水稻胞质雄性不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B绒毡层发育过程中的Ca2 +分布变化

利用焦锑酸钾沉淀法研究了野败不育系珍汕97A及其保持系珍汕97B绒毡层细胞的发育过程及其细胞中Ca2 +的分布变化。研究发现保持系绒毡层细胞在单核花粉晚期才开始迅速解体,而不育系绒毡层细胞在花粉母细胞时期就开始出现核膜、细胞膜解体,此过程持续到二核花粉时期。珍汕97A绒毡层细胞从花粉母细胞时期开始,细胞质内有少量颗粒状的Ca2 +沉淀;减数分裂时期,绒毡层细胞的内切向壁表面有大量大颗粒的Ca2 +沉淀;单核花粉时期绒毡层细胞周围集聚一层Ca2 +沉淀。而保持系绒毡层细胞遮花粉母细胞时期和减数分裂时期细胞内没有Ca2 +沉淀;单核花粉时期绒毡层细胞内的Ca2 +沉淀主要分布在解体的细胞质内。推测绒毡层细胞结构发育的异常和Ca2 +的异常分布可能与花粉的败育有关。     

云南紫稻细胞质雄性不育系花药发育过程中Ca2+的分布特点

运用焦锑酸钾沉淀法研究了云南紫稻细胞质雄性不育系和保持系花药在发育过程中Ca^2 的分布特点。结果表明,保持系的花粉母细胞和小孢子的胞质内部基本无Ca^2 的沉淀,后期花粉外壁出现Ca^2 的沉淀;保持系早期的绒毡层细胞形态正常,胞内有少量Ca^2 沉淀,后期绒毡层细胞开始凋亡,胞质凝集,胞内出现大量Ca^2 的颗粒。不育系花粉母细胞在减数分裂时期败育,胞质液泡化,内部出现大量Ca^2 的沉淀;不育系绒毡层细胞形态正常,胞内无Ca^2 的沉淀。绒毡层与花粉母细胞、小孢子之间出现大量Ca^2 颗粒。探讨了不育系花药花粉母细胞中以及与绒毡层细胞之间Ca^2 的异常积累与雄性不育的关系。     

水稻雄性不育系珍汕97A小孢子发育过程中的微管骨架

水稻(Oryza sativa L.)雄性不育系珍汕97A、保持系珍汕97B和恢复系测64三系小孢子发生过程的研究表明:恢复系测64小孢子母细胞细胞质浓,有明显的微管荧光围绕着细胞核.小孢子母细胞经两次减数分裂形成四分体.四分体和小孢子的微管从细胞核表面向胞质周缘延伸,形成放射性排列格局,花粉发育正常.细胞质中有少量点状微管荧光.保持系珍汕97B小孢子发生过程的细胞形态和微管结构与恢复系测64相似,但细胞质中的点状微管荧光多一些.雄性不育系珍汕97A小孢子发生早期,小孢子母细胞内出现液泡,核中染色质凝集,微管荧光很弱,没有清晰的微管丝结构,细胞质中有许多点状微管荧光等不正常现象.小孢子母细胞经过减数分裂形成的四分体也没有清晰的丝状微管结构.随后,所有的小孢子迅速败育.雄性不育系珍汕97A在小孢子母细胞发生的很早时期,微管结构就明显不正常.     

水稻雄性不育系珍汕97A小孢子发育过程中的微管骨架

水稻（Oryza sativaL.)雄性不育系珍汕97A,保持系珍汕97B和恢复系测64三系小孢子发生过程的研究表明;恢复系测64小孢子母细胞细胞质浓,有明显的微管荧光围绕着细胞核。小孢子母细胞经两次减数分裂形成四分体。四分体和小孢子的微管从细胞核表面向胞质周缘延伸,形成放射性排列格局,花粉发育正常。细胞质中有少量点状微管荧光,保持系珍汕97B小孢子发生过程的细胞形态和微管结构与恢复系测64相似。但细胞质中的点状微管荧光多一些。雄性不育系珍汕97A小孢子发生早期,小孢子母细胞内出现液泡,核中染色质凝集,微管荧光很弱,没有清晰的微管丝结构。细胞质中有许多点状微管荧光等不正常现象。小孢子母细胞经过减数分裂形成的四分体也没有清晰的丝状微管结构。随后,所有的小孢子迅速败育,雄性不育系珍汕97A在小孢子母细胞发生的很早时期,微管结构就明显不正常。     

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.     

