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。     

藁城8901与豫麦50籽粒淀粉粒的粒度分布特征

为研究小麦籽粒发育过程中胚乳淀粉粒形成与粒度分布特征,以小麦品种藁城8901与豫麦50为材料,研究了籽粒胚乳淀粉粒形成、生长与分布特征。结果表明,花后4d,小麦胚乳出现不同范围大小的淀粉粒,最大粒径8μm。花后7d,籽粒中淀粉粒增多增大,最大粒径20μm左右。花后10~14d,淀粉粒体积继续增大,并产生了一个新的小淀粉粒群体。花后17d,淀粉粒以体积增大为主。花后21d,淀粉粒最大粒径较成熟期变化较小。花后24d,小于0.6μm的淀粉粒数目急剧增加,大于0.6μm的淀粉粒数目占比则明显减少,表明这一时期又产生了一个新淀粉粒群体(后期形成的B型淀粉粒)。花后24~28d,小于0.6μm的淀粉粒数目仍不断增加,而直径较大的淀粉粒数目增加减少,表明籽粒中新淀粉粒的产生仍在继续,但以小粒径淀粉粒为主。花后28d至成熟期,最小粒径淀粉粒进一步生长,其他淀粉粒粒径变化相对较小。     

不同直链淀粉含量小麦品种的淀粉粒度分布特征

为研究不同类型小麦品种淀粉粒的分布特征,以直链淀粉含量(Am)不同的3组小麦品种为供试材料,分析其成熟期胚乳的淀粉粒度分布。结果表明,9个小麦品种淀粉粒粒径大小范围均为0.4~45.0μm,体积与表面积分布均呈双峰曲线,数目分布表现为单峰变化;B型淀粉粒数目占总数目的99.8%~99.9%。Am不同的3组小麦品种的A、B型淀粉粒体积百分比存在显著差异,糯小麦B型淀粉粒体积百分比最高,高Am组的最低。不同类型小麦籽粒A、B型淀粉粒的数目百分比无显著差异,说明糯小麦籽粒B型淀粉粒体积百分比升高主要是由于其个体体积较大所致。     

糯小麦籽粒淀粉粒度分布特征

为进一步加深对糯小麦淀粉特性的认识,选用2个糯小麦和2个普通非糯小麦品种为材料,利用激光粒度分析仪分析了糯小麦完熟籽粒中淀粉的粒度分布特征,及其与普通非糯小麦品种的差异。结果表明,糯小麦淀粉粒的粒径分布范围为1.0~43.7 μm,不同粒径淀粉粒的数目比例分布呈单峰曲线变化,体积和表面积分布均呈双峰曲线变化;糯小麦籽粒中存在2种类型淀粉粒,即A型大淀粉粒（直径≥10 μm）和B型小淀粉粒（直径<10 μm）,B型淀粉粒的数目、体积和表面积比例均高于A型淀粉粒。与普通非糯小麦相比,糯小麦籽粒中B型小淀粉粒的数目、体积和表面积比例较高,淀粉粒的平均粒径和中位粒径较大。糯小麦与普通非糯小麦不同粒径淀粉粒的数目、体积和表面积比例分布曲线存在差异。糯小麦B型淀粉粒处的峰高显著高于普通非糯小麦,A型淀粉粒处的峰值低于后者。糯小麦体积和表面积分布中B型淀粉的峰值粒径显著小于普通非糯小麦。     

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.     

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。      

不同密度玉米种皮形态建成及胚乳淀粉粒超微结构差异

试验以鲁单981为材料,研究了30000株/hm~2(低密度)和90000株/hm~2(高密度)种植密度下,玉米种皮的形态及胚乳淀粉粒超微结构。结果表明,随着子粒的发育,内珠被中的细胞质首先作为营养物质被吸收、解体,形成类似珠被绒毡层的黑层。黑层退化消失的同时,子房壁细胞也离散解体,最终使子房壁和内珠被愈合在一起形成种皮。授粉后10～15d是胚乳淀粉粒发育的质变时期;授粉后20～25d是淀粉粒发育的量变时期。高密度处理的种皮细胞总层数约占低密度处理的1/2,但其各层细胞中的内容物相对较多,种皮形态建成的速度较慢。授粉后10～20d,高密度处理的胚乳淀粉粒明显比低密度处理大且多;而授粉后25d表现相反。玉米胚乳淀粉粒的剖面面积多数集中在0.28～0.56μm~2,约占24.8%,剖面面积大于2.52μm~2的淀粉粒仅占5.2%。     

