瓜、丝瓜(Luffa cylindrica)、 水稻、小麦和玉米的成熟花药。荠菜(Capsella sp.)不同发育时期的胚珠，桃(Prunus sp.)、 苹果(Malus pumila)、玉米、草莓(Fragaria ananassa)、凤梨(Ananas comosus)和无花果（Ficus carica）的果实。 2．永久制片：百合和小麦幼嫩和成熟花药横切片；百合和小麦子房、胚珠和胚囊不同 发育时期的横切片；荠菜、小麦、玉米胚和胚乳不同发育时期纵切片。 3．实验用品：显微镜、载玻片、凹面载玻片、盖玻片、镊子、双面刀片、培养皿、吸 水纸、棕色试剂瓶、烧杯、量筒、天平、玻棒及恒温箱等。 4．试剂： 花粉培养基：l0g蔗糖、lmg硼酸、0.5g琼脂与90ml水放人烧杯中，在1000 C水浴中熔化， 冷却后加水至lOOml备用

1-KI溶液：2gKI溶于5-10m1蒸馏水中，加入1g1,待完全溶解后，再加蒸馏水300mL, 贮于棕色瓶中备用。 TTC溶液：0.1gTTC加少量95%乙醇，溶解后加蒸馏水至100mL。 5%红墨水溶液：取市售红墨水稀释20倍(1份红墨水加19份水)。 实验内容与方法 1.花的组成 ©取新鲜的百合、油菜等花笛，用双面刀片纵剖，观察花各部及其排列位置。 再取上袜材料的一个花蕾，在上部1/3处作徒毛格 图察花被的组成，花药 似蝶形，中央为花柱的横切面。然后在花蕾下部1/5处通过子房作徒手横切，观察心 皮的数日和胎座的类型。 ǎ问题与思考 (1)如何理解花是话应生殖的变态枝条？ (2)所观察材料的柱头、花柱、胚珠及胎座各为何种类型？ 2.花药的发育与结构 植物的 由4个花粉囊组成，分左右两半， 矿观察百合和小麦花药的横切片，判断花药发有的时期并注意其特征（参照图8-1、 8-2)

I2-KI溶液：2gKI溶于5-10ml蒸馏水中，加入1g I2，待完全溶解后，再加蒸镏水300ml, 贮于棕色瓶中备用。 TTC溶液： 0.1gTTC加少量95％乙醇，溶解后加蒸馏水至100mL。 5%红墨水溶液：取市售红墨水稀释20倍(1份红墨水加19份水)。 10%甘油。 5%KOH。 实验内容与方法 1．花的组成 )取新鲜的百合、油菜等花蕾，用双面刀片纵剖，观察花各部及其排列位置。 再取上述材料的一个花蕾，在上部1／3处作徒手横切，观察花被的组成，花药 似蝶形，中央为花柱的横切面。然后在花蕾下部l／5处通过子房作徒手横切，观察心 皮的数目和胎座的类型。 #问题与思考 （1）如何理解花是适应生殖的变态枝条？ （2）所观察材料的柱头、花柱、胚珠及胎座各为何种类型？ 2．花药的发育与结构 被子植物的花药一般由4个花粉囊组成，分左右两半，中间由药隔相连。花药的 发育过程可分为造孢组织时期、花粉母细胞时期、二分体和四分体时期、单细胞花 粉粒时期和成熟花粉粒时期。 )观察百合和小麦花药的横切片，判断花药发育的时期并注意其特征（参照图8-1、 8-2）

图8-1.百合幼嫩花药横切面简图 图8-2.花药及雄配子体的发有与结构 陆地棉四面体形小子四分体小麦皮热花中的 对精细(SC1,SC2):(g)天丝花粉，通是

图8-1.百合幼嫩花药横切面简图 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) 图8-2.花药及雄配子体的发育与结构 (a)百合幼嫩花药，示花粉母细胞减数分裂Ⅰ末期；(b) 百合2-细胞型成熟花粉，示生殖细胞(GC) 和营养细胞；(c) 小麦幼嫩花药；(d) 小麦3-细胞型成熟花粉，示两个精细胞和一个营养细胞；(e) 陆地棉四面体形小胞子四分体；(f)小麦成熟花粉中的一对精细胞(SC1,SC2)；(g)天竺葵花粉，通过 萌发孔的切面，注意萌发孔区花粉内壁加厚，营养细胞核（VN）近萌发孔，生殖细胞核（GN）远萌 发孔(e.f.g引自胡适宜,2000) GC VN GC

