中国特有产甜蛋白植物——马槟榔花果及种子形态学

对中国特有产甜蛋白植物--马槟榔(Capparis masaikai Levl.)花果及种子的形态、结构进行解剖和显微观察.描述了马槟榔花的花萼、花瓣、子房、花药、花粉和果实的大小、外中内果皮以及种子的内外种皮、胚、胚乳等的结构和形态.马槟榔为圆锥花序,花瓣、萼片各4个,上位子房,侧膜胎座,4个心皮,1个心室,雄蕊多个,胚珠多数,多为肾形,沿心皮腹缝线成2～3纵行排列,花粉囊4囊纵裂,底着药,花粉粒球形,三孔沟型萌发,花程式为:K2+2C4A∞G(4:1:∞);果实大小差异较大,最小果纵横径3.1 cm×2.8 cm,最大果纵横径11.2 cm×9.4 cm,果实含种粒数平均8～9粒,最多的达40粒;果皮分外、中、内3层,外果皮有8～10条不规则棱及粗短的棘状突起,中果皮石细胞居多,内果皮晶莹剔透;种子形状多样,不同区域马槟榔种粒大小存在极显著差异,种皮有内外2层,外种皮质硬而脆,内种皮薄而透明,种子胚乳被吸收仅留遗痕,胚由胚根、胚轴、子叶和胚芽组成.     

小麦、水稻、玉米果皮淀粉体发育、形态和结构特征的比较

为探明小麦、水稻、玉米果皮淀粉体的发育、形态和结构特征的差异,以小麦“烟农19号”,水稻“扬稻6号”和玉米“扬糯1号”不同发育天数的颖果为材料,采用树脂切片、扫描电镜观察、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换远红外光谱(FTIR)相结合的技术,对这三种谷物果皮淀粉体的发育、形态和结构特征进行了比较分析。结果表明,小麦颖果背部和腹部外果皮在早期都有小颗粒淀粉体积累,后期逐渐降解;水稻和玉米颖果背部外果皮在早期积累小颗粒淀粉体,随后逐渐降解,腹部外果皮不积累淀粉体。小麦、水稻、玉米中果皮细胞均积累较多的淀粉体,随着颖果的发育,小麦和玉米果皮细胞发生了明显的细胞程序性死亡,淀粉体从细胞中流失并不断降解,水稻中果皮程序性死亡进程不明显,细胞只是发生收缩和变形并伴随有淀粉体的降解。小麦和水稻果皮横细胞早期积累叶绿体,随着颖果的发育,叶绿体中开始积累淀粉粒,随后不断降解;玉米横细胞不积累叶绿体,只有少量的淀粉体积累,随后淀粉体降解。小麦果皮淀粉体分为单粒和复粒淀粉两种,淀粉粒呈现圆球状和不规则状;水稻和玉米果皮淀粉体为复粒淀粉,淀粉粒多呈不规则状,部分玉米淀粉粒呈多面体状。小麦、水稻、玉米果皮淀粉表现出相似的XRD和FTIR图谱, 但在XRD波谱的2θ角17°和18°衍射峰及FTIR光谱的995和1 022 cm^-1共振峰强度不同,玉米果皮淀粉的相对结晶度最高,小麦次之,水稻最低;淀粉粒表层有序度以水稻最高,玉米次之,小麦最低。以上结果说明,在小麦、水稻、玉米果皮不同部位,淀粉体的发育和形态上存在较多个异同点,果皮淀粉粒内部结晶度和表层结构有序度存在显著差异。     

香水椰子果实发育过程中营养元素含量的变化

为了给香水椰子的施肥管理提供科学依据,以香水椰子果实为材料,研究果实发育过程中外果皮、中果皮、内果皮和果肉(固体胚乳)中N、P、K、Ca、Mg 5种营养元素的含量、分布与吸收规律。结果表明:(1)5种营养元素含量均随着果实的发育总体呈递减规律(内果皮中Mg含量相反),但元素的吸收累积总量则相反;(2)在1~6个月果龄时,N、P主要分布在内果皮,K主要分布在中果皮和内果皮;7~10个月果龄时,N、P、K主要分布在果肉;Ca主要分布在中果皮;Mg主要分布在内果皮;(3)5种元素在4个部位均以K含量最高,其次为N含量,而P、Ca、Mg含量在不同发育阶段排序不同;(4)营养元素的分布累积与各部位的生物量大小、元素本身的含量和特性密切相关。     

