白菜细胞核雄性不育花药的细胞化学观察

对一种由一对隐性基因控制的白菜细胞核雄性不育和可育株的花药进行了细胞学和组织化学研究。种子播种后,有1／4植株为不育株,其余的为可育株。通过对不育株和可育株花药发育的细胞学观察,确认不育花粉的败育发生在小孢子发育时期。用组织化学的方法研究了可育株和不育株花药发育过程中的多糖和脂类的分布动态,发现在减数分裂前,可育花药和不育花药的药隔细胞中都储藏了大量的淀粉粒。二者的差异仅是不育花药的绒毡层细胞液泡化明显。在减数分裂后的小孢子发育时期,可育花药的绒毡层细胞具有将药隔细胞中的淀粉粒多糖吸收并转化成脂类的功能,小孢子及以后的二胞花粉中也积累了大量的脂类储藏物质。在不育花药中,虽然减数分裂后药隔细胞中的淀粉粒也都消失,但绒毡层细胞中的脂类物质相比很少,同时绒毡层细胞显示了明显的多糖反应,表明不育花药的绒毡层细胞将糖类转化为脂类的功能受阻。在小孢子的表面有些脂类物质,但在细胞质中却没有脂类积累。这一结果暗示在该种白菜细胞核雄性不育株中,由于花药绒毡层细胞转换多糖为脂类的功能失常,导致了小孢子的败育。     

辣椒细胞质雄性不育花药败育及淀粉粒分布的细胞学观察

用PAS反应对辣椒细胞质雄性不育系8214A和保持系8214B花药中的淀粉粒分布进行研究.在减数分裂前,保持系花药与不育系花药的结构和淀粉粒分布相似.保持系花药减数分裂后,药壁绒毡层细胞开始液泡化并体积增大,在药隔薄壁细胞中积累了许多较小的淀粉粒;在小孢子晚期,绒毡层细胞退化,在药隔薄壁细胞中淀粉粒体积增大;在二胞花粉时期,随着花粉大液泡的消失花粉中出现淀粉粒;花粉成熟时,其细胞质中积累了丰富的淀粉粒.不育系花药减数分裂后,由于药室腔的空间不能扩大,四分体被挤压在一起,最终四分体小孢子败育.不育花药的维管组织发育正常,但较多的淀粉粒积累在药隔薄壁细胞中.该种辣椒雄性不育系中.花粉的败育发生在四分体时期.绒毡层细胞结构异常可能影响糖类物质向药室的正常转运.该种辣椒雄性不育系的绒毡层异常与花粉败育有关.     

白菜核雄性不育花药超微结构的研究

对白菜核雄性不育两用系的可育与不育花药进行了超微结构的比较观察。结果显示不育花药的造孢细胞核仁靠边分布:包裹小孢子母细胞的胼胝质厚薄不均匀,不完整等早期异常现象。减数分裂后,四分体细胞中常有多个细胞核。从四分体释放出的小孢子外壁的孢粉素物质不均匀沉积．呈不连续的单层异常结构。最后小孢子通过细胞质收缩方式败育。在可育花药中,绒毡层细胞在小孢子发育后期已显示出退化迹象,同时在细胞中开始积累脂类物质。但在同时期的不育花药中, 绒毡层细胞没有显示出退化的迹象,也不合成脂类物质。从时间上看,败育花药中小孢子母细胞及小孢子的异常在先,绒毡层细胞的异常在后。本研究揭示了白菜核雄性不育花药的超微结构特征, 对我们以前的光学显微镜观察结果予以补充和修正。     

白菜核雄性不育花药超微结构的研究

对白菜核雄性不育两用系的可育与不育花药进行了超微结构的比较观察。结果显示不育花药的造孢细胞核仁靠边分布;包裹小孢子母细胞的胼胝质厚薄不均匀,不完整等早期异常现象。减数分裂后．四分体细胞中常有多个细胞核。从四分体释放出的小孢子外壁的孢粉素物质不均匀沉积,呈不连续的单层异常结构。最后小孢子通过细胞质收缩方式败育。在可育花药中．绒毡层细胞在小孢子发育后期已显示出退化迹象,同时在细胞中开始积累脂类物质。但在同时期的不育花药中．绒毡层细胞没有显示出退化的迹象,也不合成脂类物质。从时间上看,败育花药中小孢子母细胞及小孢子的异常在先,绒毡层细胞的异常在后。本研究揭示了白菜核雄性不育花药的超微结构特征．对我们以前的光学显微镜观察结果予以补充和修正。     

