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.     

小麦胚乳发育过程中贮藏蛋白的积累和蛋白体的形成

为给小麦品质育种提供参考,采用光学和电子显微镜技术系统观察了小麦品种扬麦12号胚乳发育过程中贮藏蛋白的积累和蛋白体的形成.结果表明,花后8 d的淀粉胚乳细胞开始出现贮藏蛋白颗粒.贮藏蛋白在粗内质网上合成后,有些经过高尔基体形成浓密小泡,有些直接在粗内质网腔中积累,脱离内质网形成蛋白体;浓密小泡和蛋白体进入蛋白贮藏液泡(PSV).早期的蛋白体较小,呈球状;随着胚乳发育,蛋白体可以相互融合,扩大体积.后期的蛋白体相互融合形成蛋白质基质,单个蛋白体不再存在;接近成熟期的胚乳,胚乳细胞被贮藏物质淀粉粒和蛋白质基质所充实,蛋白质基质分布在淀粉粒之间的空隙内.试验结果说明,贮藏蛋白从内质网到PSV的转运有两种途径:依赖高尔基体途径和内质网衍生出蛋白体途径.     

密度与肥料运筹对小麦籽粒胚乳细胞发育的调节效应

1994～ 1997年在扬州大学农学院作物栽培生理省级重点实验室试验场 ,研究了密度、施氮量、氮磷钾配比及氮肥运筹方式对小麦籽粒胚乳细胞增殖与充实的调节效应。结果表明 ,密度和施肥运筹对胚乳细胞增殖及充实有显著调节效应 ,适当降低基本苗 ,增加施氮量并扩大后期 (拔节肥、保花肥 )追肥比例 ,提高磷钾肥施用比例 ,特别是增加拔节期磷、钾肥用量 ,能显著促进胚乳细胞分裂增殖和提高胚乳细胞充实度 ,从而增加粒重。     

密度与肥料运筹对小麦籽粒胚乳细胞发育的调节效应

１９９４－１９９７年在扬州大学农学院作物栽培生理省级重点实验室试验,研究了密度,施氮量,氮磷钾配比及氮肥运筹方式对小麦籽粒胚乳细胞增殖与充实的调节效应。结果表明,密度和施肥运筹对胚乳细胞增殖及充实有显著调节效应,适当降低基本苗,增加施氮量并扩大后期追肥比例,提高磷钾肥施用比例,特别是增加拔节期磷,钾肥用量,能显著促进胚乳细胞分裂增殖和提高胚乳细胞充实度,从而增加粒重。     

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。     

干旱胁迫下小麦颖果内源激素的变化及其与胚乳发育的关系

为探明干旱胁迫下小麦颖果内源激素与胚乳发育的关系,以小麦品种扬麦16为材料,在幼苗返青至颖果成熟阶段进行干旱处理,采用树脂切片及显微摄影等技术观察小麦颖果和胚乳细胞发育的形态结构特征,并通过酶联免疫吸附法测定颖果生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA_3、GA_4)、玉米素核苷(ZR)、二氢玉米素核苷(DHZR)的含量。结果显示,干旱胁迫缩短了小麦颖果发育进程,促进颖果早衰,导致颖果发育不良;显著降低了籽粒千粒重、可溶性糖含量和总淀粉含量,提高了蛋白质含量;促进颖果发育早期胚乳细胞分裂和淀粉积累,抑制了发育后期胚乳细胞的分裂、体积扩大和淀粉体充实,并提高了颖果整个发育过程中胚乳蛋白体的积累;提高了颖果发育前期IAA、GA_3、GA_4、ZR和DHZR的含量,ABA含量在整个发育时期均较高。说明干旱胁迫能通过影响颖果内源激素的积累来调控胚乳发育。     

双增剂对小麦籽粒胚乳细胞发育及粒重的影响

通过Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程模拟,探讨了双增剂地籽粒胚乳细胞增殖及粒重变化的影响。结果表明,双增剂通过提高胚乳细胞平均增殖速率来提高最终胚乳细胞数;通过提高籽粒平均灌浆速率和延长粒重活跃增长期来提高最终粒重,并且双增剂对粒重的效应表现为低肥处理大于高肥处理。     

小麦胚乳小淀粉粒是复粒淀粉的结构观察

为了查明小麦胚乳淀粉粒是单粒淀粉还是复粒淀粉,利用电子显微镜技术系统观察了小麦胚乳发育过程中淀粉粒的发育过程.结果表明,大淀粉粒在胚乳发育早期发生与发育,包含大淀粉粒的淀粉体通过缢缩进行增殖,每个淀粉体只包含一个大淀粉粒;小淀粉粒在胚乳发育的中、后期发生与发育,包含大淀粉粒的淀粉体被膜向细胞基质突起,出芽产生许多淀粉体,小淀粉粒在这些淀粉体内发生与发育;包含小淀粉粒的淀粉体也可以通过缢缩或被膜外突出芽产生新淀粉体,用来形成小淀粉粒;多个小淀粉粒可以同时在一个淀粉体内发生与发育;当淀粉体被淀粉粒所充满,淀粉体被膜降解消失,释放淀粉粒到细胞基质中.上述结果表明,小麦胚乳大淀粉粒为单粒淀粉,而小淀粉粒为复粒淀粉.     

