同源四倍体水稻胚乳发育:极核融合和胚乳细胞化

利用激光扫描共聚焦显微术和塑料包埋半薄切片技术观察同源四倍体水稻极核融合及游离核进一步发育的过程,发现同源四倍体水稻约有1/3子房极核融合过程和游离核进一步发育与其二倍体原种的基本一致;2/3子房出现各种异常现象,如极核未受精、受精异常和胚乳游离核发育滞后等。应用荧光增白剂染色对胚乳细胞化过程进行观察,直接观察到胚乳初生壁的出现和形成过程以及不同部位的胚乳细胞壁的形成机理。表明同源四倍体水稻与二倍体水稻胚乳的细胞化过程基本一致,胚乳细胞初始垂周壁来源于珠孔端胚囊壁内突向心游离生长,初始平周壁来源于游离核有丝分裂产生的成膜体,而中间胚乳细胞壁则有些来源于游离核有丝分裂产生的成膜体,有些是自由生长而来。同源四倍体水稻胚乳细胞化过程也出现相当比例的异常现象,如无细胞壁形成、细胞化不同步和产生分枝状的细胞壁等。同源四倍体水稻胚乳发育过程中出现的极核融合、游离核发育和细胞化过程等异常都可能导致同源四倍体水稻的结实率降低。     

甜菜胚与胚乳发育的研究

实验结果表明,授粉后12—24小时,甜菜已完成受精作用,合子正处于休眠状态。授粉后2—7天左右为原胚期,7—15天为器官分化期,授粉半个月以后为胚胎成熟期;胶囊形成后,不久胚囊末端的珠心细胞,逐渐解体形成盲囊,与胚囊彼此相通。它具有吸器作用并为胚的生长发育提供营养和良好的空间场所;在授粉后12—24小时,合子休眠时,初生胚乳核已开始不断分裂,大量的胚乳游离核分布在胚囊和盲囊中间。原胚期游离核逐渐增加,随着胚的不断分化和成熟,胚乳逐渐为胚吸收。成熟种子只残存极少量的胚乳细胞,表明内胚乳主要在前期供胚发育而消耗;环形胚包围的珠心组织,逐渐发育并积累大量的淀粉而形成外胚乳,主要用于种子萌发时的养料。     

巴西橡胶树种子发育过程中演粉积累动态

对橡胶种子发育过程中各构成部分淀粉的积累和消失进行显微观察，结果如下(1)在大孢子母细胞早期胚珠组织尚未出现淀粉时，子房壁外层细胞就出现淀粉粒，曾一度随着组织的生长淀粉的积累迅速增加；到大孢子母细胞晚期，内珠被和珠心组织开始淀粉积累时，子房壁淀粉含量迅速下降。(2)外珠被淀粉积累开始比珠心与内珠被早，但淀粉含量增长平缓，一直处于较低矮的水平，至4-细胞原胚期淀粉已全部消失。与受精作用和胚的发育关系很小。(3)内珠被淀粉的积累呈现3个高峰期，分别出现在胚囊成熟期，合子休眠期和原胚发育期，为受精作用、合子分裂和胚器官分化提供必需的养料，它们之间关系密切。(4)胚囊成熟期，尤其受精作用前夕，珠心淀粉积累达到高峰，细胞中充满淀粉，受精作用后珠心淀粉含量迅速下降，至授粉后30d全部消失。合子分裂经球形胚到心形胚阶段近2个月期间珠心一直没有淀粉积累，至胚胎发育后期器官分化阶段，珠心才重新迅速积累淀粉并最终发育形成外胚乳.     

巴西橡胶树胚及胚乳发育的研究

本文分三方面叙述。 1.雌蕊及胚珠的构造:巴西橡胶花的雌蕊由三心皮构成。花柱中的诱导组织明显。子房三室,每室仅有一枚倒生胚珠。珠孔上方罩有一帽状珠孔塞。珠心发达,属厚珠心型,有明显的珠心喙。胚囊由8个细胞组成。 2.胚乳的发育、消退和外胚乳的形成过程:初生胚乳核在授粉后24小时开始进行第一次有丝分裂,授粉后60—65天珠孔端的游离核开始产生细胞壁,到授粉后70天左右,全部的游离核都形成了胚乳细胞。以后胚乳细胞的养分逐渐被发育中的幼胚和珠心所吸收,最后只剩下极薄的一层。而珠心组织则一天天增厚,其细胞体积也一天天增大,最后成为种子的永久性的营业养组织即外胚乳。 3.胚的发育过程:合子横分裂是在授粉后40天左右。接着顶细胞进行纵裂,随后胚体细胞以对角线的方式进行分裂产生一个具胚芽原的幼胚。随着顶细胞的发育,基细胞也进行横分裂产生上下两个细胞,上方一个体积略为增大而形成胚柄;下方一个将来发育成根冠。因此巴西橡胶树的胚属十字花型。     

