2008年5月10日

夏日限定生物實驗-夏菫的體外受精觀察

為了這個觀察實驗,我已經等半年了,因為這是一個「夏日限定實驗」!


因為主角是玄參科的夏菫,學名Torenia fournieri,日名トレニア。
我3月時在上班的路上看到,一盆15元,只是現在5月了,花已經快謝光了。這樣好像變成「春日限定」了?
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特別介紹日文,因為這是日本名古屋大學的東山哲也教授所做的研究。
他的研究方向是花粉管的誘導以及雙重受精,為什麼夏菫這種花會成為研究的主角。
關鍵就在下圖。

左邊是一般典型被子植物胚株、胚囊和卵細胞的模式圖,胚囊是包在胚珠裡,所以胚囊裡的細胞並非顯而易見。
但右圖的夏菫就不同了,他的胚囊會伸出胚珠之外,因此可以用顯微鏡就輕易看見輔細胞或卵細胞。自然就能進一步研究花粉管是怎麼找到胚囊在哪裡,以及受精的機制。
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下圖是東山哲也教授說明受精的過程。根據他的研究,胚囊中的輔細胞會誘導花粉管的生長,如果用雷射破壞輔細胞,花粉管就無法順利將精細胞送達。

http://www.kazusa.or.jp/ja/plant/pas/data/higashiyama.htm


夏菫的花粉管和胚珠可以一起培養,在這篇報告中有適於生長的培養基配法
http://www.plantcell.org/cgi/content-nw/full/10/12/2019/T1

不過我沒有那麼多藥品,我只有蔗糖,所以我的配法是這樣的。
用50ml的水加上2.5g的蔗糖和0.5克的洋菜粉,放到微波爐加熱1分鐘,趁熱滴到載玻片上備用,這樣是5%蔗糖的固態培養基。

再來就是要取得夏菫的胚珠和花粉,它是兩性花,同時具有雄蕊和雌蕊。
我覺得夏菫似乎是雄先熟的植物(不確定),因為我發現有花粉的,胚珠似乎還沒成熟,胚囊還小小的。而胚囊夠大的花,它的花粉都已經掉光了。


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中間的那根就是雌蕊,底部就是子房。
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用單面刀片切開後,可以在解剖顯微鏡下看見一顆顆的胚珠整齊排列。
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在解剖顯微鏡下用鑷子剝下
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這是部份還留在胎座上的胚珠
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暗視野顯微鏡下的胚珠
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再放大一點,調整焦距就可以看見凸出的胚囊,裡頭有輔細胞。
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因為卵細胞和輔細胞並不是在同一平面上,所以必須調整焦距才能看到卵細胞
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再來就是花粉了,根據東山哲也教授的研究,若是切已經受粉的柱頭來培養(半體外培養),讓花粉管穿過花柱,它的花粉管生長情形會更好,顯示花柱對花粉管的生長有一定影響。如果要有更好的生長狀況,必須再配合適當的培養基

大坨的東西是花藥,旁邊白色小顆粒是花粉粒
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數小時後,已經長出花粉管
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這是400倍下的花粉管和花粉。
如果使用暗視野顯微鏡來看花粉管,在100倍下就可以看見花粉管內的細胞質流動,甚至看見核。可惜用相機拍攝不出來那個樣子,只能用肉眼觀賞。
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本來以為只有用蔗糖培養基和完全體外培養(未經過花柱),會看不見受精的過程,但還是讓我找到有花粉管偷偷摸摸鑽到胚珠群了。只是胚珠太多了,所以沒能看出一對一的過程。
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參考資料:
  1. Higashiyama.T.,et.al.(1998).Guidance in vitro of the pollen tube to the naked embryo sac of Torenia fournieri.Plant Cell.10.2019-2031. 連結:http://www.plantcell.org/cgi/content/full/10/12/2019
  2. Higashiyama.T.,et.al.(2001).Pollen tube attraction by the synegid cell.Science.293,1480-1483.

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