甜菊组织培养物中叶绿体的超微结构与脱分代

含有叶绿体的甜菊（Ｓｔｅｖｉａｒｅｂａｕｄｉａｎａ）愈伤组织细胞转移至新鲜培养基后,导致光合片层的逐渐减少或消失,最后叶绿体脱分化形成原质体样的结构。超微结构观察表明,光合片层的减少或消失与降解及叶绿体分裂特别是不均等缢缩分裂而致基质组分和类囊体膜稀释有关。这一过程并不完全同步,一些质体含有少量正常的片展而另一些质体含有退化的片层甚至片展结构完全消失。细胞的一个明显特点是细胞器大多聚集在细胞核附近,细胞质增加并向细胞中央伸出细胞质丝。同时可观察到原质体。培养７ｄ后,许多细胞呈分生状态,细胞质富含细胞器,充满了细胞的大部分空间。此时细胞中的质体大多呈原质体状态。在细胞生长的稳定期,质体内膜组织成基质基粒片层,同时质体核糖体增加。文中讨论了高度液泡化细胞脱分化与细胞中叶绿体脱分化的关系。     

甜菊质体发育过程的超微结构研究

观察了甜菊(Steviarebaudiana Bertani)质,本发育过程的超微结构变化、黄化幼芽质体的原片层体,为小管组成的网状“晶格体”,“质体中心”逐渐弥散,形成放射状排列的片层结构。质体的被膜出现突起的芽体,可能是质体增殖的一种方式。至幼叶转绿后,“质体中心”弥散消失,类囊体基本形成,原片层体转化为片层结构。随着叶片的成长变绿,基粒片层和基质片层的明显分化,基粒垛叠层增多,光合膜系十分发达。在幼叶和正在伸展的叶片细胞内,可以观察到叶绿体的分裂成为哑铃形,这是叶绿体增殖的主要途径。     

油菜叶片及其脱分化和再分化中质体的电镜观察

我们用电镜观察了油菜叶片植株再生中质体的超微结构变化。在油菜叶肉细胞中,叶绿体的基粒,基质片层发育良好,偶尔有淀粉粒。在来自叶片的愈伤组织细胞中,质体体积变小,类囊体已经消失或部分消失,有的质体含有淀粉粒,但很少有质体小球。经培养分化后的愈伤组织,特别是在表层细胞中,质体数量急剧增多,形态变化很大,贮藏淀粉明显减少。基质内已有泡状或管状结构。有的质体已出现长的基质片层,但未见到基粒;质体中常有质体球。由此可见,质体是一个十分敏感的细胞器,它的变化与细胞分化有关,变化最大的部分是片层系统,贮藏淀粉,质体小球。片层系统中尤以基粒片层变化最为显著。     

南方菟丝子质体超微结构、发育与功能的研究

本文研究了南方菟丝子（Cuscuta attstralis R.Br.)各个发育时期质体在茎中的分布,质体种类,超微结构及质体片层的长动态;用荧光分光光度法定性测定了各期的光合能力。结果表明：南方菟丝子体内含有叶绿素,具有叶绿体并能进行光合作用,是一种半寄生植物。叶绿体仅局限于韧皮薄壁细胞中,吸器发育过程中,叶绿体发育达到最完善,叶绿体片层系统的排列不同于一般种子植物而与一种半寄生植物槲寄生相似,菟丝子体内还存在一种“绿色造粉体”,分布于皮层细胞中,菟丝子在苗期光合自养能力和寄生能力均最强,此期是控制菟丝子危害的最适宜时期。     

南方菟丝子质体超微结构、发育与功能的研究

本文研究了南方菟丝子（Cuscuta attstralis R.Br.)各个发育时期质体在茎中的分布,质体种类,超微结构及质体片层的长动态;用荧光分光光度法定性测定了各期的光合能力。结果表明：南方菟丝子体内含有叶绿素,具有叶绿体并能进行光合作用,是一种半寄生植物。叶绿体仅局限于韧皮薄壁细胞中,吸器发育过程中,叶绿体发育达到最完善,叶绿体片层系统的排列不同于一般种子植物而与一种半寄生植物槲寄生相似,菟丝子体内还存在一种“绿色造粉体”,分布于皮层细胞中,菟丝子在苗期光合自养能力和寄生能力均最强,此期是控制菟丝子危害的最适宜时期。     

华北落叶松一年生茎的电子显微镜研究

运用透射电子显微镜技术研究华北落叶松一年生枝条组织细胞的超微结构。皮层及韧皮部由大量薄壁细胞及少量筛胞组成。薄壁细胞中的前质体有分裂行为,叶绿体中含有体积大的淀粉粒及明显的基粒片层结构;有“Ｖ”形线粒体琢链条状粗糙内质网,液泡多以次生溶酶体状态存在。     

