玄参科(Scrophulariaceae)蓝猪耳(Torenia fournieri)具有半裸露的胚囊，是被子植物受精生物学研究的一种模式植物。迄今为止对蓝猪耳受精生物学的研究主要表现在花粉管定向进入胚囊、受精过程中的钙和胚囊中的细胞骨架等方面。本文系统研究了蓝猪耳花器官发生和发育，大、小孢子发生和雌、雄配子体发育，钙在花药发育、大小孢子发生与雌雄配子体发育过程中的分布与功能，钙在花粉管及花粉管生长途径中的分布与功能以及精子、卵细胞和合子的分离与发育特征。主要研究结果如下：　　 1.花器官发生和发育　　 蓝猪耳(玄参科)的萼片、花冠、雄蕊和雌蕊原基都具两侧对称性，且为合萼、合瓣花，雄蕊着生在花冠上，子房两心皮两室。花器官分化的顺序为萼片、雄蕊原基、花瓣原基、雌蕊原基。5枚萼片原基的发生顺序不一致，其式样为近轴面1原基—远轴面2原基—2侧生原基，萼片原基的发育是同步的；雄蕊原基先于花瓣原基发生，但其发育比花瓣原基缓慢，4枚雄蕊原基几乎同时发生；5枚花瓣原基同时发生，且近轴面的两枚花瓣原基后来有愈合迹象。与同科Agalinisdensiflora花发育比较，两种植物花器官原基发生的时间和先后顺序有较大的差异。与同科地黄属(Rehmannia)、苦苣台科(Gesneriaceae)异叶苣苔属(Whytockia)、尖舌苣苔属(Rhynchoglossum)和台闽苣苔属(Titanotrichum)的花器官发生和发育比较，发现玄参科和苦苣苔科的花器官发生和发育关系比较复杂，五属并不能形成两种不同的式样，认为以子房室数和胎座类型划分玄参科和苦苣苔科的可靠性仍需进一步探讨。　　 2.大、小孢子发生和雌、雄配子体发育　　 蓝猪耳雄蕊4枚，花药具4个花粉囊。小孢子母细胞减数分裂属连续型，四分体排列方式为四面体形或左右对称形。成熟花粉属2—细胞型，3个萌发孔。花药壁发育为双子叶型，腺质绒毡层。多在四分体时期发现小孢子细胞质降解的异常现象，其它发育阶段均正常，推测蓝猪耳小孢子母细胞不正常的减数分裂导致其花粉败育，花粉败育是造成蓝猪耳结实率不高的原因之一。　　 蓝猪耳为中轴胎座，倒生胚珠，单珠被，薄珠心。大孢子母细胞减数分裂形成T-形和直线形四分体。T-形四分体合点端大孢子具功能，并按蓼型胚囊发育，直线形四分体中珠孔端大孢子具功能，最终形成七细胞八核的成熟胚囊。胚囊发育异常偶有发生，但并不是蓝猪耳结实率低的主要原因。　　 3.花药和大、小孢子发生与雌、雄配子体发育过程中的钙分布动态与功能　　 花药发育中，小孢子母细胞的钙随其发育由多变少；包围四分小孢子的胼胝质壁上有大量的钙，而四分小孢子仅壁上有一些钙，此时花药壁的表皮和药室内壁的钙明显增多，中层和绒毡层内切向面的细胞膜上有较多的钙分布；游离小孢子的细胞质和细胞核中的钙分布较四分体时期有所增加，到花粉成熟时却又减少，而小孢子壁和乌氏体上的钙从早期小孢子时期到成熟花粉一直保持增多的趋势。推测游离小孢子发育和花粉壁形成过程中钙的分布特征与细胞核分裂、核迁移和花粉壁形成有关，由花药壁的药室内壁、中层、绒毡层和乌氏体中的钙明显增多推测钙有从花粉囊向花粉的逐渐转运过程。　　 大孢子发生过程中，大孢子母细胞的钙很少；减数分裂后的四分体大孢子，胼胝质壁最先消失的大孢子发育成功能大孢子，其余三个退化大孢子的胼胝质壁后消失，未退化大孢子的钙较少，而退化的大孢子中积累较多的钙，表明钙与无功能大孢子退化密切相关。　　 雌配子体发育过程中，随着胚囊液泡体积的增大，起初细胞质和游离核中的钙不断增多，到四核胚囊时期，胚囊中央被一个大液泡占据，此时细胞质和游离核中的钙减少，仅在大液泡中积累了较多的钙沉淀。