《蕨類植物受精孔的發生、功能及其演化意義》是依託上海師範大學，由曹建國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：蕨類植物受精孔的發生、功能及其演化意義
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曹建國
- 依託單位：上海師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我們首次在水蕨卵細胞上發現了受精孔（雌配子上的交配結構），它對於闡明蕨類植物受精作用的機制具有重要意義。但受精孔在蕨類植物中發生的普遍性、細胞發生機制、生物學功能和演化意義等尚了解不夠。本項目將進行以下研究：① 擬選用6種演化地位不同的蕨類植物為代表（詳見正文），主要以TEM技術研究受精孔發生的細微結構，比較不同蕨類受精孔之間的差異，揭示其系統發生和演化意義。② 擬以鐵線蕨和水蕨為材料，採用TEM技術對受精孔發生的細胞學過程進行研究，闡明腹溝細胞在卵發生和受精孔形成中的作用。③ 擬以鐵線蕨和水蕨為材料，採用體外受精、環境影響因子調控、TEM和雷射共聚焦技術等研究受精孔的生理功能和形成機制。本項目研究結果對揭示蕨類植物受精孔的形態發生機制、生物學功能和闡明蕨類植物有性生殖的演化等都具有重要的科學意義。
結題摘要
本項目是在水蕨（Ceratopteris thalitroides）卵細胞上發現受精孔的基礎上，深入研究受精孔在蕨類植物中發生的普遍性，細胞學發生機制，生物學功能和系統演化意義。通過對問荊（Equisetum arvense）、福建觀音座蓮（Angiopteris fokiensis）、紫萁（Osmunda japonica）、鐵線蕨（Adiantum flabellulatum）、華東安蕨（Anisocampium sheareri）、蕨（Pteridium aquilinum）、瘤足蕨（Plagiogyria euphlebia）、峨眉鳳丫蕨（Coniogramme emeiensis）等8種演化地位不同的蕨類植物受精孔發生的研究，取得了一些重要發現：① 發現蕨類植物的進化類群（薄囊蕨），包括鐵線蕨（A. flabellulatum）、華東安蕨（A. sheareri）、蕨（P. aquilinum）、瘤足蕨（P. euphlebia）、峨眉鳳丫蕨（C. emeiensis）均具有卵膜和受精孔，即卵膜和受精孔在薄囊蕨中是普遍存在的；② 發現這些進化蕨類中卵膜結構和形成方式不同，可分為2種類型，水蕨、鐵線蕨和峨眉鳳丫蕨卵膜為多層膜結構，是內質網從質膜內側形成的，而蕨、華東安蕨、瘤足蕨的卵膜是網狀結構，是由分離腔內物質在質膜外側沉積形成；③ 發現原始薄囊蕨紫萁成熟卵細胞不具有典型的卵膜結構和受精孔；④ 厚囊蕨觀音座蓮卵細胞無卵膜結構；⑤ 細胞化學研究表明蕨等卵膜含多糖類物質，不含脂類物質，澄清了卵膜的細胞化學性質；⑥ 通過BFA（布雷菲德菌素）處理卵細胞發育表明分離腔內物質與高爾基體和囊泡活動有關。此外，本項目的研究成果對揭示蕨類植物有性生殖的演化和闡明蕨類植物親緣關係也具有重要的科學意義，如通過對水蕨、鐵線蕨、蜈蚣草鳳尾蕨、鳳丫蕨卵發生研究表明它們發育類型相同，將它們併入同一個科是合適的。又如，國外分類學家傳統上將紫萁列入薄囊蕨，但通過我們的研究表明紫萁卵發生與其他薄囊蕨完全不同，支持秦仁昌系統將紫萁單列為原始薄囊蕨剛。