雄性不育与可育楸树花发育的细胞学比较研究

楸树（Catalpa bungei C.A.Meyer.）属紫葳科(Bignoniaceae)梓树属(Catalpa),落叶乔木,是我国特有的珍贵优质用材树种。本文用石蜡切片法对可育株和雄性不育株楸树的大、小孢子发生及雌、雄配子体发育过程进行了详细地比较观察。结果表明：可育株和不育株楸树雌蕊的发育基本相同,胚珠倒生,薄珠心,单珠被,胚囊发育为蓼型。可育株雄蕊花药四室,药隔薄壁组织发达;异型绒粘层,由药壁绒粘层和药隔绒粘层组成;花药壁表皮细胞在小孢子母细胞减数分裂前后开始径向伸长加厚,直到花药开裂并不降解,这可能与花药开裂有关;成熟花粉为四合花粉。雄性不育株花药的早期发育到次生造胞细胞时期与可育雄蕊的相同,小孢子母细胞减数分裂前绒毡层发育不充分;四分体时期,绒毡层细胞高度液泡化,细胞质稀薄,已提前降解,小孢子四分体因绒毡层结构和功能异常而不能正常发育,因此楸树雄性不育为结构型雄性不育。     

羽叶薰衣草雄性不育的细胞学研究

用光镜和电镜观察羽叶薰衣草(Lavandula pinnata L.)雄性不育小孢子发育过程的细胞形态学特征.结果表明:羽叶薰衣草花药4枚,每枚花药通常具4个小孢子囊.花药壁发育为双子叶型,从外向内分为表皮、药室内壁、中层和绒毡层4层细胞.减数分裂形成的四分体为四面体及十字交叉型.小孢子的发育过程可分为造孢细胞期、减数分裂时期、小孢子发育早期、小孢子发育晚期.未观察到二胞花粉期和成熟花粉期.羽叶薰衣草花粉败育主要发生在单核花粉时期,细胞内物质解体并逐渐消失变成空壳花粉或花粉皱缩变形成为各种畸形的败育花粉.在此之前小孢子的发育正常.羽叶薰衣草小孢子不育机制体现在绒毡层过早解体、四分体时期以后各细胞中线粒体结构不正常、胼胝质壁与小孢子母细胞脱离、花药壁细胞中淀粉出现时间异常等. 壁发育为双子叶型,从外向内分为表皮、药室内壁、中层和绒毡层4层细胞.减数分裂形成的四分体为四面体及十字交叉型.小孢子的发育过程可分为造孢细胞期、减数分裂时期、小孢子发育早期、小孢子发育晚期.未观察到二胞花粉期和成熟花粉期.羽叶薰衣草花粉败育主要发生在单核花粉时期,细胞内物质解体并逐渐消失变成空壳花粉或花粉皱缩变形成为各种畸形的败育花粉.在此 前小孢子的发育正常.羽叶薰衣草小孢子不育机制体现在绒毡层过早解体、四分体时期以后各细胞中线粒体结构不正常、胼胝质壁与小孢子母细胞脱离、花药壁细胞中淀粉出现时间异常等. 壁发育为双子叶型,从外向内分为表皮、药室内壁、中层和绒毡层4层细胞.减数分裂形成的四分体为四     

S351┐1西瓜雄性不育的细胞学研究

西瓜Ｓ３５１－１雄性不育材料的细胞学观察表明：与对照的同系可育株相比,败育发生在次级造孢细胞到小孢子母细胞或小孢子四分体阶段,多数不育雄花花药中绒毡层始终未分化,药壁常由７－８层细胞组成,少数不育花药中出现绒毡层徒长现象;次级造孢细胞败育不同步,出现多核及多核仁现象,败育后期,药壁细胞逐渐解体,药室瓦解,花粉囊收缩变形。由此可见：其雄性不育与绒毡层的发育异常有直接联系。     

S351—1西瓜雄性不育的细胞学研究

西瓜Ｓ３５１－１雄性不育材料的细胞学观察表明：与对照的同系可育株相比,败育发生在次级造孢细胞到小孢子母细胞或小孢子四分体阶段,多数不育雄花花药中绒毡层始终未分化,药壁常由７￣８层细胞组成,少数不育花药中出现绒毡层徒长现象;次级造孢细胞败育不同步,出现多核及多核仁现象,败育后期,药壁细胞逐渐解体,药室瓦解,花粉囊收缩变形。由此可见：其雄性不育与绒毡层的发育异常有直接联系。     

大果白刺雄性不育系的细胞学研究

利用石蜡切片法对大果白刺花药进行细胞学研究,探讨雄性不育系发生败育的时期和方式以及雄性败育与药壁组织间的关系.结果表明:不育系小孢子母细胞形成前期,花药各部分结构发育正常.随着绒毡层的异常解体,多种异常现象相继出现,包括小孢子母细胞液泡化,中层、药室内壁、药隔细胞液泡化,细胞畸形,药壁细胞非正常解体等.退化后整个花药萎缩干瘪,不能开裂,无花粉.因此,大果白刺雄性不育系的绒毡层生理异常并提前退化是导致雄性不育的主要原因.     

