芝麻细胞核雄性不育系小孢子发育过程中的氨基酸含量变化

以芝麻(Sesamum indicum L.)杂交种‘豫芝9号’的细胞核雄性不育系亲本ms86-1的不育株和可育株为材料。于盛花期取小孢子母细胞期(小孢子败育前)、四分体期(小孢子败育开始)、小孢子期(小孢子败育主要时期)和花粉粒期(小孢子败育后)的花蕾,采用仪器分析法测定水解氨基酸的含     

雄性可育与雄性不育籽粒苋小孢子发育研究

栽培种籽料苋（lmaranthus hypochondriacus L。）是一种很有潜力的新型作物。它营养价值高、蛋白质含量丰富、氨基酸平衡好、耐旱、耐盐碱和酸、抗逆性强、适应性广,被认为易极有潜力的、为全球提供粮食的替代作物之一。但是籽粒苋于粒重仅0．7－1．2g,种子易散落。于是,和许多其它植物一样,籽粒苋中也找到了雄性不育株。但是它的小孢子发育过程及其败育时期和不育特征尚不清楚,为它的杂交育种研究带来不便。本文通过电镜对雄性可育和不育的两种籽粒苋小孢子进行观察。发现不育小孢子败育起始于四分体释放以后的单核花粉期。在此之前小孢子的发育是一样的。花粉分化早期,孢原组织分化出初级造孢组织、绒毡层、中间层、药壁内层和表皮层（图1）;造孢组织继续分裂,细胞不断扩大,形成小孢子母细胞（图2）;小孢子母细胞不断增大,周围积累胼胝质并逐渐与绒毡层分离,出现大液泡（图3）;小孢子母细胞减数分裂,四分体形成,包埋于胼胝质中;绒毡层有丝分裂,有双核细胞;大液泡消失;细胞壁开始降解（图4）。胼胝质逐渐消失,小孢子从四分体中释放以后（单核花粉期）,在雄性可育籽粒苋里,小孢子有丝分裂、迅速膨大变圆,可见两个深色雄仁,花粉壁加厚（图5）;进入收缩期,绒毡层降解,突入花药腔,环绕小孢子周围（图6）;花粉壁不断加厚,小孢子更趋成熟（图7）,直直形成内含大量淀粉的完全成熟花粉粒（图8）。而在雄性不育籽粒苋里,出现如下不育特征：小孢子粉壁未能进一步加厚,小孢子形状变得怪异（图13）;花粉内含物溶解,空泡化,成为不育花粉（图14）。小孢子在花药中的发育完全依赖绒毡层细胞提供所需的营养物质和信息,绒毡层异常必然导致花粉败育,胼胝质降解不影响小孢子母细胞减数分裂,而是影响小孢子初生外壁的发育,从而导致小孢子发育退化。籽粒苋花粉败育过程中未见胼胝质降解,其原因有待进一步研究。有报道,正常花粉发育过程中常含有大量液泡,籽粒苋可育花粉的发育过程也证实液泡的发育与花粉粒的充实、花粉的形状有密切关系,而不育花粉中小液泡逐渐膨大,形成空泡后破裂。     