黑米果皮花色素沉积过程的研究

以3个籼型黑米品种为材料,利用扫描仪对颖果进行即时扫描观察,对自然条件下和人工控制条件下,授粉后不同天数的颖果皮在发育过程中花色素的沉积进行研究。结果表明：黑米花色素只在颖果的果皮中合成和沉积,未观察到在种皮和糊粉层中沉积;果皮在授粉后3 d开始沉积花色素,授粉后5~6 d花色素迅速增加,7 d后花色素充满整个颖果皮;颖果的远胚端最早沉积花色素,以后逐渐延伸到胚端并使整个果皮着色;果皮所有的部位都可独立合成和沉积花色素,未观察到花色素在果皮不同部位的细胞中运输;花色素的合成需要适宜的温度和充足的氧气,低温或缺氧不利于花色素的合成。     

番木瓜果实中芥子酶基因组织差异表达和酶活性研究

检测了番木瓜果实3个发育时期(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的果皮(外果皮)、果肉(内果皮)及种子中芥子酶的活性,并通过RT-PCR分析CpTGG1、CpTGG2和 CpTGG3三个番木瓜芥子酶基因在番木瓜果实各组织的差异性表达情况。结果表明,番木瓜果皮及种子中均有明显的芥子酶活性,但在果肉中无法检测出芥子酶活性;成熟后(Ⅲ期)番木瓜果皮的芥子酶活性相比未成熟前提高了6.6倍,而不同发育时期种子中的芥子酶并不表现出显著差异性。RT-PCR分析结果表明,番木瓜芥子酶基因在番木瓜果实中的表达存在显著时空差异性。其中,CpTGG1在番木瓜果皮及种子中均有表达,且表达量无明显差异,在果肉中完全无表达;CpTGG2在番木瓜果实的各个组织中均无表达;CpTGG3在果皮及种子中也均有表达,成熟果皮(Ⅲ期)和Ⅰ期种子中表达量比较强,并随着果实的发育成熟而呈现梯度变化。     

小麦乙烯响应转录因子基因 wfzp突变体颖果发育的研究

小麦WFZP基因编码的乙烯响应因子是植物中特有的转录因子，参与果实成熟、花叶器官衰老、脱落和种子发育等过程。为探明 wfzp基因突变对小麦颖果发育的影响，以甲基磺酸乙酯诱变的两个 wfzp基因突变体（ wfzp1和 wfzp2）和野生型小麦品种济麦22为材料，运用树脂超薄切片和显微观察技术观察小麦WFZP基因突变体颖果的形态结构发育特征。结果显示， wfzp突变体颖果发育有如下特征：（1）在颖果发育早期，两个突变体的外果皮发育进程较快，中果皮降解时间提前； wfzp1内果皮管细胞消失较快，与 wfzp1突变体相比， wfzp2突变体的管细胞发育缓慢；（2）两个突变体胚乳细胞的分化和发育明显较快，细胞中淀粉和蛋白体的积累量明显增多，细胞的充实度高，尤其在 wfzp2突变体中表现较为明显；（3）两个突变体胚乳传递细胞与糊粉层传递细胞的生长分化进程加快。研究结果为进一步探究乙烯响应转录因子调控小麦颖果发育提供了形态学参考。     

紫糯小麦籽粒石蜡切片制作技术优化及淀粉粒累积分析

为了探明糯性小麦授粉后籽粒淀粉粒的累积情况,以山农紫糯2号授粉后不同天数的籽粒为试验材料,通过对传统石蜡切片技术的脱水、透明和浸蜡等环节进行改进,制作切片后对小麦籽粒结构发育进行观察研究。结果显示,与传统石蜡切片方法相比较,技术改良70%乙醇和无水乙醇脱水时间与逐级透明和渐进式浸蜡环节后,小麦籽粒（授粉后0~14 d）不皱缩变形,石蜡切片完整,且染色分明,结构显示清晰。授粉后0~2 d,果皮中已经开始积累少量淀粉粒,随着授粉后天数推移而逐渐增多;授粉后第6天,胚乳内部逐渐由游离核期向细胞化过渡;授粉后第8天,胚乳细胞进一步增大,淀粉粒开始累积,但体积较小;授粉后第10~12天,胚乳细胞向无核化发展,不同部位胚乳细胞和淀粉粒的排列分布呈现明显差异;授粉后第14天,胚乳细胞中几乎完全充满淀粉粒。表明改进的石蜡切片制作方法适合于早期小麦籽粒的结构研究。     