甜菊叶愈伤组织诱导过程中叶绿体的超微结构变化

观察了甜菊(Stevia rebaudiana Bertoni)叶外植体愈伤组织诱导过程中叶绿体的超微结构变化。结果表明,当叶外植体转移到培养基上培养后,叶绿体的片层结构逐渐退化。在叶绿体发生退化的过程中伴有叶绿体出芽和原质体的形成。推测新产生的原质体来自叶绿体产生的芽状体。而叶绿体本身最后完全解体消失。叶绿体超微结构的这种变化与高度液泡化的叶肉细胞脱分化至分生状态是平行的。随着培养的进行,分生状态的细胞发生液泡化变为薄壁细胞时,在愈伤组织表层的细胞中,质体重新形成片层结构,而内部细胞的质体则充满淀粉粒。     

向日葵幼叶及其培养的愈伤组织细胞的超微结构研究

通过超微结构的观察,向日葵幼叶及其经培养后10天的愈伤组织细胞之间有明显区别。叶肉细胞的细胞质、细胞器及核的结构和发育都比较完整。当外植体组织发生变化和愈伤组织形成时,观察到线粒体相互连接成链状围绕在叶绿体周围,而叶绿体有的围绕在核的周围;线粒体的嵴和基质,叶绿体的基粒和片层结构常发生退化或解体,细胞质稀薄,核糖体和胞质凝成线状或网状,微体和高尔基体消失,液泡化程度高并含有较多的次生物质;而细胞核在后期才发生明显变化,轮廓不够清晰。     

甜菊愈伤组织生长、分化与甜菊糖苷积累的关系

耐菊（Steviarebaudiana）愈伤组织中甜菊糖苷的积累与愈伤组织的生长呈负相关、与愈伤组织细胞的组织化及转绿呈正相关。愈伤组织芽的分化并不是积累较高水平甜菊糖苷的必要前提。绿色、质地致密、生长缓慢的愈伤组织,不论有芽分化或无芽分化时,其甜菊糖苷含量均较高。在电镜下观察到,这两种愈伤组织细胞具有类似的超微结构特征：细胞高度液泡化;叶绿体发育成熟,光合膜系统结构发达,基质浓厚且含有质体小球;微体具有典型的晶格结构,常与叶绿体紧密相靠。黄色、质地致密、生长缓慢的愈伤组织中甜菊糖苷含量较低,其细胞内质体富含淀粉粒,只有少量分散的片层结构,有的质体甚至完全被淀粉粒所充塞。黄色、质地疏松、生长快速的愈伤组织中甜菊糖苷含量最低,其细胞内质体结构简单,片层稀少。质体的发育和液泡的分化与甜菊糖苷的积累密切相关。愈伤组织具有较高的甜菊糖苷含量在于愈伤组织细胞的组织化以及细胞的高度液泡化并具有发育成熟的叶绿体。     

烟草质体分裂相关基因NtFtsZ1和NtFtsZ2对叶绿体分裂和形态的影响

质体作为植物细胞中一类重要的细胞器,控制其分裂的分子机制一直都不清楚。最近的研究表明,植物细胞中与原核细胞分裂基因fisZ类似的同源基因控制着质体的分裂过程。通过正反义转化分析了两个烟草的ftsZ基因（NtFtsZ1和NtFtsZ2)在转基因烟草中的功能。二的反义表达并未对转化烟草细胞中叶绿体的分裂和形态产生明显影响,但二过表达转化植株中叶绿体的数目和形态都发生了明显的变化,在某些转化植株的叶肉细胞中甚至只有1－2个巨大的叶绿体存在。对不同转化植株的电镜观察和叶绿素含量分析认为,NtFtsZs基因可能对叶绿体的正常发育和功能没有影响,叶绿体形态的变化是对其数目减少的一种补偿。正反义转化植株中叶绿体的不同表型暗示高等植物中同一家族的ftsZ基因可能在控制质体分裂方面具有相同的功能。同时,过表达植株中叶绿体形态的变化被认为是高等植物的FtsZ质体骨架功能的体现。     

烟草质体分裂相关基因NtFtsZ1和NtFtsZ2对叶绿体分裂和形态的影响

质体作为植物细胞中一类重要的细胞器,控制其分裂的分子机制一直都不清楚.最近的研究表明,植物细胞中与原核细胞分裂基因ftsZ类似的同源基因控制着质体的分裂过程.通过正反义转化分析了两个烟草的ftsZ基因(NtFtsZ1和NtFtsZ2)在转基因烟草中的功能.二者的反义表达并未对转化烟草细胞中叶绿体的分裂和形态产生明显影响,但二者过表达转化植株中叶绿体的数目和形态都发生了明显的变化,在某些转化植株的叶肉细胞中甚至只有1～2个巨大的叶绿体存在.对不同转化植株的电镜观察和叶绿素含量分析认为,NtFtsZs基因可能对叶绿体的正常发育和功能没有影响,叶绿体形态的变化是对其数目减少的一种补偿.正反义转化植株中叶绿体的不同表型暗示高等植物中同一家族的ftsZ基因可能在控制质体分裂方面具有相同的功能.同时,过表达植株中叶绿体形态的变化被认为是高等植物FtsZ质体骨架功能的体现.     