雄性可育与雄性不育籽粒苋小孢子发育研究

栽培种籽粒苋（ＡｍａｒａｎｔｈｕｓｈｙｐｏｃｈｏｎｄｒｉａｃｕｓＬ。）是一种很有潜力的新型作物。它营养价值高、蛋白质含量丰富、氨基酸平衡好、耐旱、耐盐碱和酸、抗逆性强、适应性广,被认为是极有潜力的、为全球提供粮食的替代作物之一。但是籽粒苋千粒重仅０．７～１．２ｇ,种子易散落、植株易倒伏。而且,籽粒苋花冠微小、花期无限,难于采用人工去雄授粉进行杂交育种。于是,和许多其它植物一样,籽粒苋中也找到了雄性不育株。但是它的小孢子发育过程及其败育时期和不育特征尚不清楚,为它的杂交育种研究带来不便。本文通过电镜对雄性可育和不育的两种籽粒苋小孢子分别进行了观察。发现不育小孢子败育起始于四分体释放以后的单核花粉期。在此之前小孢子的发育是一样的。花粉分化早期,孢原组织分化出初级造孢组织、绒毡层、中间层、药壁内层和表皮层（图１）;造孢组织继续分裂,细胞不断扩大,形成小孢子母细胞（图２）;小孢子母细胞不断增大,周围积累胼胝质并逐渐与绒毡层分离,出现大液泡（图３）,小孢子母细胞减数分裂,四分体形成,包埋于胼胝质中;绒毡层有丝分裂,有双核细胞;大液泡消失;细胞壁开始降解（图４）。胼胝质逐渐消失,小孢子从四分体中释放以后（单核花粉期）,     

杉木小孢子叶球发育过程中形态结构变化

以扬州地区生长的成年杉木为实验材料,通过采用数码相机拍摄、体视镜、扫描电镜以及半薄切片等方法,对杉木小孢子叶球发育、小孢子囊发育及其散粉规律进行详细观察。结果发现,10月中旬,杉木小孢子叶球形成并着生于新枝顶端。翌年3月中下旬,小孢子叶球成熟,进入散粉期,散粉首先从小孢子叶球基部开始依次向上部扩散。小孢子叶在孢子叶球主轴上螺旋排列,单个小孢子叶通常由3个小孢子囊组成,构成三角形。小孢子囊壁由1层表皮细胞、1~2层中间层细胞和1层绒毡层细胞组成,表皮细胞首先形成,并向内分化出2~3层细胞,分别分化形成中层和绒毡层,最后中层和绒毡层消失。杉木的小孢子囊通过开裂口控制其开裂,20℃室温下整个小孢子叶球散粉时间持续约18 h,单个小孢子叶的散粉时间为8~10 h。以上结果显示,杉木小孢子叶球的发育过程经历了体积增大、鳞片开张及散粉等阶段,这些形态和结构上的变化利于提高散粉效率,这说明杉木在长期的演化过程中,形成了许多有利于风媒传粉的结构特征。     

水稻小孢子发育过程中微管骨架的变化

对水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）小孢子发育过程中微管变化的研究表明,微管在小孢子不同发育阶段呈现多样性。在花粉母细胞内,微管形成许多粗束和分支,围绕着核分布形成一个网络。花粉母细胞经第一次减数分裂形成二分体。在每一个二分体细胞内,有许多微管束,从核周辐射至细胞质各部位;在细胞质存在一个疏松的微管束网络。二分体经第二次减数分裂形成四分体,在每一个四分体细胞内,微管束呈辐射状,从核膜辐射入细胞质内。四分体形成后不久,四分体的四个细胞便分开,每一个细胞变成一个独立的小孢子。在早期的小孢子细胞内,微管束呈疏松网状分布。其中有些微管束朝向胞质一个小突起聚集。当小孢子进入中期发育阶段,在胞质的小突起部位微管束密度增大。小突起最终形成为萌发孔。当小孢子发育至成熟期,细胞内的微管束变得纤细,而网络则变得紧密。之后的发育阶段（即花粉发育不同阶段）因荧光标记难以进入细胞,无法获得清晰的图像。     

西瓜小孢子发育过程中几种细胞器的变化

用透射电子显微镜观察了西瓜（Ｃｉｔｒｕｌｌｕｓ ｖｕｌｇａｒｉｓ Ｓｃｈｒａｄ．）小孢子发育过程中核糖体、线粒体、质体、内质网、高尔基体等细胞器的变化。核糖体和线粒体变化都有明显的规律性：核糖体密度在四分体时期高,液泡化时期降低,液泡化结束后再回升;线粒体经历一个脱分化与再分化周期,液泡化时期该细胞器数量及其内嵴数目减少而脱分化,液泡化结束后形状多样化、内嵴重新增多而再分化;质体结构不变,但体积变     

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。     

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.     