ǎ问题与思考 (1)你所观察的百合花药处于哪个发有时期？如何判定？ (2)花药成熟时结构发生了哪些变化？其中哪些结构与花药的开裂有关？ (3)如何判断2-细胞型与3-细胞型成熟花粉粒？ 3.胚珠的发育与结构 3.1百合胚囊的发育 令观察百合子房横切片，对照图8-3，找出子房与胚珠的各部结构.重点观察百合胚囊（贝 母型)的发有：包括胚囊母细胞、二分体和四分体、幼期胚囊和成熟胚囊几个时期（参照图 8-4妇-d)。胚囊是一个囊状的立体结构，它的细胞或核不可能都排列在一个平面上，要弄清 胚囊的全貌，需观察连续切片。在一张切片上要根据胚囊细胞的数目、大小、形状和在胚囊 中所处的位置等判断胚囊的发有时期 3.2小麦胚囊的发有 取小麦胚囊发有不同时期制片，观察胚囊的发有过程。小麦胚囊属于蓼型，代表大多 盛被抽物钢美足可铁分裂形成0个有胞，这行文 背缝线 外表皮 一游陛细胞 子房壁 内表皮 腹缝线 锥管束 珠柄 胚珠 胚餐 珠孔 图8-3.百合子房横切面简图

#问题与思考 (1) 你所观察的百合花药处于哪个发育时期？如何判定？ (2) 花药成熟时结构发生了哪些变化？其中哪些结构与花药的开裂有关？ (3) 如何判断2-细胞型与3-细胞型成熟花粉粒？ 3.胚珠的发育与结构 3.1 百合胚囊的发育 ) 观察百合子房横切片，对照图 8-3，找出子房与胚珠的各部结构。重点观察百合胚囊(贝 母型)的发育：包括胚囊母细胞、二分体和四分体、幼期胚囊和成熟胚囊几个时期（参照图 8-4a-d）。胚囊是一个囊状的立体结构，它的细胞或核不可能都排列在一个平面上，要弄清 胚囊的全貌，需观察连续切片。在一张切片上要根据胚囊细胞的数目、大小、形状和在胚囊 中所处的位置等判断胚囊的发育时期。 3.2小麦胚囊的发育 )取小麦胚囊发育不同时期制片，观察胚囊的发育过程。小麦胚囊属于蓼型，代表大多 数被子植物的胚囊类型；它的3个反足细胞可继续分裂，形成20～30个细胞，这一特点又与 典型的蓼型胚囊不同(图8-4e,f)。 图8-3. 百合子房横切面简图

(e) (f) 图8-4.环珠及环囊的发有与结构 装：（®）示小麦的功能大孢子()及退化的3个大孢子的痕迹：()小麦成熟胚囊，示助细胞(S)、中央细胞 (俱2个极核)和反足细胞群（®.￡.引自胡适宜）。 s问题与思考 (1)胚珠包括哪些部分？ (2)蓼型胚囊与贝母型胚囊的发育有何不同？ 4.双受精过程

(a) ( b) (c) (d) (e) (f) 图8-4. 胚珠及胚囊的发育与结构 (a) 百合胚珠发育早期，示孢原细胞；(b) 百合胚囊母细胞时期；(c) 百合胚囊母细胞减数分裂形成四分 体，示4个有效大孢子； （d）百合四核胚囊时期，示合点端的2个三倍体的大核，珠孔端的2个单倍体的小 核;(e)示小麦的功能大孢子（M）及退化的3个大孢子的痕迹；(f) 小麦成熟胚囊，示助细胞(S)、中央细胞 (具2个极核)和反足细胞群 （e.f.引自胡适宜）。 #问题与思考 (1) 胚珠包括哪些部分？ (2) 蓼型胚囊与贝母型胚囊的发育有何不同？ 4．双受精过程 S M