问题解答

问为什么花斑枝条的紫茉莉会产生绿色、白色花斑三种植株? 答紫茉莉的花斑枝条是因含叶绿素的正常质体(叶绿体)和不含叶绿素的败育质体在枝条的细胞间分布不匀造成的.叶绿体位于细胞质中,它的遗传属于细胞质遗传.花斑枝条的绿色部分的细胞中含有正常的叶绿体,因而表现绿色;白色部分的细胞中含有败育的叶绿体,因而表现白色;白绿组织交界区域的某些细胞中,则同时含有正常叶绿体的败育叶绿体. 花斑枝条上的杂种能出现绿色、白色和花斑三种植株,是由于接受花粉的花在花斑枝条上着生的位置不同造成的.位于绿色部分的花,卵细胞质里含有正常的叶绿体,其杂种必然是绿色的植株;位于白色部分的花,卵细胞质里只含败育叶绿体,其杂种一定是白色的植株;位于白绿交界位置的花,它的卵细胞质中既有正常叶绿体又有败育叶绿体,所以受精卵细胞质里同     

小麦雄配子体的超微结构 Ⅰ.营养细胞和生殖细胞的形成

小孢子分裂的末期产生的成膜体,经离心的扩展后形成一个与内壁连结的细胞板,而后形成分隔营养细胞和生殖细胞的壁。由于胞质分裂高度的不均等性,形成大小悬殊的营养细胞和生殖细胞。在初期的生殖细胞和营养细胞的细胞质中,细胞器是没有差异的,包括线粒体、质体、内质网、高尔基体和核糖体。只有在胞质分裂初期看到微管。生殖细胞形成后,进一步的发育是逐渐脱离花粉粒的壁而成为游离的细胞,浸没在营养细胞的细胞质中。与此同时壁物质消失,变为一个被二层质膜所包围的裸细胞。当生殖细胞发育至游离的裸细胞时期,与营养细胞比较,显示明显的异质性,表现为生殖细胞中的质体不发育或退化,其它细胞器没有什么变化。相反,营养细胞中的质体和线粒体在数量上和大小上显著增长,在质体中迅速积累淀粉。对小麦生殖细胞暂时出现细胞壁的意义以及和营养细胞的异质性进行了讨论。     

名词解释

叶绿体植物的光合器。它存在于植物的绿色细胞中,含有叶绿素等色素和蛋白质、脂质、核酸等物质。叶绿体一般有两种膜:一是外膜,把叶绿体同细胞的其他部分分隔开来,对各种物质的渗透有选择性;另一种是片层膜,在叶绿体内部,有复杂的、折叠的片层结构,与叶绿体的能量转化功能有密切联系。     

玉竹雄配子的发育——着重阐明质体在生殖细胞和营养细胞中的分布和变化

玉竹(Polygonatum simizui Kitag)小孢子在分裂前,质体极性分布导致分裂后形成的生殖细胞不含质体,而营养细胞包含了小孢子中全部的质体。生殖细胞发育至成熟花粉时期,及在花粉管中分裂形成的两个精细胞中始终不含质体。虽然生殖细胞和精细胞中都存在线粒体,但细胞质中无DNA类核。玉竹雄性质体的遗传为单亲母本型。在雄配子体发育过程中,营养细胞中的质体发生明显的变化。在早期的营养细胞质中,造粉质体增殖和活跃地合成淀粉。后期,脂体增加而造粉质体消失。接近成熟时花粉富含油滴。对百合科的不同属植物质体被排除的机理及花粉中贮藏的淀粉与脂体的转变进行了讨论。     

王百合及兰州百合细胞质遗传的细胞学研究

描述了王百合（ＬｉｌｉｕｍｒｅｇａｌｅＷｉｌｓ．）及兰州百合（Ｌ．ｄａｖｉｄｉＤｕｃｈ．）质体和线粒体在生殖细胞及精细胞中的分布和细胞质中ＤＮＡ的状况。在刚形成的王百合的生殖细胞中含有少量的质体和大量的线粒体。当生殖细胞游离在营养细胞质中时,质体在生殖细胞中完全退化消失。ＤＡＰＩ荧光技术进一步证明,在成熟花粉、花粉管中的生殖细胞及其分裂形成的两个精细胞中无任何细胞器ＤＮＡ。兰州百合在小孢子分裂时质体严格地极性分布,造成了刚形成的生殖细胞中即无质体。兰州百合、麝香百合（Ｌ．ｌｏｎｇｉｆｌｏｒｕｍＴｈｕｎｂ．）及其杂种的ＲＦＬＰ分析,也证明兰州百合质体是单亲母系传递的。虽然在不同发育时期的生殖细胞及精细胞中可以观察到线粒体,但在雄配子体时期它们的ＤＮＡ已降解,因此雄性线粒体不能被传递至后代。研究结果提供了百合属的这两个种质体和线粒体具母系遗传方式的细胞学证据,并阐明父系细胞质不能作为遗传传递的机理。     