巴西橡胶树种子发育过程中淀粉积累动态

对橡胶种子发育过程中各构成部分淀 的积累和消失进行显微观察，结果如下：（1）在大孢子母细胞早期胚珠组织尚未出现淀粉时，子房壁外层细胞就出现淀粉粒，曾一度随着组织的生长淀粉的积累迅速增加；到大孢子母细胞晚期，内球 球心组织开始淀粉积累时，子房壁淀粉含量迅速下降。（2）外球被淀粉积累开始比珠心与内珠被虫，但淀粉含量增长平缓，一直处于较低矮的水平，至4－细胞原胚期淀粉已全部消失，与受精作用和胚的发育关系很小。（3）内珠被淀粉的积累呈现3个高峰期，分别出现在胚囊成熟期，合子休眠期和原胚发育期，为受精作用、合子分裂和胚器官分化提供必需的养料，它们之间密切。（4）胚成熟期，尤其受精作用前夕，珠心淀粉积累达到高峰，细胞中充满，受精作用后球心淀粉含量迅速下降，至授粉后30d全部消失。合子分裂经球形胚到心形胚阶段近2个月期间珠心一直没有淀粉积累，至胚胎发育后期器官分化阶段，球心才重新迅速积累淀粉并最终发育形成外胚乳。     

两个玉米品种胚乳发育的比较

以农乐988和扬糯1号两个品种的玉米颖果为材料,利用树脂半薄切片、组织化学染色及生理测定等方法研究胚乳组织和细胞的发育过程。结果表明,两个玉米品种粒重及淀粉含量的变化呈S形生长曲线;可溶性糖变化呈单峰曲线,授粉后12 d含量最高;总蛋白含量在授粉后6 d较高。颖果粒重和总蛋白含量农乐988>扬糯1号;可溶性糖及淀粉含量扬糯1号>农乐988。授粉后0~2 d胚乳处在游离核期,授粉后3~5 d胚乳处在细胞化期,授粉6 d以后胚乳细胞开始分化,内胚乳细胞出现淀粉体和蛋白体。胚乳中淀粉的积累由颖果顶端向基部、由胚乳外层向中央推进。扬糯1号胚乳发育较提前,失活较晚;农乐988胚乳发育相对滞后,失活较早。玉米胚乳发育和颖果发育关系紧密,胚乳游离核期和细胞化期相当于颖果形成期,胚乳分化期相当于颖果乳熟期,胚乳成熟期相当于颖果蜡熟期与完熟期。     

水稻胚乳细胞发育的结构观察及其矿质元素分析

 为了探明水稻胚乳发育的过程和糊粉层形成的机理, 用光学显微镜和电子显微镜观察了水稻糊粉层细胞和内胚乳细胞在颖果发育过程中的结构变化,用能谱仪分析了胚乳细胞中元素的种类和相对含量。结果表明, 糊粉层细胞是由胚乳表层细胞转化而来的。糊粉层细胞中的P、K、Mg和Ca等矿质元素含量要明显高于内胚乳细胞。发育初期糊粉层细胞中富含线粒体、圆球体和小液泡;发育中后期小液泡积累蛋白质和矿质元素而形成糊粉粒。在发育中后期,内胚乳细胞随着细胞内淀粉体的充实,细胞核发生形变而衰亡;而糊粉层细胞的核在发育过程中不消亡。糊粉层的形成与表层细胞积聚矿质和脂类等“灌浆废物”(指非内胚乳细胞的贮藏物)有关。因而,转运灌浆物质多的胚乳背部,其糊粉层细胞的层数要比腹部和侧部多。谷物胚乳发育分为游离核期、细胞化期、分化期和成熟期四个时期。     