甘蓝型油菜隐性上位互作核不育材料1665花药败育的细胞学研究

采用石蜡切片方法,对甘蓝型油菜隐性上位互作核不育材料1665的可育株与不育株花药进行细胞学观察.结果显示:(1)不育株花药在花粉母细胞减数分裂时期出现异常,部分花粉母细胞细胞分裂相不均等分裂或分裂异常.导致部分四分体形状异常.(2)不育株绒毡层细胞在四分体时期开始生长膨大,单核花粉时期出现液泡化和巨型化,侵占药室,使得小孢子不能正常释放或无法继续发育;部分释放出的小孢子未及时形成花粉壁,阻碍花粉继续发育.不能发育形成二核期和三核期花粉,导致花药败育.     

Cytochemical investigation of genic male-sterility in Chinese cabbage

A genic male sterile Chinese cabbage, Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino, was examined using cytological and cytochemical methods to characterize the process of pollen abortion in this plant. Thick sections of both fertile and sterile anthers at different developmental stages were stained using Toluidine Blue O, Periodic Acid-Schiff’s (PAS) reaction and Sudan Black B to detect cytochemical changes that may occur in the distribution of insoluble polysaccharide and lipid storage bodies. Pollen abortion in sterile anthers occurs at an early stage of microspore development. During early microspore development, reductions in the number of starch grains in the connective tissue of fertile anthers coincide with the accumulation of starch grains in cells of the anther wall. In the late microspore stage, a large vacuole forms in the microspore, and tapetal cells synthesize and accumulate lipid droplets. The cellular organization of tapetal cells in sterile anthers appears similar to that in fertile anthers, except for the absence of lipid droplets in cells of sterile anthers and diffusely labeled tapetal polysaccharides, suggesting defects in nutrient storage. Supported by National Natural Science Foundation of CHINA (30170060)     

白菜核雄性不育两用系可育和不育花药ATPase的分布

对白菜核雄性不育两用系可育花药和不育花药的ATPase做了定位分析。可育花药的花粉母细胞核中积累了大量的ATPase反应颗粒,而细胞质中ATPase反应颗粒较少,但在线粒体中特异地聚集了一些大的ATPase反应颗粒。减数分裂后,小孢子细胞质中ATPase反应颗粒明显增加。随着小孢子发育,其细胞质中ATPase反应颗粒逐渐减少,但在线粒体中又特异性地聚集了较多的AT-Pase反应颗粒。当花药发育到二胞花粉时期,花粉和绒毡层细胞中的ATPase反应颗粒已很少了。不育花药的花粉母细胞中呈现较多的ATPase,然而在线粒体中很少。异常四分体小孢子细胞质中虽然有较多的ATPase反应颗粒,但还是通过细胞质收缩和质壁分离方式退化。对可育花药的花粉母细胞线粒体中特异出现的簇状ATPase分布现象进行了分析,讨论了不育花药中花粉母细胞线粒体ATPase的异常与花粉败育的可能关系。     

芝麻核雄性不育系ms86-1微粉发生的细胞学观察

芝麻(Sesamum indicum)核雄性不育系ms86-1姊妹交后代表现为可育、部分不育(即微粉)及完全不育(简称不育)3种类型。不同育性类型的花药及花粉粒形态差异明显。Alexander染色实验显示微粉植株花粉粒外壁为蓝绿色, 内部为不均一洋红色, 与可育株及不育株花粉粒的染色特征均不相同。为探明芝麻微粉发生机理, 在电子显微镜下比较观察了可育、微粉、不育类型的小孢子发育过程。结果表明, 可育株小孢子母细胞减数分裂时期代谢旺盛, 胞质中出现大量脂质小球; 四分体时期绒毡层细胞开始降解, 单核小孢子时期开始出现乌氏体, 成熟花粉时期花粉囊腔内及花粉粒周围分布着大量乌氏体, 花粉粒外壁有11–13个棱状凸起, 表面存在大量基粒棒, 形成紧密的覆盖层。不育株小孢子发育异常显现于减数分裂时期, 此时胞质中无脂质小球出现, 细胞壁开始积累胼胝质; 四分体时期绒毡层细胞未见降解; 单核小孢子时期无乌氏体出现; 成熟花粉时期花粉囊腔中未发现正常的乌氏体, 存在大量空瘪的败育小孢子, 外壁积累胼胝质, 缺乏基粒棒。微粉株小孢子在减数分裂时期可见胞质内有大量脂质小球, 四分体时期部分绒毡层发生变形, 单核小孢子时期有部分绒毡层开始降解; 绒毡层细胞降解滞后为少量发育进程迟缓的小孢子提供了营养物质, 部分小孢子发育为正常花粉粒; 这些花粉粒比较饱满, 表面有少量颗粒状突起, 但未能形成覆盖层, 花粉囊腔中及小孢子周围存在少量的乌氏体。小孢子形成的育性类型与绒毡层降解是否正常有关。     