雄性不育和雄性能育小麦(Triticum aestivum L.)花药和花粉发育的细胞形态学观察

本工作是小麦雄性不育杂种优势利用研究项目的一部分。从细胞形态学的角度,研究小麦细胞质雄性不育系及其保持系花药和花粉的发育,为探索雄性不育性的机理提供资料。应用石蜡切片法,对小麦“早熟1号”和“北京8号”细胞质雄性不育系及其保持系花药的发育过程进行了观察,得到如下的结果:(1)不育系花粉的败育,在发育的各个时期都发生,但败育的关键时期是在小孢子发育后期,具大液泡的小孢子不能进入配子体发育阶段。(2)不育系花药和花粉的发育,在小孢子发育早期以前,90%以上与保持系相似,是正常的;少数表现异常而导致败育。异常现象有:药室合并;小孢子母细胞解体,绒毡层发育正常;小孢子母细胞互相粘连,形成多核的原生质团;解体的小孢子母细胞与绒毡层融合形成多核的原生质团;药室中除正常发育的小孢子母细胞或小孢子外,还出现异常的巨型细胞;绒毡层提早在小孢子发育早期解体,形成多核的原生质困;绒毡层肥大生长。     

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     

细胞质雄性不育水稻幼穗和花粉发育期的蛋白酶活性变化

水稻细胞质雄性不育系珍汕97A,在花粉母细胞形成期以后可溶性蛋白含量迅速降低。单核期仅为花粉母细胞形成期的56％,二核期和三核期分别为花粉母细胞形成期的36．4％和30．3％。保持系珍汕97B虽在花粉母细胞形成期后可溶性蛋白含量降低,但在二核期则有所增高,表现为鞍形变化过程。在花粉母细胞形成期后,珍汕97A的酪蛋白水解酶活性增高,单核期为前一时期的1倍,而珍汕97B的酶活性增幅较小。第一次枝梗分化期珍汕97A的内肽酶活性较珍汕97B高,而雌雄蕊形成期两者的酶活皆降低。整个发育期中珍汕97A的内肽酶活性较珍汕97B高15％至55．5％。珍汕97A在幼穗第一次枝梗分化期时氨肽酶活性较珍汕97B高。第二次枝梗分化期后,不育系和保持系的氨肽酶活性均下降。但花粉母细胞形成期后,珍汕97A的氨肽酶活性迅速增高,三核期达最高水平,这可能意味着此时大量蛋白质被水解。蛋白酶类抑制剂的实验表明,在雌雄蕊形成期后不育系和保持系含有半胱氨酸型氨肽酶和约10％含金属型氨肽酶;而在三核期,保持系的氨肽酶则主要为半胱氨酸型。不育系三核期含有的BAPA内肽酶包括半胱氨酸型、丝氨酸型,以及部分含金属酶类;而保持系三核期的内肽酶仅为丝氨酸型。不育系肽酶类型的变化,可能反映酶基因编码的去抑制。     

桔梗花粉母细胞减数分裂及雄性败育的细胞生理学研究

以桔梗不育系PA及其保持系PB为试验材料,采用石蜡切片和改良苯酚品红染色压片法对花粉母细胞减数分裂和雄配子体发育过程进行比较,探讨桔梗雄性不育系小孢子形成过程和败育发生的细胞生理学机理。结果表明:(1)桔梗保持系PB花粉母细胞减数分裂的细胞质分裂为同时型,同一花药减数分裂较同步;在中期Ⅰ和中期Ⅱ,少数细胞中可见赤道板外染色体;四分体以四面体为主,成熟花粉粒为二核花粉。(2)不育系PA花粉母细胞减数分裂后期Ⅰ开始出现异常,表现为细胞质形态改变,末期Ⅱ之后细胞质不能分裂,形成异常四分体,胼胝质壁不能溶解,四分体难以释放出游离小孢子而被降解,导致败育。(3)在发育过程中,桔梗不育系花蕾游离脯氨酸、可溶性蛋白含量低于保持系,而SOD活性、丙二醛含量均高于保持系。(4)桔梗不育系PA及其保持系PB花粉母细胞减数分裂和雄配子体发育过程存在明显差异,桔梗雄性败育过程大体可分为4个阶段,即后期Ⅰ细胞质异常、末期Ⅱ之后细胞质不能分裂、四分体难以释放游离小孢子、四分体被降解仅残留碎片。研究认为,桔梗不育花蕾(开花前)生长发育过程中,体内活性氧代谢紊乱、丙二醛积累及游离脯氨酸等"物质代谢损亏"可能是引起桔梗雄性败育的原因。     

温光敏核不育水稻N28S 无花粉败育的显微结构观察

采用石蜡切片和荧光显微技术观察了温光敏核不育水稻N28S 无花粉败育过程中的显微结构变化, 结果显示: N28S 的小孢子母细胞形成后细胞质变得稀薄, 一部分不能进行减数分裂, 一部分减数分裂阻滞在细线期或胞质分裂异常, 最终所有细胞液泡化解体消失。在此过程中, 还观察到小孢子母细胞在细线期胼胝质壁不产生或提早消失, 以及小孢子发育后期花药壁绒毡层的异常解体。认为N28S 的无花粉败育是由小孢子母细胞的细胞质异常引起的, 胼胝质壁和绒毡层的异常是结果而不是原因。     