西藏冬青稞胚乳淀粉粒发育特征研究

为了解青稞胚乳淀粉及淀粉粒形成与生长特征,以西藏育成青稞品种冬青8号为材料,对籽粒发育过程中胚乳灌浆速度、淀粉积累量及淀粉粒的产生、二维面积、粒径变化进行了分析。结果表明,胚乳发育过程中,干物质和淀粉积累量呈S型曲线,两者呈正相关。花后5d,青稞胚乳中可零星见到粒径和二维面积较小的A型小淀粉粒;花后10~15d,A型小淀粉粒数量显著增大,但粒径和二维面积增加较慢;花后20d,B型小淀粉粒可能已经形成,与A型小淀粉粒组成一个复合群体;花后25d,形成了粒径10μm的A型淀粉粒、粒径5~10μm的B型淀粉粒和粒径5μm的C型淀粉粒;花后30~55d,不同粒径的淀粉粒数量和二维面积逐渐增加,其中,C型淀粉粒数量不断增加直至籽粒成熟。青稞成熟籽粒胚乳中,淀粉粒的粒径为1.45~44.76μm,二维面积为3.56~1 750.8μm2;A型淀粉粒形状为近圆形,表面光滑,个别表面附着有C型淀粉粒,B型淀粉粒形状有近圆形、椭圆形多种类型,C型淀粉粒形状比B型淀粉粒的变异更大。     

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。     

稻茬晚播小麦胚乳淀粉粒度分布的粒位差异

为研究稻茬晚播小麦胚乳淀粉粒分布的粒位差异,以小麦品种山农1391和藁城8901为材料,设适期播种和晚播2种播期处理,研究小麦强势、弱势籽粒胚乳淀粉粒粒度分布特征。结果表明,小麦强、弱势籽粒中均具有A、B型淀粉粒,但淀粉粒的分布因不同处理具有显著差异。不同小麦品种、播期和粒位下,淀粉粒的体积分布均呈双峰分布,峰值分别为4.878~6.453μm和21.7~23.82μm;淀粉粒数目分布呈单峰分布,峰值为0.520~0.571μm。藁城8901的B型淀粉粒的体积、数目、表面积占比均显著高于山农1391;山农1391的A型淀粉粒的体积、数目、表面积百分比显著高于藁城8901。晚播处理使小麦B型淀粉粒占比显著升高,A型淀粉粒占比显著降低;弱势粒中B型淀粉粒占比降低,A型淀粉粒占比显著上升。晚播处理对山农1391的影响大于藁城8901。     

灌浆期遮阴对小麦胚乳淀粉粒度分布及糊化特性的影响

为了解灌浆期遮阴对小麦胚乳淀粉粒度分布及淀粉糊化特性的影响,研究了灌浆期对扬麦13、宁麦13和烟农19进行30%遮阴后籽粒的淀粉粒度分布与糊化特性的变化。结果表明,小麦灌浆期遮阴显著降低了<10μm的B型淀粉粒体积和表面积占比,增加了>10μm的A型淀粉粒的体积和表面积占比,其中A型淀粉粒中主要增加了10~20μm淀粉粒的体积和表面积占比;遮阴处理对淀粉粒数目分布无显著影响。遮阴处理后,峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度、回升值等糊化参数指标均显著降低。小麦籽粒硬度、容重、出粉率等指标也因遮阴处理而显著降低。综上所述,遮阴处理改变了小麦籽粒淀粉粒粒度分布,降低了淀粉糊化参数和加工品质。     

Starch granule morphology in oat endosperm

Mature and developing oat (Avena sativa) grains were sectioned and image analysis methods used to estimate the starch granule-size distribution and morphology in endosperm cells. This showed that oat endosperm cells contain two types of starch granule: compound starch granules such as those seen in rice endosperm and in most other grasses; and simple granules similar to the B-type starch granules seen in the endosperm of Triticeae species such as wheat (Triticum aestivum). The simple granules in oats are similar in size and relative abundance to B-type granules in Triticeae suggesting that they may share a common evolutionary origin. However, there is a fundamental difference between oats and Triticeae in the timing of granule initiation during grain development. In Triticeae, the B-type granules initiate several days after the A-type granules whereas in oats, both the simple and compound granule types initiate at the same time, in early grain development.     

