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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

春季低温对小麦颖果发育的影响

为了探明春季低温（倒春寒）导致小麦减产的细胞学机理,以扬麦15为材料,在小麦幼穗处于雌雄蕊分化期至药隔期之间时,设置-3 ℃低温处理,通过树脂半薄切片对颖果不同发育时期的形态结构进行观察。结果表明：（1）在颖果发育早期,低温促进了颖果的长度生长,抑制了宽度生长;与对照相比,低温处理组小麦颖果发育进程缩短;（2）低温处理组颖果果皮发育早,中果皮降解速度快;（3）低温处理增加了胚乳淀粉体的积累量,降低了蛋白体的积累量,发育后期胚乳充实度显著低于对照组;（4）与对照相比,低温处理后颖果韧皮部面积和珠心突起传递细胞面积增大。以上结果表明,春季低温处理更有利于养分运输组织的发育,使得灌浆时间缩短,最终导致淀粉积累量增加及颖果早熟。     

小麦胚乳传递细胞发育的结构观察

为从细胞学方面了解小麦产量和品质的形成机制,以扬麦5号为材料,利用光镜和透射电镜观察了小麦颖果发育过程中胚乳传递细胞的结构变化,并探讨了胚乳传递细胞的生理功能。结果表明：（1）胚乳传递细胞是胚乳发育过程中最早分化的细胞类型,它们发生在紧邻胚乳腔的胚乳表层,由位于外侧1~2层糊粉层传递细胞和位于内侧1~2层内胚乳传递细胞构成;（2）颖果发育成熟时,内胚乳传递细胞核衰亡,糊粉层传递细胞核依然完整;（3）胚乳传递细胞发育呈明显的极性,且具时空性;（4）糊粉层传递细胞胞质较浓,富含粗面内质网、线粒体、高尔基体和脂质体;质膜皱褶,在局部区域外翻,形成众多的原生质管;（5）内胚乳传递细胞胞质较稀,液泡化程度较高,富含淀粉体;（6）胚乳传递细胞未加厚以及未形成壁内突的壁区域分布有大量的胞间连丝;（7）胚乳传递细胞中线粒体呈极性分布,即质膜附近线粒体的密度较大。根据胚乳传递细胞的结构特点推测,经胚乳传递细胞的养分输送既可通过质外体途径又可通过共质体途径来完成。     

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。