Calcium distribution in fertile and sterile anthers of thermosensitive male-sterile wheat

Calcium distribution in fertile and sterile anthers of a thermosensitive male-sterile wheat genotype was investigated using an antimonate precipitation method. During fertile anther development, before meiosis of the microspore mother cells, calcium precipitates were apparent in tapetal cells of the anther wall. After meiosis, precipitates were detected in the early microspores and accumulated in the large vacuole of late microspores. After microspore division, following decomposition of the large vacuole, precipitates decreased in the bicellular pollen. The earliest abnormality in calcium precipitate distribution detected during sterile pollen development was the greater accumulation of precipitates in the cytoplasm and nucleus of late microspores. The sterile microspore can divide to form bicellular pollen, but the large vacuole of sterile bicellular pollen did not decompose and greater abundance of precipitates was retained in the large vacuole. Abnormal distribution of calcium precipitates in sterile pollen precedes structural changes, suggesting that abnormal calcium metabolism is associated with pollen abortion.     

Early signs of disruption of wheat anther development associated with the induction of male sterility by meiotic-stage water deficit

 Water deficit during meiosis in microspore mother cells of wheat (Triticum aestivum L.) induces male sterility, which reduces grain yield. In plants stressed during meiosis and then re-watered, division of microspore mother cells seems to proceed normally, but subsequent pollen development is arrested. Stress-affected anthers generally lack starch. We employed light microscopy in conjunction with histochemistry to compare the developmental anatomy of water-stress-affected and normal anthers. The earliest effects of stress, detectable between meiosis and young microspore stages, were the degeneration of meiocytes, loss of orientation of the reproductive cells, and abnormal vacuolization of tapetal cells. Other effects observed during subsequent developmental stages were deposition of starch in the connective tissue where it is normally not present, hypertrophy of the middle layer or endothecial cells, and deposition of sporopollenin-like substances in the anther loculus. The resulting pollen grains lacked both starch and intine. These results suggest that abnormal degeneration of the tapetum in water-stressed anthers coupled with a loss of orientation of the reproductive cells could be part of early events leading to abortion of microspores. Received: 19 July 1996 / Revision accepted: 6 November 1996     

洋葱花药发育过程中的细胞化学研究(简报)

高等植物花药结构复杂,其发育更是一个迅速、多变的过程,如小孢子母细胞减数分裂期间的细胞质改组、胼胝质壁的形成与降解、大液泡的形成与消失、花粉内外壁的形成、绒毡层细胞的降解、营养物质的积累与转化等。除了上述花药组成细胞的形态和结构发生明显变化外。花药发育的另一个显著特点是以花粉为中心的营养物质单向运输和转化,尤其是小孢子有丝分裂形成二胞花粉后开始积累大量的营养储存物以供成熟花粉萌发时利用。     

巴戟天花药发育过程中多糖和脂滴分布特征

巴戟天花药发育中多糖和脂滴类物质的分布呈现一定的规律：减数分裂之前,花药壁的绒毡层细胞中有少量脂滴,其他细胞中脂滴和淀粉粒都很少。四分体时期,四分体小孢子中开始出现脂滴,绒毡层细胞中的脂滴较以前增加,其他细胞中的脂滴和淀粉粒仍然很少。小孢子早期,游离小孢子在其表面形成了花粉外壁,靠外壁下方有一层周缘分布的多糖物质。绒毡层细胞中的脂滴明显减少。发育晚期的小孢子中形成一个大液泡,细胞质中出现淀粉粒;同时在药壁和药隔组织中也出现了淀粉粒。此时绒毡层退化。在二胞花粉早期,花粉中积累了大量淀粉粒和一些脂滴。但在成熟的花粉中（二胞花粉晚期）,淀粉粒消失,只有一定数量的脂滴保留。巴戟天成熟花粉中积累的营养物质主要为脂滴。