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。     

水稻糊粉层PCD过程细胞形态观察

糊粉层细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)是水稻(Oryza Sativa L.)种子萌发过程中的关键事件。为探明水稻糊粉层细胞程序性死亡过程中细胞形态的变化,利用荧光显微技术结合染色方法对不同萌发时间的水稻种子糊粉层细胞形态进行了观察。结果显示:糊粉层细胞死亡过程中液泡呈现2种变化类型,液泡化的最终形态也有所差异;糊粉层细胞死亡的发生与液泡化程度紧密联系,并且与胚的生长及距离有明显的时间效应和位置效应。     

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。     

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。     

柱花草内珠被、胚柄及胚乳细胞的程序性死亡

利用石蜡切片技术对柱花草胚胎发育过程中内珠被、胚柄及胚乳细胞进行显微观察。结果表明：上述胚珠和胚体的结构成分在胚胎发育进程中相继发育然后程序性地死亡。胚珠受精作用发生后，内珠被的内表皮细胞发育形成珠被绒毡层。原胚时期，珠被绒毡层外侧的内珠被细胞退化。球形胚时期，珠被绒毡层退化。鱼雷形胚时期，胚柄退化。扩大生长胚时期，胚乳细胞退化。内珠被、胚柄及胚乳细胞的发育和程序性死亡均与不同发育时期胚的营养物质供应和形态建成相关。     

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。     

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.     

巴西橡胶树种子超微结构的研究

利用透射电镜技术研究了巴西橡胶树成熟种子的超微结构。刚脱落的成熟种子在代谢上是活跃的，它的胚芽和胚根细胞具有大的核仁、很多聚核糖体和大量的粗糙内质网，同时胚轴、子叶和外胚乳细胞的液泡化程度较高。成熟脱落的种子在２４℃、８５％相对湿度存放３ｄ后，它的细胞内已开始了超微结构的萌发过程，胚细胞中线粒体数目明显增多，子叶和外胚乳中的淀粉粒、贮藏蛋白质和类脂体开始降解，与种子的这种生理状态一致，子叶和外胚乳     

甘蓝型油菜种子发育过程中种皮颜色变化

研究了甘蓝型油菜种子发育过程中种皮色泽的变化．结果表明：甘蓝型黑籽油菜和黄籽油菜一样，在种皮上均可能出现褐色斑点，开花后５０天内，黑籽和黄将油菜的种皮颜色没有显著差别．５０天后，黄籽油菜从种子的合点出开始退绿变黄，种脐变成褐色，黑籽油菜从种子的合点端开始变成紫红色或褐色，以后紫绿相间，直至全紫或是暗褐色为止．种皮的颜色主要是由栅栏层细胞中沉积色素决定的．还观察到糊粉层上有一些突起的黑色颗粒状物质．     

糯大麦与非糯大麦种子萌发和胚乳消亡的比较研究

为探明糯大麦与非糯大麦种子萌发和胚乳消亡的差异,以典型糯大麦品种白青稞和甘垦5号以及非糯大麦品种扬农啤10号和苏裸麦1号为材料,采用组织化学染色、树脂半薄切片和光学显微镜观察等方法,研究了糯大麦与非糯大麦胚乳的消亡和淀粉体形态变化。结果表明,在种子萌发过程中,糯大麦种子萌发较好,发芽率较高;糯大麦和非糯大麦颖果胚乳的消亡过程基本相同,呈现出一定的时序性,均是从近胚端的腹部开始消耗,逐渐延伸至背部,最后沿腹沟延伸至远胚端;在大麦种子萌发过程中,近糊粉层中淀粉体最先消亡,小淀粉体早于大淀粉体被消耗;与非糯大麦相比,糯大麦胚乳淀粉体的消亡时间较早、消亡速率较快。概言之,糯大麦与非糯大麦种子萌发过程中胚乳的消亡规律基本相同,但糯大麦种子萌发好,胚乳消亡快。     

胚乳裂纹对玉米种子萌发过程中保护酶活性的影响

以玉米杂交种种子为试验材料,研究胚乳无裂纹、胚乳单裂纹、胚乳双裂纹和胚乳龟裂文种子在萌发过程中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）3种保护酶活性以及丙二醛（MDA）含量和细胞膜透性的变化规律。结果表明,随着种子萌发进程推进,其SOD、POD、CAT活性和细胞膜透性均呈逐步上升趋势,保护酶活性升高幅度表现为POD最大、CAT次之、SOD最小;不同胚乳裂纹类型种子在萌发过程中,其保护酶活性均表现为龟裂文种子 <双裂纹种子 <单裂纹种子 <无裂纹种子。种子萌发过程中其MDA含量呈逐步下降的变化趋势,并表现为龟裂文种子中MDA含量最高,双裂纹的种子次之,无裂纹的种子最低。说明胚乳裂纹对种子萌发代谢具有不利影响,在种子生产中应该减少胚乳裂纹产生。     

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.     