甜菜无融合生殖单体附加系M14花粉发生与发育的超微结构研究

运用透射电子显微镜技术,对甜菜无融合生殖单体附加系M14的小孢子发生、雄配子体发育以及相应的花药壁发育过程进行超微结构的观察研究,以阐明甜菜无融合生殖单体附加系M14花粉发生与发育超微结构特点以及花粉败育的时期和败育的细胞学特征.结果显示:(1)小孢子母细胞减数分裂正常,分裂期间细胞质具有明显的"细胞质改组"现象,主要表现在核糖体减少,质体、线粒体的结构发生规律性的变化,有利于孢子体向配子体的转变.M14减数分裂的胞质分裂为同时型,前期Ⅱ和中期Ⅱ形成"细胞器带";正常发育的花粉,小孢子分裂形成营养细胞和生殖细胞;生殖细胞脱离花粉壁,生殖细胞游离于营养细胞的细胞质中,最初具细胞壁,而后消失,且生殖细胞壁成分与花粉内壁成分相似.(2)三细胞型的成熟花粉含有一个营养细胞和两个具有尾突的精子;每个精子通过两层质膜与营养细胞隔开,含有一个大的精核,长尾突内含少量的细胞质以及纤丝状结构.(3)生殖细胞和精子中缺乏质体.(4)花粉的败育起始于小孢子,大部分受阻于单核-二细胞花粉期,其败育特征为花粉内液泡吞噬作用导致细胞器解体,绒毡层细胞过早解体或肥大生长致使营养供应受阻,可能是导致单核-二细胞花粉败育的主要细胞学原因.研究表明,白花甜菜第九号染色体的附加可能是导致M14大量花粉败育的遗传学因素.     

油菜细胞质雄性不育系及其保持系叶绿体超微结构的研究

本工作以油菜细胞质雄性不育系及其保持系为材料,比较观察了叶肉细胞叶绿体超徽结构之间的差异,发现保持系的叶绿体片层系统由基粒及基质两部分组成,片层的排列比较整齐;但是,不育系叶绿体类囊体片层中大多数基粒的垛叠层数明显减少,同时连接基粒与基粒之间的基质片层变细,以致断裂,从而造成片层系统排列上一定程度的紊乱。这一现象同育性改变有关,值得重视。     

苏铁白化苗叶片细胞的超微结构

本文系苏铁白化苗研究系列报道之二,应用超薄切片和电镜观察技术对苏铁白化苗叶片细胞的超微结构观察,结果表明,苏铁白化苗叶片细胞的超微结构与绿苗的相比有明显的不同,前者的细胞质含量稀少,未见有结构完整的叶绿体和线粒体,但见有呈支解,游离状的类似叶绿体片层的膜结构和内嵴几乎完全消失的退化线粒体存在,后者的细胞结构正常。     

盐胁迫对玉米叶片叶肉细胞生物膜超微结构的影响

研究了NaCl胁迫对玉米叶肉细胞生物膜超微结构的影响. 结果表明：NaCl胁迫破坏了玉米叶片叶肉细胞生物膜的正常结构,50 mmol·L^-1 NaCl处理胁迫下,玉米叶肉细胞核膜,线粒体膜,细胞膜,叶绿体膜,液泡膜都受到不同程度的破坏,叶绿体基粒类囊体膨胀,间质片层空间增大,片层紊乱。100 mmol·L^-1 NaCl处理胁迫下,质膜,液泡膜,线粒体,叶绿体都受到严重的破坏。细胞质膜破坏,破损的叶绿体充斥在细胞间隙中;叶绿体外膜破坏,甚至解体消失,叶肉细胞中充满膜结构,基粒排列方向改变,垛叠层数减少,基粒和基质片层界限模糊不清,有的基粒解体消失,甚至叶绿体完全解体;核膜破坏、解体,核中的染色质高度凝缩;线粒体的数量增多,线粒体膜破坏,脊的数量减少,甚至整个线粒体破损解体;液泡膜破坏;由于各种生物膜的破坏,使细胞内充满许多囊状小泡、多泡体或斑层小体;叶肉细胞发生严重的质壁分离,严重时发生细胞壁断裂;甚至整个细胞溶解。