朋娜和华盛顿脐橙果皮结构与裂果类型的关系

不同脐橙品种在果实成熟期都容易出现裂果现象,已成为商业种植中非常严重的问题。本研究于2007年和2008年调查了朋娜脐橙(Citrus sinensis Osbeck cv.Skaggs Bonanza)和华盛顿脐橙(Citrus sinensis Osbeckcv.Washington)的裂果类型和果实显微、超显微结构的差异。朋娜脐橙外果皮细胞排列的整齐紧密度较差,其细胞起伏、细胞间隙大,细胞形状偏圆形,表皮细胞层数较少,其果皮白皮层细胞间结合的紧密度、均匀度和网状连接程度好;华盛顿脐橙中果皮细胞壁纤维素微纤丝排列较细密,其微纤丝、胞间层不及朋娜脐橙细胞壁的清晰可见。二者都是高裂果率品种,华盛顿脐橙的裂果类型偏向于皱皮裂,朋娜脐橙则偏向果实外裂。     

石榴种皮结构及发育过程的显微观察

为探明石榴种皮的显微结构及其发育过程中的变化,从而丰富石榴种皮发育的细胞学基础,进而为调控种皮发育奠定基础。通过改进石蜡切片方法,对‘月季石榴’果实发育过程中种皮的显微结构进行研究。结果表明:脱水、透明间隔时间延长至2 h,浸蜡时间延长至3 d,可获得良好的切片蜡带。对种皮显微的观察发现,石榴内外种皮由5层细胞组成,外种皮由栅栏层和薄壁细胞层细胞组成,内种皮由木栓层、厚壁细胞层和薄壁细胞层组成。对不同发育阶段种皮的显微结构观察发现,发育前期内外种皮间存在明显的空气腔;之后,内外种皮继续发育,内种皮外层细胞的细胞壁逐渐加厚形成木栓层;内外种皮间的空气腔消失。该结果为进一步开展石榴籽粒发育的研究奠定良好基础。      

花生黑色荚果的果色遗传学分析

发现了一种栽培花生（Ａｒａｃｈｉｓ ｈｙｐｏｇａｅａ Ｌ．ｓｕｂｓｐ．ｆａｓｔｉｇｉａｔａ ｖａｒ．ｆａｓｔｉｇｉａｔａ）,其荚果外层为黑色。花生黑色荚果性状遗传控制的报道尚属首次。荚果我层（外果皮）颜色变化与成熟过程一致,这种变化与以前曾在荚果中层（中果皮）观察到的现象类似。用这个不分离系的繁殖材料（ＰＩ５６０９２７）与两个品种作栽培种亚种内杂交表明,黑色荚果性状是一个单一的显性基因。从正反交后     

同源四倍体水稻胚乳发育:糊粉层细胞壁纤维素物质发育、胚乳淀粉积累及胼胝质“套”的形成

 利用荧光显微术观察，发现同源四倍体水稻与其二倍体原种的糊粉层细胞壁纤维素物质都存在一个“充实”的过程。授粉后5～6 d，糊粉层开始分化形成，此时其细胞壁上未观察到纤维素物质；授粉后6～8 d，糊粉层细胞壁上开始积累纤维素物质；授粉后8～9 d，糊粉层细胞壁积累了大量的纤维素物质。胚乳淀粉的积累存在一个变化的过程：初生胚乳核周围可见一些淀粉体，随着胚乳游离核的增多，游离核周围淀粉体的数量逐渐减少，胚乳细胞化后，胚乳细胞内开始大量形成淀粉体。利用苯胺蓝染色连续切片荧光观察，发现同源四倍体水稻及其二倍体原种胚乳发育过程中，在珠心表皮和内珠被之间存在一层胼胝质物质，围绕着胚囊并包裹住珠心呈“套”状。这个结构的形成变化过程为：授粉后30 min在珠孔端珠心表皮细胞与内珠被之间开始积累少量的胼胝质，之后胼胝质逐渐增多并向合点端扩展延伸；授粉后1～2 d包裹着整个胚囊外的珠心而仅在维管束处断开；授粉后9～13 d，胼胝质“套”消失。该结构可能与胚和胚乳在发育期间的水分和养分的调节等有密切关系。同源四倍体水稻还存在糊粉层细胞壁发育不同步、糊粉层细胞壁结构异常以及胼胝质“套”不消失等异常现象。这些现象有可能会影响同源四倍体水稻的结实率。     