水稻胚乳组织的结构观察

【目的】阐明水稻糊粉层细胞、亚糊粉层细胞与中心胚乳贮藏细胞的结构特性。【方法】采用光镜、透射电镜与扫描电镜对水稻胚乳组织进行观察研究。【结果】糊粉层细胞分化过程中,大液泡变成小体积蛋白贮存液泡,蛋白贮存液泡又转变成糊粉粒。颖果背部比腹部有更多层糊粉层,但背部糊粉层细胞内糊粉粒的形成与积累速度却较慢。亚糊粉层细胞起初含有一些脂质体,后来脂质体消失,而其内部淀粉体与蛋白体逐渐增多。中心胚乳贮藏细胞含有淀粉体与蛋白体,蛋白体以液泡型蛋白体为主,它们可以相互融合而变大。中心胚乳贮藏细胞内的淀粉积累速度明显快于亚糊粉层细胞内的。成熟颖果的中心胚乳贮藏细胞内淀粉体最为密集,背部和侧部的亚糊粉层细胞内淀粉体排列较疏松,腹部的亚糊粉层细胞内淀粉体最为稀疏。【结论】水稻颖果背部与腹部的糊粉层细胞和亚糊粉层细胞的结构差异可能与养分吸收与转运有关;中心胚乳贮藏细胞内淀粉体发育速度快于亚糊粉层细胞。     

孕穗期施氮对小麦胚乳发育的影响

为了从胚乳发育角度研究施氮对小麦品质的影响,以扬麦9号为材料,利用扫描和透射电子显微镜等研究了孕穗期施氮对小麦胚乳细胞游离核分裂周期、细胞数目的增殖、细胞体积的扩大、糊粉层结构及淀粉体和蛋白质体发育的影响.结果表明:(1)胚乳细胞增殖呈"S"型曲线变化,增施孕穗氮肥有利于增加胚乳细胞数目,提高粒重;(2)孕穗期施氮能显著缩短胚乳游离核的分裂周期,促进细胞长和宽的扩大.花后18 d小麦胚乳细胞分裂基本停止,其数目不再增加,以后主要进行细胞体积的扩大;(3)孕穗期施氮可使胚乳糊粉层细胞质变浓,细胞壁增厚,染色性增强;(4)孕穗期施氮可促进胚乳细胞中大淀粉体的形成,有利于大淀粉体和蛋白质体数目增多,蛋白质被染色更浓;(5)孕穗期施氮可减少最终籽粒小淀粉体的数目,提高淀粉体和蛋白质体的充实程度.     

不同类型专用小麦品种胚乳发育的比较研究

为揭示不同类型专用小麦品种胚乳发育的差异,以强筋小麦皖麦38和弱筋小麦扬麦9号为材料,比较了两者胚乳细胞游离核分裂状况、细胞数目的增殖变化、细胞体积的变化、糊粉层发育、淀粉体和蛋白质体发育等内容,主要结果如下：（1）皖麦38游离核有丝分裂所占比例较大,扬麦9号无丝分裂所占比例较大,且受温度影响较大;（2）胚乳细胞增殖均呈"S"型曲线变化,皖麦38胚乳细胞增殖较快,胚乳体积较大,最终粒重较高;（3）皖麦38胚乳细胞中大淀粉体数目多于扬麦9号,而小淀粉体数目表现却相反;（4）皖麦38与扬麦9号相比较,糊粉层出现时间较晚,而且糊粉层细胞壁较厚,被甲苯胺蓝染色更浓;（5）成熟籽粒中淀粉粒形状有饼形、椭圆形和近圆球形三种。皖麦38胚乳中饼形和椭圆形淀粉粒较多,且相互结合较紧密;扬麦9号饼形和近球形淀粉粒较多,胚乳结构疏松。     