专用小麦胚乳背部和腹部淀粉粒发育的差异

为从微观角度了解小麦胚乳淀粉体的发生和发展过程,以强筋小麦徐麦30、中筋小麦扬麦11和弱筋小麦扬麦13为材料,利用显微技术研究了小麦胚乳背部和腹部淀粉粒的大小、数量和发育等特性。结果表明：（1）小麦胚乳淀粉粒粒径在颖果发育前期增加速率较快,而在发育后期增加较慢。同一品种腹部大淀粉粒粒径长度高于背部。品种间大淀粉粒粒径表现为扬麦13>扬麦11>徐麦30,小淀粉粒径表现为扬麦13>徐麦30>扬麦11。（2）在小麦胚乳发育过程中单位面积大淀粉粒的数量呈现先降后升的变化趋势。小麦胚乳大淀粉粒数量表现为徐麦30>扬麦11>扬麦13。胚乳细胞中小淀粉粒数量呈现持续增加的趋势,前期增加速率较快,后期较慢,品种间大小淀粉粒总数量均表现为扬麦13>扬麦11>徐麦30。（3）不同专用小麦成熟籽粒背部和腹部淀粉粒的形态及分布存在差异。同一品种腹部大淀粉粒数量较多,小淀粉粒数量较少,而背部小淀粉粒数量较多,大淀粉数目较少。三种专用小麦相比,弱筋小麦扬麦13小淀粉粒的数量最多,且排列疏松;而强筋小麦徐麦30小淀粉粒数量较少,且与蛋白体紧密结合,质地致密;中筋小麦扬麦11介于两者之间。     

小麦胚乳 A、B 型淀粉粒发育特征及黏度特性

利用扫描电镜对4个小麦品种不同发育时期籽粒自然断面和分离提纯的A、B型淀粉粒进行观察,并采用黏度糊化仪对小麦面粉和成熟小麦胚乳A、B型淀粉粒分别进行黏度测定.电镜扫描结果显示,小麦授粉3d有凝胶状物质产生于造粉体内壁,6d可明显看到部分造粉体被淀粉粒充满,此时淀粉粒雏形已现,9d淀粉粒体积增大,基本充满所有造粉体,12d前观察到的均为A型淀粉粒,15d有B型淀粉粒出现,18d以后造粉体被完全破坏降解,只留存有A、B型淀粉粒和各自表面的结合蛋白.这说明12d前是A型淀粉粒形成时期,后逐渐形成B型淀粉粒.黏度糊化测定结果表明,A、B型淀粉粒糊化后呈天蓝色,而面粉糊化后呈白色.其次,所测小麦样品糊化焓变和峰值黏度大小表现为B型淀粉粒＞A型淀粉粒＞小麦面粉.     

小麦颖果发育和萌发过程中盾片的结构特征

为了进一步明确小麦颖果发育和萌发过程中盾片的结构特征,以扬麦13为材料,采用超薄切片、显微和超微观察及Image-pro Plus软件图像分析等技术,研究了小麦盾片在颖果发育及萌发过程中的结构变化。结果表明,花后16d,颖果靠近胚乳的胚周缘细胞由外到内分别分化为盾片上皮细胞和盾片薄壁细胞。在颖果发育过程中,盾片上皮细胞形态由不规则形转变为细长形,数目逐渐增加,面积逐渐减小。盾片上皮细胞中淀粉粒不断降解,颈部盾片上皮细胞呈细长形,而底部细胞呈多边形和椭圆形。盾片薄壁细胞淀粉粒不断增多,体积变大。花后16~20d细胞液泡化,积累脂质体和植酸钙镁颗粒,细胞核中核染色质明显降解。在萌发过程中,盾片上皮细胞由不规则形和多边形向圆形转变,细胞的数目先减少后增加,面积先增加后呈减小趋势。薄壁细胞内淀粉体不断变形、塌陷并逐渐降解,蛋白体发生解体,而脂质体先降解而后又重新合成。由以上结果说明,小麦盾片具有吸收转运养分、贮藏养分及保护胚等功能。     

施氮对优质小麦颖果腹部和背部胚乳细胞物质充实的影响

为直观揭示施氮对小麦籽粒灌浆的生理效应,以徐麦30（强筋小麦) 和扬麦13（弱筋小麦）为材料,采用树脂包埋样品进行半薄切片和Image Pro Plus图像分析软件从形态学角度研究了孕穗期施氮对小麦颖果腹部和背部胚乳细胞物质充实的影响。结果表明,施氮后颖果腹部和背部胚乳细胞蛋白体数目增加,花后11、15和19 d最显著,同时蛋白体的聚集方式发生改变,对照组（不施氮）胚乳细胞内以小蛋白体为主,呈散状分布,而施氮组胚乳细胞含有许多大蛋白体或蛋白聚积体,分布较为集中。徐麦30蛋白体发育对氮素的响应程度高于扬麦13。施氮后腹部胚乳细胞淀粉粒排列更为紧密,细胞充实率增加,且扬麦13的响应程度大于徐麦30。施氮也增加了徐麦30背部胚乳细胞充实率,而对扬麦13的影响表现相反。     