小麦籽粒发育时期Puroindolines蛋白与硬度的关系

为探讨Puroindolines蛋白的表达特点与籽粒硬度的关系,采用改进的SDS-PAGE凝胶分析了不同硬度小麦品种的籽粒在各个发育时期Puroindolines蛋白的表达.结果表明,不同硬度的小麦籽粒中总Puroindolines(PinA和PinB)蛋白的表达量差异不大,但与胚乳淀粉颗粒结合的Puroindolines蛋白量差异非常明显:在籽粒发育的不同时期,软质小麦籽粒淀粉粒表面结合的Puroindolines蛋白量显著高于硬质小麦;基因型同为野生型但硬度有差异的品种,籽粒较软的材料其淀粉粒表面结合的Puroindolines蛋白量也明显高于较硬的材料,说明该蛋白的结合特性是决定籽粒硬度的直接原因.结果还表明,胚乳中水溶性戊聚糖与籽粒硬度关系密切.     

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。     

小麦花后籽粒抗性淀粉含量累积动态分析

为了给小麦抗性淀粉(Resistant starch,RS)的生物合成调控提供依据,以3个抗性淀粉含量差异较大的春小麦品种新春24、安农9912和E28为材料,分别测定其花后6、9、12、15、18、21、24、27、30 d籽粒中的抗性淀粉含量,并进行了净遗传增量的估算.结果表明,三个品种的抗性淀粉含量在籽粒灌浆期均呈现双峰曲线变化.新春24籽粒的抗性淀粉含量在花后15d达到第一个累积高峰,而安农9912和E28籽粒的抗性淀粉含量在花后18 d后才达到第一个累积高峰(其中E28的峰值最高),花后30 d安农9912和新春24再次达到第二个累积高峰.通过各时期籽粒抗性淀粉含量净遗传增量的变化可以了解与抗性淀粉合成相关基因的表达量和效果.本研究结果显示,控制抗性淀粉含量的基因在整个籽粒灌浆时期均有表达,不存在时间上的间断,并且控制抗性淀粉合成的基因在灌浆末期的表达量对成熟籽粒抗性淀粉的含量起重要作用.     

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。     

Effect of High Temperature at Ripening Stage on the Reserve Accumulation in Seed in Some Rice Cultivars

Abstract

The resistance to high-temperature stress and the structural appearance of the imperfect grains caused by a high temperature at the ripening stage were studied using 13 selected cultivars of rice. High temperature treatment (daily maximum temperature range, 32-40°C) given from the 4th day after heading caused the decrease in panicle weight in all of the cultivars examined. The number of empty grains in the upper and lower parts of a panicle was increased by the high temperature in 10 cultivars. Cultivars KRN, Citanduy, Belle patna and BPB were tolerant to the high-temperature treatment at the ripening stage, and cvs. Koshihikari, Sanlicun, Tainung 67, Yamada-nishiki and Lady Wright were sensitive. Light microscopic observation showed that, the whole endosperm was covered with a nucellar epidermis (NE) under both high and natural temperature (26-31°C) conditions at the first week after heading (WAH). Under high-temperature conditions the NE degenerated earlier than under natural temperature conditions. Scanning electron microscopic observation showed that, the endosperm cells of the seeds with a specific gravity (s.g.) of higher than 1.06 had large amyloplasts filled with starch granules. However, the endosperm cells of seeds with a s.g. of 1.00-1.06 had many small amyloplasts containing small single starch granules and had numerous spaces among the amyloplasts. In the endosperm cells at the dorsal side of imperfect grain, layered structures showing progressive decomposition of starch granules were observed.