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.     

玉米的胚乳龄和遗传背景对离体胚乳愈伤组织分化的影响

离体培养的玉米胚乳愈伤组织的分化取决于一般遗传背景及基因型中的特定等位基因。已报道过胚生愈伤组织分化的基因型相似差异。本研究旨在评价含特定等位基因的基因型在授粉后8至10天离体培养中的生长反应。此外,还报道了培养基中2,4-D对所取得的易碎     

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。     

授高油玉米花粉对普通玉米子粒胚乳细胞增殖及灌浆特性的影响

以高油115为授粉者,与2个普通玉米杂交种进行杂交,用Richards模型拟合胚乳细胞增殖过程和子粒灌浆过程,以胚和胚乳的贡献率、胚乳细胞增殖参数、子粒灌浆参数和子粒的充实状况来评价授高油玉米花粉对普通玉米粒重的影响。结果表明,授高油玉米花粉后普通玉米粒重有增有减,主要原因是胚乳重量的增加或减少所致。增产组合(ND108×HOC115)与自交相比粒重增加的部分中胚乳的贡献率为70.51%;减产组合(LY20×HOC115)与自交相比粒重降低的部分中胚乳的贡献率为-85.46%。增产组合(ND108×HOC115)起始分裂势(R_o)增加、最大增殖速率(G_max)升高、胚乳细胞增殖速率最大时胚乳细胞数(W_max)增多、平均增殖速率(G_average)增加、胚乳细胞活跃分裂期(D)缩短;减产组合(LY20×HOC115)则表现出相反的趋势。通过增加胚乳细胞数量和提高胚乳质量是进一步提高授高油玉米花粉后普通玉米产量的根本途径。     

玉米子粒胚乳细胞增殖与库容充实的关系

采用生长分析法和细胞计数法研究了掖单13和石单3号两个玉米品种子粒灌浆与胚乳细胞增殖的关系,结果表明：同一品种粒重的差异是由灌浆速度决定的,而不同品种粒重的差异则是灌浆持续期的长短造成的。胚乳细胞数与灌浆速度和灌浆持续期均呈极显著相关,表明胚乳细胞数的不同是引起粒重不同的主要原因。同时对库容提出新的表达式。     

微胚乳玉米子粒显微结构研究

Twenty four lines of 5 types maize were used to study the micro-structure in ripe kernel of MEM(micro-endosperm super high oil maize),weight ratio of embryo to kernel,and the different characteristics of micro-structure between MEM and the other 4 non-MEM.The results indicated that the endosperm contents of MEM were very few.Some of them even had no endosperm(except aleurone layer).It illustrated that some of the MEM showed degenerative endosperm,but their embryos were the biggest among the 5-type maize.At the same time,the weight ratio of embryo to kernel of MEM was also the maximum in 5-type maize.     

乙烯处理对玉米胚乳发育过程中淀粉合成的影响

以玉米自交系B73为试验材料,研究施用外源乙烯之后对胚乳内淀粉合成的影响。结果表明,在玉米10展叶时期施用400 mg/L的乙烯利水溶液显著降低玉米百粒重和淀粉含量。淀粉合成相关酶活性测定结果表明,处理组中ADP葡萄糖焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶、蔗糖合成酶的活性均显著下降。淀粉合成相关基因表达量分析结果表明,处理组中ADP葡萄糖焦磷酸化酶基因ZmSH2、可溶性淀粉合成酶基因ZmSS1、蔗糖合成酶的基因ZmSH1表达量低于对照组。由此推测,外源乙烯通过调控淀粉合成相关基因的表达与酶的活性影响玉米胚乳内淀粉的合成。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

水稻胚乳淀粉体被膜的降解和复粒淀粉粒概念的探讨

运用电子显微镜技术,系统观察了水稻胚乳发育过程中淀粉粒的发育、淀粉体被膜的降解和复粒淀粉粒的形态。多个淀粉粒可以同时在1个淀粉体内发生与发育,淀粉粒形态从近球形到椭球形,最后彼此接触,接触面呈多角形。淀粉体被淀粉粒充实后,淀粉体被膜开始降解,降解的被膜片段发生卷曲包裹细胞质基质形成环形被膜结构。发育良好的呈多角形的淀粉粒在淀粉体内排列紧密,淀粉体被膜降解后,这些淀粉粒仍聚集在一起维持淀粉体的轮廓,胚乳细胞不易被断开,成熟籽粒表现为透明性状。发育不良的呈球形或椭球形的淀粉粒在淀粉体内排列疏松,淀粉体被膜降解消失后,这些淀粉粒不能维持淀粉体的轮廓,胚乳细胞易被断开,成熟籽粒表现为垩白性状。还对复粒淀粉粒的概念进行了探讨。     

Effects of Popping on the Endosperm Cell Walls of Sorghum and Maize

The structure of the vitreous endosperm of raw and popped grains of popcorn maize and sorghum has been examined by light and scanning electron microscopy. In both cereals, popping produces everted grains consisting of expanded endosperm foam attached to the pericarp and embryo tissue. As previously reported, each bubble of the foam is formed from an individual starch granule inflated by internal steam pressure. Large fissures may contribute significantly to the expansion of the endosperm foam. The cell walls of the vitreous endosperm of both cereals are shattered into small fragments, which separate slightly as the cell contents expand during popping. Despite this, the endosperm cells retain their polygonal outline. Intact cell walls of raw endosperm, wall fragments from popped endosperm foam, and fragments isolated after treatment of the foam withalpha -amylase, were visualised through the autofluorescence of their ferulic acid content. The in vitro digestibility of popped sorghum was unchanged compared to raw sorghum, whereas that of wet-cooked sorghum was greatly reduced. It is suggested that popping-induced wall fragmentation improves the accessibility of the protein and starch reserves of the endosperm to digestive enzymes.     

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。     

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.     

小麦籽粒胚乳细胞增殖动态及其与粒重和体积的关系

为了了解小麦在不利气候条件下的灌装机理，改善湖北小麦的产量与品质状况，作者以三种粒型小麦品种(系)为材料，研究了籽粒胚乳细胞增殖动态及其与体积和粒重的关系。结果表明，用Richards方程能较好地模拟胚乳细胞增殖动态。不同品种间胚乳细胞数有明显的差异，表现为大粒饱满品种(鄂恩1号)＞大粒不饱满品系(95A—10)＞小粒饱满品种(华走8号)。强势粒胚乳细胞分裂起始势高，达到最高增殖速率时间短，活跃分裂期长，可分裂出更多的胚乳细胞。弱势粒胚乳细胞增殖起始势低，细胞分裂速率变化缓慢，其最终胚乳细胞数显著低于强势粒。多元统计分析表明，决定籽粒体积大小的主要是胚乳细胞数和单个胚乳细胞大小，决定粒重大小的主要是胚乳细胞数和单个细胞重。     

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。