桔梗小孢子发生和雄配子体发育过程超微结构变化

对桔梗小孢子发生和雄配子体发育过程超微结构的观察表明,减数分裂过程中发生第一次细胞质改组,表现为：粗线期／双线期,核糖体数量消减,质体和线粒体结构简化;末期Ｉ,核糖体数量恢复,四分体时期,质体和线粒体获得正常结构。单核靠边期到二细胞花粉时期,发生第二次细胞质改组,表现同第一次细胞入组相。两次核糖体消减过程,均涉及到粗面内质网的。在和分前和有丝分裂前期存在核周腔膨大形成核液泡现象。结果表明,核糖体数     

湿地松雄性不育和可育系小孢子叶球形态和细胞发育动态变化

为了解湿地松‘松泰’小孢子叶球在发育过程形态是否有差异变化,明确其败育过程、败育方式及影响因素,为湿地松雄性不育品种利用和后期开展相关研究提供科学依据。该研究以‘松泰’s10败育系和s9可育系为材料,观察小孢子叶球形态发育变化,并对其小孢子叶球进行石蜡切片,在光学显微镜下观察小孢子发育过程。结果表明:s10败育系和s9可育系在小孢子母细胞减速分裂前无明显差异,小孢子叶球生长趋势也一致;四分体时期,s10小孢子细胞发育异常,小孢子叶球形态发育也出现异常,二者异常发育具有同步性;可育系从四分体到单核小孢子发育阶段的时间为5 d左右,而败育系持续发育长达20 d左右,持续时间为可育系的4倍。在此期间出现小孢子绒毡层细胞发育异常、降解缓慢,小孢子囊壁组织排列紊乱、降解延迟等现象,s10形成异常二核花粉,且无花粉散出。因此,推论s10小孢子败育的原因主要是小孢子囊壁细胞发育异常,其小孢子叶球形态异常,相对应的绒毡层在四分体时期发育异常,不能适时地分泌胼胝质酶来降解围绕着四分体的胼胝质壁,也不能适时地合成输送花粉形成所需能量物质,同时囊壁细胞出现降解延迟和层积,这一系列的异常变化导致不能形成正常四...     

玉米新选细胞质雄性不育系小孢子发育的细胞学观察及DNA甲基化分析

细胞质雄性不育在高等植物中普遍存在,是杂种优势利用的重要工具,为推动植物杂种优势的利用发挥了重要作用。文章以本课题组前期新选的玉米细胞质雄性不育系A1、A2及保持系18(红)为材料,利用石蜡切片技术对不育材料小孢子发育过程进行细胞学观察,采用高效液相色谱法(HPLC)对不同发育时期的叶片及不同发育时期的雄穗DNA进行甲基化分析,从细胞学和表观遗传学角度了解不育系A1、A2的败育机制。结果表明：不育材料A1、A2小孢子发生败育的主要时期为四分体时期至单核小孢子中期。在不育系A2中还存在另一种败育方式,即在花粉母细胞时期表现出败育特征。甲基化分析结果表明,保持系18(红)的叶片DNA甲基化水平从苗期到拔节期迅速上升,而不育系A1、A2叶片DNA甲基化水平基本保持不变;保持系雄穗DNA甲基化水平表现为从花粉母细胞时期到双核期逐渐升高,而不育材料A1、A2从花粉母细胞时期到双核期的雄穗DNA甲基化水平表现为先上升后下降的趋势,达到最高峰的时期均出现在小孢子发育的四分体时期。从小孢子发育的细胞学观察结果可以发现,小孢子败育的主要时期往往具有较高的甲基化水平,推测DNA甲基化水平变化可能与不育材料A1、A2的花粉败育有关。     

