植物花粉管向胚珠的定向生长

由于被子植物的精细胞无法运动，因此，被子植物有性生殖的完成需要借助花粉管来将精细胞传递至胚珠的胚囊中。花粉管是如何感知信号定向地向胚珠生长的呢？早期的观察发现胚囊中的助细胞含有丰富的内质网结构，暗示助细胞有活跃的蛋白质合成，由此推测，助细胞分泌的蛋白质参与了花粉管的定向生长。

近年的研究表明，当用激光使助细胞猝死后，花粉管就不再向胚珠生长了。直接证实了助细胞参与诱导花粉管的定向生长。目前，助细胞表达的参与诱导花粉管定向生长的基因已经被克隆到。在体外，用琼脂小球包裹该基因所编码的蛋白质，亦能引导花粉管向琼脂小球的定向生长。本实验拟选用拟南芥作为实验材料，来观察花粉管向胚珠定向生长的现象。

器材：

当天开放的拟南芥花朵。

器具：

① 镊子

② 解剖针

③ 解剖镜

试剂：

① 硼酸（H₃BO₃）

② 氯化钙（CaCl₂）

③ 氯化钾（KCl）

④ 硫酸镁（MgSO₄）

⑤ 蔗糖

⑥ 氢氧化钠（NaOH）

⑦ 低熔点琼脂糖

植物花粉管向胚珠的定向生长的基本过程可分为如下几步：

（1）按要求配制培养基，并加入终浓度为 1.5% 的低熔点琼脂糖，于 60 ℃ 水浴中熔化（培养基成分：H₃BO₃ 0.01%；CaCl₂ 5 mmol/L；KC1 5 mmol/L；MgSO₄ 1 mmol/L；蔗糖 15%；用大约 30 μL 0.1 mol/L NaOH 调 pH 至 7.5）。

（2）将培养基铺展于 3 cm 左右的塑料培养皿中（培养基的厚度为 2 mm 左右），置于 4 ℃ 冰箱让其凝固（大约需要 20 min）。

（3）在此期间，釆集新鲜开放的拟南芥花朵（花粉的活力最高）。

（4）在解剖镜下，用尖头镊子去掉花朵的花瓣、花萼，留下雄蕊与雌蕊。将雌蕊前端包含花柱的部分用锋利的单面刀片切下，置于凝固的培养基中（图 35-1）。

（5）用镊子取下雄蕊，夹住花丝，对分离的花柱柱头进行人工授粉。在高倍解剖镜下，可以看见花粉黏附于花柱前端的指状突起细胞之间。

（6）再将未受精的胚珠置于花柱切面前端约 100 μm 的范围内（图 35-1）。胚珠分离的方法：将雌蕊用双面胶固定于载玻片上，用尖细的解剖针沿腹缝线轻轻划开子房，可见胚珠。用解剖针轻轻划断胚珠的珠柄后，可用针尖的侧面带出胚珠（注意不要损伤胚珠）。

（7）将培养皿密封，置于 21 ℃ 培养。为防止液体蒸发，可在培养皿内四周放上一圈浸润的棉花以保持皿内的湿度。为了方便花粉管从花柱中长出，应注意检查花柱的切口端是置于培养基之上，而不是埋于培养基之中。

（8）3~4 h 后，在倒置显微镜下检查花粉管从花柱切面长出的情况（时间随切割的花柱长短不一样会有所不同）。当花粉管长出后，在倒置显微镜下间断地观察，可见花粉管在胚珠的诱导下发生定向生长而进入珠孔的现象（图 35-1）。