由此推测胚囊发育过程中液泡的形成与钙有关，液泡中的钙可能起渗透调节的作用。　　 卵器细胞发育过程中，卵细胞和中央细胞中的钙都较多，表明高钙条件可能有利于细胞的代谢活动，并激发卵细胞和中央细胞进行受精过程。助细胞是花粉管进入胚囊的必经途径，丝状器中大量的钙可能有利于吸引和引导花粉管进入胚囊，而助细胞细胞质中的钙却不多，表明钙在助细胞中分布不均匀，靠近珠孔处的高钙环境更有利于吸引和引导花粉管进入胚囊。　　 受精前卵细胞中钙较多，受精后钙含量变化不大；受精前两个助细胞中钙含量相似，并且都不多，主要是集中分布在丝状器中，受精后两个助细胞中钙含量存在较大差异，退化助细胞中的钙增多，宿存助细胞中钙量和受精前比较基本没变化。推断花粉管的进入与助细胞的退化以及退化助细胞中钙增加有密切关系。　　 4.花粉管以及花粉管生长途径中钙的分布动态与功能　　 蓝猪耳花粉离体萌发和花粉管体外生长对培养基有一定的要求。硼是花粉萌发中必不可少的微量元素；钙对花粉管生长起着非常重要的调节作用，并推测钙离子主要是通过电压依赖型钙通道进入花粉管内部。　　 蓝猪耳花粉在柱头上萌发时，柱头细胞的钙很少，花粉管壁上钙较多；花粉管刚进入花柱时，相邻的花柱通道细胞和胞间基质中钙较多，而管壁上的钙相对减少，管内的钙相对增加；花粉管伸长至花柱基部时，相邻花柱组织的钙相应减少，而管壁上的钙先增多后减少，管内的钙逐渐增多；当花粉管进入子房，子房室内有大量的钙，花粉管壁上也有较多的钙，而这时管内的钙相对较少。由此推测：花粉萌发时，蓝猪耳的花粉中有足够的钙满足花粉萌发；花粉管生长中，钙不断从花柱组织细胞中进入花粉管，满足花粉管内雄性生殖细胞的分裂和花粉管的生长；花粉管进入到子房室，花粉管内无需太多的钙，而管外高钙环境有助于花粉管进入珠孔。体内生长的花粉管中钙也呈梯度分布，并且随着花粉管不断生长，钙的梯度分布更加明显。　　 蓝猪耳的花柱属中等长度，在未授粉时花柱已出现有明显的钙梯度分布特征，并且在授粉后，花粉管生长到达的部位均有较丰富的钙。推测蓝猪耳花柱的钙梯度分布对其中生长的花粉管也具有引导作用。　　 5.离体受精　　 采用活体-离体技术成功地从约2cm长的花柱培养出的花粉管中分离出发育状况更符合体内即将参与受精的一对精细胞，并且用显微操作仪成功地挑选出两个精细胞群体。蓝猪耳花粉管中的一对精细胞在大小和表面电荷存在差异，这从细胞水平上反映了精细胞具有异型性。精子二型性特征可能与倾向性受精和进入胚囊后细胞命运不同有一定关系。　　 采用解剖法和酶解—解剖法都能分离出生活卵细胞和合子，只是分离难度和分离率有差异。解剖法分离出的卵细胞更有利于研究卵细胞受精前后生物学特性及合子激活的生殖生物学问题，并为建立蓝猪耳离体受精体系创造条件。酶解—解剖法分离卵细胞和合子较容易，有利于收集到一定数量的卵细胞和合子并应用到分子水平的研究。蓝猪耳的卵细胞较合子大，卵细胞中大液泡的数量较多，细胞质大部分聚集在位于细胞中央的细胞核周围；而受精后的合子中大液泡明显减小，细胞质分布较均匀，浓厚。推测卵细胞受精后，大液泡的消失引起了合子的收缩；合子发育一段时间，合子的体积又开始增大。据此推断在合子的发育过程中，由液泡消失引起合子体积变小只是一个短暂现象，很可能是合子激活过程中细胞质重组的一种表现。蓝猪耳的卵细胞和合子细胞表面都带正电荷，但二者的电泳迁移率不同，卵细胞体积虽比合子大，但电泳迁移率却比合子的低。细胞表面电荷的功能虽然还不清楚，但推测二者细胞表面电荷的差异可能与防止多精入卵有关。