小麦胚乳充实特性研究初报

通过剪叶去穗试验探讨了小麦籽粒从乳熟始到面团期不同小穗位、不同粒位籽粒胚乳的容积扩充和物质填充特性以及源库改变对不同小穗位、不同粒位籽粒胚乳充实的影响。结果表明:（1）不同部位相同粒数的小穗间,下部小穗籽粒胚乳的容积扩充量和物质填充量大于上部小穗同一粒位;不同类型小穗的相同粒位间,3粒小穗大于2粒小穗,2粒小穗又大于1粒小穗;同一小穗不同粒位间,3粒小穗的第2粒位最大,基部粒位次之,最上粒位最少;2粒小穗相应粒位的籽粒胚乳相差不大;胚乳充实量大的小穗位、粒位,更突出表现在胚乳的容积扩充量上,这导致胚乳充实比的下降,相反则导致上升。（2）剪叶去穗后,籽粒胚乳的各种参数都发生了较大变化。去穗处理籽粒胚乳容积扩充量和物质填充量均变大,但胚乳充实比变小;剪叶处理籽粒胚乳,与上面各种参数的变化相反。这是因为容积扩充量更为敏感,变化幅度更大。     

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。     

不同冬小麦品种籽粒胚乳增殖和灌浆对粒重的影响

为了明确冬小麦籽粒胚乳细胞增殖和灌浆对粒重的影响,选用不同冬小麦品种,研究了籽粒胚乳细胞分裂增殖和灌浆的动态变化及其与粒重的关系。结果表明,小麦籽粒灌浆速率和胚乳细胞数量均呈“S”型曲线变化。籽粒胚乳细胞数目与缓增期细胞的增殖能力密切相关,缓增期胚乳细胞增殖能力较强、胚乳细胞数目增加较多的品种,籽粒胚乳细胞数量较多。相关性分析结果表明,籽粒胚乳细胞数量与粒重正相关。粒重与最大灌浆速率和灌浆中后期的灌浆速率趋势一致,最大灌浆速率高、灌浆中后期保持较高灌浆速率的品种,粒重较高。Logistics方程结果显示,小麦籽粒的胚乳细胞数量与胚乳细胞增殖活跃期和最大增殖速率出现的时间有关,与胚乳细胞最大增殖速率关系不密切;粒重主要与最大灌浆速率有关,与灌浆活跃期和最大灌浆速率出现的时间没有必然关系。津农6号的胚乳细胞数量最多,粒重最高,其次是济麦22和山农16,石新828最低。产量表现从高到低依次为津农6号、山农16、济麦22和石新828。     

小麦强弱势粒胚乳淀粉体和蛋白体发育及物质积累研究

为探明小麦强弱势粒发育的差异,以大穗型小麦品种宁麦13为材料,采用半薄切片、组织染色和生理生化测定等方法比较研究了小麦强弱势粒胚乳淀粉体和蛋白体的发育及物质积累过程。结果表明,在小麦颖果发育过程中,强势粒的形态大小始终大于弱势粒,在花后3～11d表现尤为明显;与弱势粒相比,强势粒的胚乳尤其是背部胚乳中淀粉体和蛋白体的相对面积较大,充实度较高,胚乳质地更致密;强势粒的B型淀粉粒多于弱势粒,强、弱势粒的淀粉粒径分布均呈单峰型,强势粒中0～2μm的淀粉粒数显著高于弱势粒,在其他粒径范围两者无显著差异;与弱势粒相比,强势粒中总淀粉、蛋白质、醇溶蛋白、谷蛋白和支链淀粉含量均较高,而直链淀粉含量较低。由此可见,小麦弱势粒发育不良与胚乳淀粉体和蛋白体发育及物质积累密切相关。     

麦胚乳贮藏蛋白组分遗传研究进展

从本世纪５０年代至今,小麦及其近缘属物种的胚乳贮藏蛋白组分的遗传及生化研究已经取得长足的进步,并已被国外许多实验室用于小麦品质改良的实践,取得了一定的成绩。全面了解麦胚乳贮藏蛋白各组分的遗传及生化研究必然有助于小麦品种改良的研究。本文就麦胚乳贮藏蛋白的主要组成部分,即麦高分子量谷蛋白、麦醇溶蛋白、麦低分子量谷蛋白等。从小麦及其近缘属物中各组分亚基编码基因的染色体定位及多态性变化,各组分亚基编码基因