合过看和小麦双受精过程系订片、注双受精中的精楼与核。精与的 5.环和环到的发育 5.1双子叶植物荠莱胚和胚乳的发有 取荠菜无限花序上不同发有时期的短角果 从果内取出胚珠，放在有5%KOH溶液的凹 取出用清 不同发育时期歌 另取不同发有时期荠菜胚珠的纵切片，观察原胚时期、胚分化时期和成熟胚时期的结 构特征及胚乳的发育过程（参照图8-5阳 5,2单子叶植物小麦和玉米胚和胚乳的发有 观察玉米或小麦幼胚的纵切片，区分原胚和胚柄的结构、子叶的发生、胚乳的 类型。 分晒 职别胚的子叶、 胚轴】 乳部分（参照图8-58

观看棉和小麦双受精过程系列幻灯片，注意双受精中的精核与卵核、精核与极核的融 合过程。 5．胚和胚乳的发育 5.1 双子叶植物荠莱胚和胚乳的发育 )取荠菜无限花序上不同发育时期的短角果，从果内取出胚珠，放在有5％KOH溶液的凹 面载玻片或表面皿中，浸泡5min左右，将胚珠取出用清水漂洗后置于载玻片上，加1滴10％ 甘油，盖上盖玻片后用解剖针轻轻敲击盖玻片上方，将荠菜幼胚从胚珠中压挤出来，观察 不同发育时期胚和胚乳的构象。 另取不同发育时期荠菜胚珠的纵切片，观察原胚时期、胚分化时期和成熟胚时期的结 构特征及胚乳的发育过程（参照图8-5a-f）。 5.2 单子叶植物小麦和玉米胚和胚乳的发育 )观察玉米或小麦幼胚的纵切片，区分原胚和胚柄的结构、子叶的发生、胚乳的 类型。观察成熟胚时，先区分胚、胚乳和种皮（该种皮与果皮愈合）三部分，然后 识别胚的子叶、胚芽鞘、胚芽、胚轴、胚根和胚根鞘及胚乳的糊粉层和含淀粉的胚 乳部分（参照图8-5g）。 (a) (b) (c) (d) P

(e) (E) (g) 图8-5和胚乳的发白 益 问题与思考 (1)与单子叶植物小麦比较，双子叶植物荠菜胚和胚乳的发育有何特点？ (2)从你观察的材料分析，种子形成过程中哪些部位的细胞发生了细胞程序性死亡？ 6.子房的发育和果实的形成 子房发育成果实。单纯由子房发育成的果实为真果：除子房外，花的其它部分也 参与形成的果实为假果。 矿观察桃、苹果果实横剖面和草莓、凤梨和无花果等果实的纵剖面。注意果实各 部位的特征及其来 问题与思考 注明(a)、(b)图横线所示的部位 (a.苹果果实横剖面 ).无花果果实纵面】 (②)什么因素能促使子房发有成果实？

(e) (f) (g) 图8-5 胚和胚乳的发育 (a-f) 荠菜胚和胚乳的发育，示胚发育的不同时期和核型胚乳；(a) 8细胞原胚时期；(b) 球形 胚 (P)时期 ; (c) 晚心形胚时期 ; （ d）鱼雷型胚时期； (e)拐杖胚时期； (f) U形胚（成熟胚）时 期。(g)小麦胚成熟期，示胚和部分胚乳及果皮、种皮。 #问题与思考 (1) 与单子叶植物小麦比较，双子叶植物荠菜胚和胚乳的发育有何特点？ (2) 从你观察的材料分析，种子形成过程中哪些部位的细胞发生了细胞程序性死亡？ 6．子房的发育和果实的形成 子房发育成果实。单纯由子房发育成的果实为真果；除子房外，花的其它部分也 参与形成的果实为假果。 )观察桃、苹果果实横剖面和草莓、凤梨和无花果等果实的纵剖面。注意果实各 部位的特征及其来源 #问题与思考 (1) 注明（a）、（b）图横线所示的部位。 (a).苹果果实横剖面。 (b).无花果果实纵剖面。 (2) 什么因素能促使子房发育成果实？