枣及酸枣小孢子不同发育时期的花器形态与解剖特性研究

以枣(赞皇大枣、骏枣、苹果枣和梨枣)和酸枣为试材,对小孢子不同发育时期的花器形态与解剖特性进行研究.结果表明,小孢子单核晚期花蕾为黄绿色,花药为淡黄色,赞皇大枣花蕾横径为2.7mm左右,纵径为1.6mm左右;骏枣、苹果枣和梨枣花蕾横径范围为2.0mm左右,纵径范围为1.1～1.8mm;酸枣花蕾横径为1.9mm左右,纵径为1.0mm左右.在单倍体育种中,可依据花器官形态判别小孢子的发育时期,从而判别花药培养或小孢子培养的最佳取材时间.     

川明参果实发育过程中解剖结构的变化

对伞形科(Apiaceae)中国特有单型属种类川明参（Chuanminshen violaceum Sheh et Shan）幼果发育阶段（包含幼果期Ⅰ、幼果期Ⅱ和幼果期Ⅲ）、中果发育阶段（包含中果期Ⅰ、中果期Ⅱ和中果期Ⅲ）和熟果发育阶段（包含熟果期Ⅰ、熟果期Ⅱ和熟果期Ⅲ）果实横切面的解剖结构进行了比较观察。观察结果表明,川明参果实在果壁细胞层数和形态、果棱和维管束、油管、胚乳以及分生果横切面大小和形状等特征均有明显的变化。川明参分生果果壁由厚变薄且外果壁、中果壁细胞形态发生变化,内果壁细胞消失;果实中油管分布在果实的背面、侧面和合生面,油管不断向外扩大,在成熟果实中油管往往皱缩。川明参果实中胚乳逐渐增大,从近球形变化为桃形、肾形直至月牙形,背部呈山丘状隆起;分生果横切面的形状由近五边状圆形变化至梭形,背腹极度压扁。通过对果实发育形态解剖观察发现,果实发育前期,果形的变化主要依靠维管束的发育,从而造成果棱的改变,来改变果实外部结构。到了熟果期,胚乳显现,形体变大,它的形状变化开始改变分生果的外部形态,并且影响较为显著。     

板栗扦插生根过程的解剖结构和生理变化研究

以5年生和30年生板栗插穗以及30年生板栗母树不同月份(5、6、7月)插穗为材料,进行不同浓度(0、200和500mg/L)吲哚丁酸(IBA)处理,观测各类处理材料的生根情况,并对扦插前插穗(初始茎)和扦插后插穗愈伤组织的碳氮代谢物质、褐化相关物质和解剖学结构进行分析观察,探讨不同年龄母树及不同月份插穗扦插生根能力,为板栗扦插生根技术体系奠定理论基础。结果表明:(1)5年生板栗的初始茎和愈伤组织中碳氮代谢相关物质淀粉和可溶性糖含量明显高于30年生板栗,而其可溶性蛋白含量30年生高于5年生板栗,但其γ-氨基丁酸(GABA)含量在不同年龄母树间无明显变化;30年生板栗插穗初始茎中可溶性蛋白、GABA和可溶性糖含量均随着月份的增加而逐渐降低,但是在愈伤组织中GABA、可溶性糖和淀粉含量随着月份增加而逐渐升高。(2)板栗插穗初始茎和愈伤组织的褐化相关物质单宁、酚类和类黄酮含量均表现为30年生不同程度低于5年生;除类黄酮含量在7月份的愈伤组织中有显著升高外,不同月份板栗的单宁、酚类、类黄酮含量均没有明显变化。(3)生根状况及解剖学观察结果显示,5年生板栗插穗的愈伤率和生根率高于30年生的插穗,且30年生插穗6月份扦插的愈伤率最高;板栗插穗属于诱导生根类型,皮层中存在环状厚壁组织;5年生板栗插穗的木质素含量低于30年生板栗,但形成层细胞层数高于30年生。研究认为,板栗扦插生根过程中插穗褐化现象严重,生根率较低;不同年龄母树和不同月份的板栗插穗在扦插过程中的碳氮代谢相关化合物含量都有明显的差异,而褐化相关物质含量仅在不同年龄母树间有较大的差异,不同月份间大部分无明显差异。     