水稻非花粉型细胞质雄性不育系及其保持系花药发育过程中Ca2+的分布变化

钙在高等植物中被称为第二信使,与植物的有性生殖有关。为了研究水稻（Oryza sativa L.）花药中钙的定位与花粉败育的关系,利用焦锑酸钾沉淀法研究了非花粉型细胞质雄性不育系G37A及其保持系G37B花药的发育过程及其细胞中Ca^2＋ 的分布变化。研究发现,在2个材料间花药中钙的分布存在大量差异。G37B的可育花药在花粉母细胞时期及二分体时期,很少看到有Ca^2＋的沉积;而在单核花粉时期,Ca^2＋沉积急速地增加,主要定位在绒毡层细胞、花粉外壁外层及乌氏体的表面;随后花药壁上沉积的Ca^2＋减少而花粉的外壁外层仍然有很多Ca^2＋沉积物。相反,G37A的不育花药在花粉母细胞时期和二分体时期有大量的Ca^2＋沉积在小孢子母细胞和花药壁,中间层和绒毡层特别多。在二分体时期之后,不育花药的Ca^2＋沉积减少,特别是绒毡层内切向质膜附近的Ca^2＋几乎消失。但是同时期的可育花药中,有大量的Ca^2＋沉积在绒毡层。不育花药的Ca^2＋沉积在开花几天后消失。根据研究结果推测在不育花药发育早期中更多的钙离子与花粉败育有一定的关系。     

华北落叶松花粉发育过程中的钙动态分布

运用焦锑酸钾沉淀法研究了华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr)小孢子发育过程中不同阶段Ca2 的分布情况。减数分裂时期,小孢子囊壁表皮和中层细胞的细胞壁及细胞间隙Ca2 分布较多,绒毡层只有外切向面的细胞膜有Ca2 分布,小孢子母细胞的各部位则很少有Ca2 ;四分体时期,包围四分小孢子的胼胝质壁上有大量的Ca2 分布,在四分孢子壁上也有较多沉淀;游离小孢子时期,钙离子在小孢子壁的分布较四分体时期有所减少,而到花粉成熟时又逐渐增多;从四分体到花粉成熟,乌氏体周围的Ca2 有增多的趋势。对四分体外壁Ca2 的大量分布与花粉壁的形成及信号物质在花粉表面贮存的关系,以及小孢子囊的外壁、绒毡层和乌氏体在Ca2 向花粉运输中所起的作用进行了讨论。     

华北落叶松花粉发育过程中的钙动态分布

运用焦锑酸钾沉淀法研究了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr)小孢子发育过程中不同阶段Ca2 的分布情况.减数分裂时期,小孢子囊壁表皮和中层细胞的细胞壁及细胞间隙Ca2 分布较多,绒毡层只有外切向面的细胞膜有Ca2 分布,小孢子母细胞的各部位则很少有Ca2 ;四分体时期,包围四分小孢子的胼胝质壁上有大量的Ca2 分布,在四分孢子壁上也有较多沉淀;游离小孢子时期,钙离子在小孢子壁的分布较四分体时期有所减少,而到花粉成熟时又逐渐增多;从四分体到花粉成熟,乌氏体周围的Ca2 有增多的趋势.对四分体外壁Ca2 的大量分布与花粉壁的形成及信号物质在花粉表面贮存的关系,以及小孢子囊的外壁、绒毡层和乌氏体在Ca2 向花粉运输中所起的作用进行了讨论.     

光敏核不育水稻农垦58S发育过程中药壁超微结构和Ca2+分布的变化

利用焦锑酸钾沉淀法分析光敏感核不育水稻农垦58S药壁超微结构和Ca²⁺分布的变化,发现在长日照条件下,药壁绒粘层细胞和药壁中Ca²⁺从花粉母细胞时期开始出现异常;随着花药的发育,药壁中Ca²⁺沉淀增加,主要分布在绒粘层细胞和乌氏体表面,长日照条件下不能很好地形成乌氏体,且乌氏体表面Ca²⁺沉淀要比短日照条件下少。     

Ultrastructural aspects and programmed cell death in the tapetal cells of Lathyrus undulatus Boiss

Programmed cell death (PCD) in the tapetum of Lathyrus undulatus L. was analyzed based on light, fluorescence and electron microscopy to characterize its spatial and temporal occurrence. Development and processes of PCD in secretory tapetal cells of Lathyrus undulatus L. were correlated with the sporogenous cells and pollen grains. At early stages of development the tapetal cells appeared similar to pollen mother cells, structurally. Concurrent with meiosis, tapetum expanded both tangentially and radially as vacuoles increased in size. Tapetal cells most fully developed at young microspore stage. However, tapetum underwent substantial changes in cell organization including nucleus morphology monitored by DAPI. The TUNEL staining confirmed the occurrence of intra-nucleosomal DNA cleavage. In addition to nuclear degeneration which is the first hallmark of PCD other diagnostic features were observed at vacuolated microspore stage intensely; such as chromatin condensation at the periphery of the nucleus, nuclear membrane degeneration, chromatin release to the cytoplasm, vacuole collapse according to tonoplast rupture, shrinkage of the cytoplasm, the increase and enlargement of the endoplasmic reticulum cisternae and disruption of the plasma membrane. After vacuole collapse due to possible release of hydrolytic enzymes the cell components degraded. Tapetal cells completely degenerated at bicellular pollen stage.     