7.花粉活力的测定 7.1花粉萌发率测定法 将花粉培养基熔化后，用玻棒蘸少许，涂布在载玻片上。将丝瓜、南瓜等葫芦科植物 载玻片上 倍养皿中，在 计算其萌发率。 己萌发的花粉粒数目 萌发率= .×100% 花粉粒总数 你所观察的 _花粉的萌发率为」 类装不种关物的花南发所需温度、时间和、酸浓度不同，植物种 2碘一碘化钾染色测定法 多植 矿取南瓜可育成熟花药和水稻、小麦及玉米的可有和不育成熟花药，分别置于载 玻片上，加1滴蒸馏水，用慑子将花药捣碎，使花粉粒释放，然后加1-2滴1一K1溶液 在显微 成监 的的花粉粒入 较强的花粉粒 的色的花台动皮箱不的动聚蜂片齿个， 你所测定的 花粉的染色率为 注意：此种方法不能准确表示花粉的活力，因为三核期退化的花粉和被杀死的 花粉中也有淀粉的积累，遇碘呈蓝色反应。 ×问题与思考 (1)花粉人工离体萌发后，花粉管如何产生？产生花粉管后原生质体和细胞核的位 置有何变化？能否观察到花粉管中的2个精子 (3)正常的成熟花粉与不育的花粉在形态上有无区别？

7. 花粉活力的测定 7.1 花粉萌发率测定法 )将花粉培养基熔化后，用玻棒蘸少许，涂布在载玻片上。将丝瓜、南瓜等葫芦科植物 成熟的花粉洒在涂有培养基的载玻片上，然后将载玻片放置于垫有湿滤纸的培养皿中，在 25o C左右的恒温箱中孵育5—lOmin，然后在显微镜下检查5个视野，计算其萌发率。 已萌发的花粉粒数目 萌发率＝ × 100% 花粉粒总数 你所观察的 花粉的萌发率为 。 注意：不同种类植物的花粉萌发所需温度、时间和蔗糖、硼酸浓度不同，应依植物种 类而改变培养条件。 7.2 碘-碘化钾染色测定法 多数植物正常的成熟花粉会积累较多的淀粉，I2-KI溶液可将其染成蓝色。发育不良 的花粉往往不含淀粉或积累淀粉较少，I2-KI溶液染色后呈黄褐色。 )取南瓜可育成熟花药和水稻、小麦及玉米的可育和不育成熟花药，分别置于载 玻片上，加1滴蒸馏水，用镊子将花药捣碎，使花粉粒释放，然后加1-2滴I2-KI溶液， 盖上盖玻片，在显微镜下观察。被染成蓝色的的花粉粒为活力较强的花粉粒，染成 黄褐色的花粉粒为发育不良的花粉粒。观察2张制片，每片取5个视野，统计花粉的 染色率。 你所测定的 花粉的染色率为 。 注意：此种方法不能准确表示花粉的活力，因为三核期退化的花粉和被杀死的 花粉中也有淀粉的积累，遇碘呈蓝色反应。 #问题与思考 （1）花粉人工离体萌发后，花粉管如何产生？产生花粉管后原生质体和细胞核的位 置有何变化？能否观察到花粉管中的2个精子？ (2) 若将南瓜的花粉极不均匀地洒在涂有培养基的载玻片上，其余处理方法同前，萌发 率有何不同？ (3) 正常的成熟花粉与不育的花粉在形态上有无区别？