辣椒雄性不育材料小孢子发生的细胞形态学观察

用石蜡切片技术,在光学显微镜下观察了辣椒雄性不育材料1A及其保持系1B的小孢子发育过程和各时期的形态特征.结果表明,雄性不育材料1A的小孢子败育发生在四分体至单核花粉粒时期,此时绒毡层细胞异常肥大,四分体受到挤压后破裂并降解,无法形成正常的单核花粉粒.扫描电镜观察结果表明,保持系1B的花粉粒结构完整,表面有3个明显的萌发沟;而雄性不育材料1A的成熟花粉粒形状不规则,空瘪,有部分花粉粒解体,败育比较彻底,说明该雄性不育材料在辣椒育种工作中有较高的利用价值.     

水稻红莲型细胞质雄性不育系小孢子不同发育时期花药总蛋白质比较分析

采用双向凝胶电泳对水稻红莲型细胞质雄性不育的不育系小孢子发育单核期和二核期花药总蛋白进行了分离,通过银染显色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱,且单核期和二核期花药总蛋白质在双向电泳胶上分布的图谱十分相似。PDQuest 2DE图像分析软件在等电点(pI)3.0~10.0、分子量(M.W.)9.0~98.0 kD之间可识别约1 800个蛋白质点。比较分析发现单核期和二核期花药中共有241个差异表达的蛋白质点,其中仅在单核期中表达的点数为125,仅在二核期中表达的为13点;表现为表达量差异的105点,其中在二核期表达下调的点数为70点,表达上调的为33点。还对蛋白质点集中的区域(pI 4.5~8.0,M.W.25.0~70.0 kD)中的41个差异蛋白质点进行了分子量和等电点分析。     

伞形科植物芫荽果实发育过程中的解剖结构变化

采用常规石蜡切片法对伞形科(Apiaceae)芹亚科(Apioideae Drude)芫荽属(Coriandrum Linn.)种类芫荽(Coriandrum sativum Linn.)花后幼果发育阶段和果熟发育阶段的果实横切面解剖结构及其变化进行了观察和比较。观察结果表明:芫荽果实的幼果和果熟发育阶段均分为前期、中期和后期3个时期,不同时期果实横切面的形状和大小、果壁厚度和结构以及合生面、果棱、维管束、油管、胚乳和结晶等特征均有明显变化。在芫荽果实发育过程中,果实横切面由近椭圆形逐渐变为近圆形,且分生果长度从1 630μm增加至3 290μm、宽度从860μm增加至1 580μm。合生面长度与分生果长度相等,但合生面逐渐分离,成熟的2个分生果仅由心皮柄维管束和合生面两端的外果壁及中果壁最外侧数层细胞相连,从外形看2个分生果不分离。果壁由薄变厚、再由厚变薄,明显分为4个层次;成熟果实的中果壁大部分由木化细胞构成。果棱可分为主棱和次棱2种,且均不发达;次棱呈角状突起、主棱呈波状弯曲,次棱较主棱明显。维管束包括果壁维管束、心皮柄维管束和种脊维管束3类,其中,果壁维管束不发达且散布于中果壁木化细胞层中。油管仅存在于合生面并被逐渐压扁,而果壁油管消失并转变成大空腔。胚乳逐渐膨大,其形状由元宝形逐渐转变为船形或肾形。此外,在幼果发育阶段,中果壁薄壁细胞、合生面和胚乳细胞中或多或少都含有结晶,胚乳细胞中还含有大量糊粉粒结晶;但在果熟发育阶段结晶消失,仅胚乳细胞中存有糊粉粒结晶。分析结果显示:芫荽果实属隐性双悬果类型且果棱属微果棱型,其部分解剖结构与伞形科芹亚科多数种类的果实有差异。