不同裂果易感性石榴品种果皮质构特性分析与显微结构观测

以不同裂果程度的4个石榴品种（‘大青皮甜’‘岗榴’‘秋艳’‘黑金刚’）为试验材料,利用质构仪和显微镜观察测定其果皮质构特性和组织结构特点,解析果皮质构特性和细胞结构在石榴裂果中的作用,为防治石榴裂果提供理论依据。结果表明,采用质构仪测定石榴果皮内外侧破裂力,其外侧破裂力为1050.28~1927.24 g,内侧破裂力为686.01~1526.31 g,同一品种果皮外侧破裂力显著高于内侧破裂力,内外侧破裂力比越小的品种越不易发生裂果;并且果皮紧实度越大越容易产生裂果,其中,‘秋艳’果皮紧实度最低,为85.20 g,石榴果皮紧实度与其裂果性呈负相关的关系;4个石榴品种果皮表层细胞厚度为2.23×10^-2~3.58×10^-2mm,表层细胞面积为6.76×10^-4~10.30×10^-4mm²,表层细胞厚度和面积与石榴品种裂果性无明显相关性;裂果与果皮厚度呈明显的负相关性,即果皮厚的品种容易裂果,果皮薄的品种抗裂果。     

芒果中性/碱性转化酶MiNI基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR技术克隆了1个编码NI基因的cDNA序列,命名为MiNI基因,并对不同来源的中性/碱性转化酶的分子特征及系统进化进行比较分析。结果表明：MiNI基因开放阅读框为2034 bp,编码677个氨基酸,相对分子量为76.6 kDa,理论等电点为6.24;生物信息学分析结果显示,NI二级结构α螺旋占38.85%,无规则卷曲占35.45%,伸展链占18.91%,β折叠占6.79%;MiNI具有glycoside hydrolase family 100结构保守域,与克里曼丁桔、龙眼、巴西橡胶树和番木瓜都具有一致的motif位点;MiNI基因编码的氨基酸序列与克里曼丁桔、龙眼氨基酸序列同源性最高;构建NI系统进化树分析表明,与芒果遗传距离最近的是克里曼丁桔,最远的是玉米和枸杞。qRT-PCR分析显示,果皮MiNI基因表达量远高于果肉;花后10~40 d,果皮MiNI基因表达量显著下降;花后40~100 d,果皮MiNI基因表达量维持在一个相对稳定水平;花后100~130 d,随着果实成熟,果皮MiNI基因表达量又显著上升;而花后10~40 d,果肉MiNI基因表达量显著下降,至果实发育后期果肉MiNI基因表达量始终处于极低水平。该研究为进一步了解MiNI基因在芒果果实蔗糖代谢过程中的作用以及从分子角度阐明芒果糖代谢机理奠定理论和技术基础。     

睡莲品种‘公牛眼’和‘泰国王’授粉后子房的发育差异研究

睡莲属（Nymphaea）植物是我国新兴的水生花卉,其中重瓣型睡莲的花态丰满艳丽,一直倍受睡莲爱好者、育种者的喜爱和关注,在水生园林景观中的应用日渐广泛,但在育种的过程中,育种者经常遇到杂交不结实的现象,导致重瓣型睡莲品种难以培育。为探索重瓣睡莲难以结实的原因,以重瓣睡莲中较具代表性的品种‘泰国王’为实验组,以育性较好的品种‘公牛眼’为对照组,利用石蜡切片技术对其授粉后不同时期的子房进行显微结构比较,采用扫描电镜进一步观察样本的柱头和胚珠,通过RNA-seq测序分析发育与败育子房的基因表达差异。结果表明：2个睡莲品种的柱头表面均分布着多细胞单列乳突,细胞间的连接处形成一圈圈凹槽,乳突数量庞大、排列紧密,配合自身的结构能更容易捕获外来的花粉。‘公牛眼’授粉7 d后子房中大部分胚珠发育成红色种子,10 d后子房膨大成果实,种皮由红色转黑色,形成成熟的种子;重瓣睡莲‘泰国王’授粉7 d后无种子形成,子房中有部分胚珠发育,其表皮变为红色,形态特征与‘公牛眼’授粉4 d后的红色胚珠相似,由此推测少量胚珠可能完成了受精,但无法进一步发育,10 d后子房完全败育。显微结构观察可知,授粉7 d后2个品种的胚珠发育产生明显差异,‘公牛眼’的胚珠明显增大,合子开始分裂形成胚,而‘泰国王’胚珠内珠心萎缩,胚珠逐步败育消解,授粉10 d后,‘公牛眼’胚珠的珠被增厚形成种皮,胚开始发育,进一步向种子形态转变。由转录组测序分析可知,差异基因显著富集在光合作用——天线蛋白、光合作用、卟啉和叶绿素代谢、核糖体、淀粉和蔗糖代谢等通路,这些通路可能是影响睡莲子房发育的关键途径,推测‘泰国王’子房败育可能是因为自身光合作用受到抑制,进而影响了蔗糖、淀粉等营养物质的生成。     