8.种子活力的测定 8.1氯化三苯基四氮唑(TTC)法 活细胞在呼吸过程中不断进行氧化还原反应而产生还原性辅酶NADH+H'或NADPH+H'), 这些还原性辅酶可以还原其它底物。 当TTC溶液渗入种胚的活细胞内，作为氢受体被还原性辅酶还原时，可产生红色的三苯 基甲(TTF),使胚染成红色。 当种胚的生活力下降时，呼吸作用减弱，脱氢酶活性下降， 胚的染色反应不明显，因此可由TTC染色的程度来推断种胚生活力的强弱。 矿取玉米的籽粒和死的籽粒，用温水(30℃)浸泡，使种子充分吸张。随机取吸胀种子20 粒，用刀片沿种子胚的中心纵切为两半，取其中一半（另一半待用），放在培养皿中，加 入适量TTC溶液，浸没种子，在室温下20min后，倾出TTC溶液，用自来水冲洗2-3次， 观察记录半粒种子的染色情况。 注意：TT℃溶液最好现用现配，如需贮藏则应贮于棕色瓶中。对于不同植物种子生活力 的测定，所需试剂浓度、浸泡时间和染色时间均有所不同。 8.2红最水染色法 活细胞的细胞膜具有选择性吸收物质的能力，而死细胞的细胞膜则丧失这种能力。染 料红是水中的酸性大红G可进入死细胞使其染色，活细跑不能吸收红墨水而不染色。所以 可根据种子胚部是否染色来判断种子的活力。 取上述待用的另一半的半粒种子，放在培养皿内，加入5%的红墨水溶液，以浸没种子 为度，室温下染色15mi,领出溶液，用自来水反复冲洗种子。观察记录半粒种子各部的 染色情况。 问题与思考 (1)用TTC法和红墨水染色法计算有活力种子的百分率。 (2)用上述两种测定种子活力方法所示种子的染色结果有何不同？为什么？ (汪矛)

8．种子活力的测定 8.1 氯化三苯基四氮唑(TTC)法 活细胞在呼吸过程中不断进行氧化还原反应而产生还原性辅酶(NADH+H﹢或NADPH+H﹢ )， 这些还原性辅酶可以还原其它底物。 当TTC溶液渗入种胚的活细胞内，作为氢受体被还原性辅酶还原时，可产生红色的三苯 基甲 （TTF）,使胚染成红色。当种胚的生活力下降时，呼吸作用减弱，脱氢酶活性下降， 胚的染色反应不明显， 因此可由TTC染色的程度来推断种胚生活力的强弱。 )取玉米的籽粒和死的籽粒，用温水（300 C）浸泡，使种子充分吸胀。随机取吸胀种子20 粒，用刀片沿种子胚的中心纵切为两半，取其中一半（另一半待用），放在培养皿中，加 入适量TTC溶液，浸没种子，在室温下20min后，倾出TTC溶液，用自来水冲洗2-3次， 观察记录半粒种子的染色情况。 注意：TTC 溶液最好现用现配，如需贮藏则应贮于棕色瓶中。对于不同植物种子生活力 的测定，所需试剂浓度、浸泡时间和染色时间均有所不同。 8.2 红墨水染色法 活细胞的细胞膜具有选择性吸收物质的能力，而死细胞的细胞膜则丧失这种能力。染 料红墨水中的酸性大红 G可进入死细胞使其染色，活细胞不能吸收红墨水而不染色。所以 可根据种子胚部是否染色来判断种子的活力。 )取上述待用的另一半的半粒种子，放在培养皿内，加入5%的红墨水溶液，以浸没种子 为度，室温下染色15min,倾出溶液，用自来水反复冲洗种子。观察记录半粒种子各部的 染色情况。 #问题与思考 （1）用TTC法和红墨水染色法计算有活力种子的百分率。 （2）用上述两种测定种子活力方法所示种子的染色结果有何不同？为什么？ （汪 矛）

实验报告 姓名： 专业： 班级： 组号： 成续： 实验名称： 1.用模式简图表示被子植物花粉母细胞至成熟花粉粒的发有过程。 2.绘出大孢子母细胞到成熟胚囊（蓼型或贝母型）发有过程的模式简图 3.试分析比较花粉和种子活力测定的几种方法

实验报告 姓名： 专业： 班级 ： 组号： 成绩： 实验名称： 1．用模式简图表示被子植物花粉母细胞至成熟花粉粒的发育过程。 2．绘出大孢子母细胞到成熟胚囊（蓼型或贝母型）发育过程的模式简图。 3．试分析比较花粉和种子活力测定的几种方法