A Comparative Study of Anther and Pollen Development in Male Fertile and Male. Sterile Green Onion (Allium fistulosum L.)

Anther and pollen development in male-fertile and male-sterile green onions was studied. In the male-fertile line, both meiotic microspore mother ceils and tetrads have a callose wall. Mature pollen grains are 2-celled. The elongated generative cell with two bended ends displays a PAS positive cell wall. The tapetum has the character of both secretory and invasive types. From microspore stage onwards, many oil bodies or masses accumulate in the cytoplasm of the tapetal cells. The tapetum degenerates at middle 2-celled pollen stage. In male-sterile line, meiosis in microspore mother cells proceeds normally to form the tetrads. Pollen abortion occurs at microspore with vacuole stage. Two types of pollen abortion were observed. In type I, the protoplasts of the microspores contract and gradually disintegrate. At the same time the cytoplasm of microspores accumulates oil bodies which remain in the empty pollen. The tapetal cells behave normally up to the microspore stage and early stage of microspore abortion, but contain fewer oil bodies or masses than those in the male-fertilt line. At late stage of microspore abortion, three forms of the tapetal ceils can be observed: (1) the tapetal cells with degenerating protoplasts become flattened, (2) the tapetal cells enlarge but protoplasts retractor, (3) the cells break down and tile middle layer enlarges. In type Ⅱ, the cytoplasm degenerates earlier than the nucleus of the microspores and no protoplast is found in the anther locule. There are fibrous thickenings iii the endothecium of both types. It is difficult to verify whether the tapetum behavior and pollen abortion is the cause or the effect.     

扁豆绒毡层发育的超微结构研究

应用透射电镜对扁豆绒毡层发育过程进行了研究,主要结果如下：１）首次发现扁豆绒毡层在发育过程中,经历了二交胞质重组（第一次始于减数分裂末期Ⅱ,第二次始于小孢子发育早期）,使绒毡层细胞的活动呈现３个高峰期（即小孢子母细胞减数分裂期、小孢子四分体期一小孢子早期、小孢子晚期－二胞花粉中期）。２绒毡层细胞的分泌作用有３种形式（渗透分泌、胞吐分泌和自溶）。３．首次观察到绒毡层细胞的内切向壁和径向壁经历了两个周     

杉木雄性不育株与可育株小孢子囊发育的电镜研究

杉木雄性不育属“无花粉型”,败育从无孢原细胞到四分体时期,中层细胞增生,压迫小孢子母细胞,使之养分更加缺乏并引起减数分裂异常。其表皮层和药室内壁细胞中具大量蛋白体,影响了绒毡层对小孢子发育的外源蛋白的供应;表皮层具膜状溶酶体,引起淀粉粒缺乏和酶系统代谢异常;绒毡层发育后期,缺少包被小泡、乌氏体及绒毡层膜,内质同少、短而光滑,严重影响了绒毡层对小孢子母细胞或小孢子养分和合成细胞壁物质的供给;线粒体发育异常,能量代谢减弱,导致小孢子母细胞或小孢子一系列生理活动紊乱及其原生质体解体。     

Effects of Introducing the Chimaeric Gene TA29 Barnase on the Tapetum and Pollen Development in Tobacco

The development of tapetum and pollen in transgenic tobacco (Nicotiana tabacum L. ) harboring a chimaeric gene TA29-Barnase was compared with that of the wild-type plant. The specific expression of the exogenous genes in anther led to premature tapetal degradation, which started at the early stage of meiosis and terminated at the tetrad stage. In the wild-type anthers, tapetal degradation started at the early stage of bicellular microgametophyte and ended at the later stage of pollen development. The cytological changes of tapetal degradation in the transgenic plants were characterized by vacuolization of the tapetal cells, then nuclear condensation, and consequent massive degradation of tapetal cells. Meanwhile, the pollen mother cells gradually degraded and became destroyed along with the progress of meiosis, leaving only a few which could successfully complete their meiosis to form microspores. This observation also indicated that the TA29-Barnase gene in anther was not uniformly expressed. In addition, the structural difference between the male sterility induced by exogenous gene and the natural sterile was also discussed.