湖北省三个油茶主栽品种的授粉品种选择研究

油茶是中国第一大木本食用油料树种。油茶自交结实率低,合理配置授粉品种是提高产量的关键之一。为筛选湖北主栽油茶品种（长林4号、鄂油81号及鄂油102号）合适的授粉品种,促进高产优质栽培,以长林3号、长林4号、长林40号、鄂油81号和鄂油102号为授粉品种,设计人工授粉组合,以自然授粉为对照,测定分析授粉后的坐果率和果实性状,筛选适宜的授粉品种。长林4号和鄂油81号的自交坐果率很低,鄂油102号的自交坐果率较高。授粉品种对坐果率有显著影响。授粉品种对长林4号的单果鲜重、干果出籽率、干籽出仁率、种仁含油率及油酸含量无显著影响,对坐果率和果实大小有显著影响;授粉品种对鄂油81号的干果皮厚度、干籽出仁率及种仁含油率无显著影响,对坐果率、果实大小和单果鲜重有显著影响;授粉品种对鄂油102号的坐果率、干果皮厚度、干果出籽率及种仁含油率有显著影响,对其它性状无显著影响。综合坐果率和果实性状,认为长林4号的最佳授粉品种为长林3号,其次是长林40号和鄂油102号;鄂油81号的授粉品种宜选择长林4号和鄂油102号;鄂油102号的最佳授粉品种为鄂油81号,其次是长林3号、长林4号及长林40号。     

皇后帝王花种皮特性对种子休眠的影响

以皇后帝王花种子为实验材料,对其进行形态解剖、种皮超微结构观测、种皮透水性与含水量检测,以了解皇后帝王花种皮结构与种子休眠的关系。结果表明:(1)皇后帝王花种子的种皮分为3层,外种皮的栅栏结构增强了种子的不透性,高度木质化的中种皮使种子坚硬,内种皮较薄却被一层不易透水的蜡质包裹;(2)酸蚀处理能使皇后帝王花种子种皮表面结构疏松,种皮变薄,种孔露出。但酸蚀4 h种子的中种皮及内种皮已经出现破坏性开裂,严重影响到胚活力;(3)完整干种子与酸蚀0.5 h种子在前14 h均能快速吸水,吸水50 h后近饱和状态,自此,二者吸水率小范围波动直至完全饱和;(4)酸蚀处理种子并不能使胚更好的吸水保水。因此,皇后帝王花种皮结构对胚的吸水并未形成阻碍,但不能排除其对胚呼吸的影响及对胚根的伸长和生长产生机械阻力的可能。     

Quality characteristics of Canarium schweinfurthii Engl. oil

The oil content and quality characteristics of Canarium schweinfurthii Engl. oil are described. The oils were extracted from the mesocarp and endocarp using hexane to remove the free flowing lipid (FFL) and successive extraction with CHCl₃-MeOH followed by water saturated butanol to remove bound lipid (BL). On a dry matter basis, the mesocarp contained 68.3% FFL and 13.7% BL while the endocarp contained 67.0% FFL and 13.0% BL. The quality characteristics of the mesocarp oil extracts were 151.9–195.3 mg KOH/g fat saponification value (SV), 20–40 mEq peroxide/kg fat peroxide value (PV), 71.1–94.9 g iodine/100 g fat iodine value (IV) and 1.33–8.30 mg KOH acid value (AV). Characteristics for the endocarp oil extracts were 95.4–184.3 mg KOH/g fat SV, 4.0–8.0 mEq peroxide/kg fat PV, 100.1–118.3 g iodine/100 g fat IV, and AV of 0.48–8.70 mg KOH. The fatty acid composition of the first hexane extracts indicated that the oils were primarily C16 and C18s. The mesocarp contained 31.7% hexadecanoic acid, 30.0% 9-octadecenoic acid, 30.1% 6,9-octadecadienoic acid and 8.2% 9,12,15-octadecatrienoic acid, while the endocarp, contained 31.2% hexadecanoic acid, 28.9% 9-octadecenoic acid and 31.3% 6,9-octadecadienoic acid.