水分对玉米种子萌发调控的研究

通过观察不同生育时期玉米新鲜种子、胚、去皮新鲜种子以及干种子的发芽情况,发现胚在15-17DAP便可萌发,但鲜种子萌发率很低,去除种皮可提高萌发率但萌发后生长缓慢。表明种子在发育初期便具备了萌发力,胚乳和种皮限制了胚的萌发及幼苗生长。水分对种子萌发有一定影响,种子发育进程中,伴随种子含水量的减少,鲜种子萌发率逐渐升高,对具有脱水耐性的种子进行干燥,可使种子正常发芽。试验发现延长发芽时间鲜种子也可以萌发并正常生长,即种子不经干燥也可从发育状态转向萌发状态。因此,干燥并不是种子萌发的必要条件,只是加速了种子从发育状态向萌发状态的代谢。     

水稻胚乳发育遗传调控的研究进展

胚乳是被子植物双受精产物之一,为种子发育提供营养;同时,水稻胚乳也是人类口粮的重要来源.胚乳组织约占水稻种子干质量的70％以上,其发育直接影响稻米产量和品质.目前我们对水稻胚乳发育调控的分子机制有了较为深入的认识,克隆了一些重要基因,同时发现表观遗传调控在胚乳发育中也发挥重要作用.本文主要以水稻为例,同时穿插拟南芥和玉...     

玉米种苗期抗旱机理简述

干旱对农业的直接威胁主要表现为影响种子的萌发出苗从而引起粮食减产。中国的西北黄土高原、华北、江淮平原,频繁发生春旱,几乎每年都要受保苗问题的困扰,给玉米生产带来了巨大影响。因此深入研究干旱逆境下种子成苗的生理基础、探讨干旱逆境条件下改善种子成苗问题的有效方法具有重要的实践和经济意义。1　干旱对玉米种子的形成、萌发和出苗伤害机理1 1　干旱对种子形成期的影响　种子的发育始于开花受精形成合子,授粉4～10d形成细胞形态的胚乳。15～18d胚乳停止生长,胚开始发育,45d时胚达到最大。种子形成期对水分的敏感性很强,此时…     

高赖氨酸高粱与普通高粱种子发育期间的籽粒性状和蛋白质组分变化

高粱籽粒的蛋白质品质改良在很大程度上受益于 Mohan 等(1975)的成果,他们发现了呈部分显性的欧帕克(O)基因,后者控制一种软粉质的高赖氨酸胚乳。本研究的目的是描述欧帕克高粱和正常高粱在种子发育过程中籽粒特征、L-M 胚乳蛋白质组分数量和电泳迁移率的变化。     

扬麦16“灌浆快”与颖果显微结构和内源生长素的关系

扬麦16是长江中下游麦区种植面积最大的品种,具有灌浆速度快、粒重高等特点。为探明扬麦16"灌浆快"与颖果结构和内源生长素的关系,以宁麦13为对照,显微观察了扬麦16颖果维管束、胚乳细胞和传递细胞发育的变化特征,测定了千粒重和生长素含量。结果表明,扬麦16胚乳中淀粉体和蛋白体发育好,胚乳充实饱满,最终粒重高;灌浆过程中扬麦16颖果内源生长素水平高,促进了同化物向籽粒的调运和胚乳细胞的分裂;扬麦16颖果维管束发达,筛管面积大,韧皮部卸载能力强;扬麦16颖果传递细胞分化早,细胞壁内突结构发达,养分转运能力强。     

稻麦及豆科作物籽粒发育过程中的内源激素水平变化

稻麦与豆科作物的籽粒中均含较高IAA、GA、CTK与ABA，其中IAA与ABA以胚乳糊粉层中的含量最高。大多研究认为籽粒本身可以合成ABA。在籽粒形成阶段，CTK含量峰值出现，GA、IAA与ABA水平也逐渐升高，但在整个籽粒发育过程中仍属含量较低时期。因而此阶段CTK水平对胚乳细胞分化与籽粒库容形成有较大影响；在籽粒灌浆阶段，GA与IAA含量达到高峰，而ABA含量与籽粒灌浆速率呈线性相关，CTK水平降低；在籽粒成熟阶段，各种激素水平均降低，但其降低开始的时间先后不一致。众多的研究表明，利用外源激素的栽培措施，通过改变环境因素或施用外源激素等方法来调节籽粒内源激素水平变化，从而达到促进籽粒发育、提高产量的目的。