Endosperm Development in Autotetraploid Rice

By using the laser scanning confocal microscope and plastic （Leica 7022 historesin embedding kit） semi-thin sectioning technique, comparative studies on the development of endosperm were carried out between autotetraploid and diploid rices. About one third of the ovaries in the autotetraploid showed normal endosperm development as those in the diploid. In these ovaries, one of the polar nuclei would fuse with the sperm nucleus, and the primary endosperm nucleus formed and underwent the first division in 4 hours after pollination; the anticlinal wall began to grow centripetally between the free nuclei starting from the wall ingrowths of the embryo sac near the micropylar end, and some of the phragmoplasts formed transformed into periclinal walls. In addition, some of the cell wall situated in the middle of the endosperm appeared to originate from phragmoplasts, whereas others seemed to develop randomly without the obvious formation of phragmoplasts. Cellulose began to accumulate in the wall of aleurone cell layer at 6 days after pollination. The cellulose wall of the cells of the aleurone cell layer appeared to have completely formed within 7 to 8 days after pollination. On the other hand, about two thirds of the ovaries in the autotetraploid showed abnormality in endosperm development with various types, such as non-fertilization, abnormal fertilization, endosperm development-delay and non-synchronization in the development of cellulose wall of cells of the aleurone layer. These abnormalities usually resulted in decreased seed setting in autotetraploid rice.     

早籼稻垩白形成中胚乳淀粉粒发育的电镜观察

对不同垩白度早籼品种中优早3号（少垩白）和泸红早1号（多垩白）的不同温度处理下的胚乳淀粉粒进行了扫描电镜观察,结果显示胚乳腹部淀粉粒形成的发育过程明显受温度条件的影响。在灌浆初始,高温促使淀粉粒发育进程提前,淀粉粒形状呈圆球形,边缘光滑,从而造成成熟时淀粉粒间的空隙明显,结构疏松,垩白率高。这在少垩白品种中优早3号中表现得尤为显著。     

四个不同粒重水稻品种颖果发育的比较

 以粒重差异较大的4个水稻品种为供试材料,采用树脂切片、酶解胚乳细胞和显微观察等方法,比较研究了品种间在颖果生长、胚乳细胞增殖、果皮和胚乳结构等方面的差异,探讨了影响颖果生长的因素。 大粒品种颖果发育时间较小粒品种长,其胚乳细胞数、胚乳干质量及单个胚乳细胞平均干质量均高于小粒品种。在粒重相近的情况下,籼稻颖果发育和淀粉积累快于粳稻。与小粒品种相比,大粒品种子房壁细胞中淀粉粒多,子房壁细胞生长的持续时间长,果皮及背部维管束衰亡迟。 小粒品种胚乳外层细胞在花后7 d已转化成糊粉层细胞,大粒品种胚乳外层细胞要在花后10 d才转化成糊粉层细胞。 大粒品种的库容大和生理活性期长是其颖果能显著增大的生理原因。     

小麦内胚乳细胞及其淀粉体的发育

为了探明小麦内胚乳细胞发育和淀粉体生长的规律,以不同发育天数的小麦颖果为材料,利用树脂半薄切片和胚乳细胞分离等方法研究了内胚乳细胞及其淀粉体的形态、数目和生长过程.结果如下:(1)小麦内胚乳细胞呈不规则的多面体形态,内含大、小两种淀粉体,大淀粉体呈鹅卵石形,小淀粉体呈圆球形;(2)内胚乳细胞的生长呈“S”型曲线,花后16～24 d是细胞生长最快的时期;(3)大淀粉体的增殖和生长主要在花后4～16 d进行,小淀粉体在花后16 d大量出现并快速增殖,至胚乳发育后期小淀粉体数量占内胚乳细胞淀粉体总量的90％以上;(4)内胚乳细胞核在颖果发育中、后期发生衰亡,淀粉体在核衰亡过程中仍然能增殖和生长.     

人工控温条件下稻米垩白形成变化及胚乳扫描结构观察

 利用人工气候箱设高温（33℃）和适温（23℃）2个不同的温度处理,对2个不同垩白类型品种西农8116和广二矮104抽穗后稻米垩白的变化动态进行了研究,并通过对不同温度下稻米胚乳内部淀粉体形态、大小、发育程度、排列结构的扫描电镜观察,分析了稻米垩白形成变化与胚乳内部淀粉体结构特征的关系,结果表明,水稻灌浆结实期稻米垩白形成的变化过程主要是在抽穗5 d到15~20 d的这一时期,其余时段垩白度的变化幅度不大;高温（33℃）与适温（23℃）处理相比,以抽穗后10~20 d间的变化差别最为明显;胚乳淀粉体表现为“裸露型”还是“非裸露型”,主要与胚乳细胞内部淀粉粒发育程度有关,而与品种本身的垩白类型特征无必然联系     

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。