高等植物衰老叶片中原生质的撤退现象以及原生质运动在有机物运输中可能具有的作用

高等植物体内有机物的运输问题,通常研究的主要是富含糖分的汁液在筛管中的大量流动。衰老叶片中细胞内含物的彻底转移,由于涉及不少含多种元素的复杂有机物,也应是有机物运输中值得考虑的一个重要方面。这不仅是因为它在理论上与运输的其它方面有密切牵连,而且在生产上也有它的现实意义。行将收获籽粒的小麦、玉米。其茎叶在衰退过程中细胞内含物能否彻底地转移,会显著地影响籽粒的产量与品质。本文在葱属、小麦等衰老叶鞘中,以核物质的变动为主要指标,按照原生质解体与撤退的顺序作了系统的观察。试验结果充实了我们过去提出的建议:衰老叶片中细胞内含物的彻底转移,是靠局部解体的原生质自身的胞间运动,原生质于是大量汇集到叶脉的维管束,再从中向外转移,由于来不及撤离出去,它时常入侵导管。原生质的局部解体最明显的表现就是胞核的解体与核物质的释放及其向维管束转移过程中状况的逐渐改变。植物枯竭叶片中时常出现的大量钙盐结晶就是原生质解体时遗留下来的后果。不仅衰老组织中物质的转移是靠原生质的胞间运动,过去的工作表明,就是急剧生长的幼嫩组织也出现原生质的胞间运动。高等植物原生质的胞间运动可以看作是细胞运动因有胞壁阻隔而表现的形式。正是象生物界广泛出现的造形运动一样,高等植物细胞原生质只有从原属的衰老器官靠自己的运动才能转移到新生部位,而淀粉等储藏物质则必需降解到糖才能随汁液运输。因此,我们提出建议:筛管运输既有迅速的汁液集体流动,也有缓慢的原生质移动。根据已有的证据。许多生物的各种原生质运动,不论是它全身的运动,还是内部透明质的流动,都可能是具有ATP酶活性的收缩蛋白来推动的。因此,这两种筛管运输也可能是靠收缩蛋白在与原生质结构的不同结合下进行。叶片由大量汁液输出为主的运输完全转到原生质自身的撤退,关键就在于它衰老到不能恢复的状态,这可能和衰老叶片胞核解体的出现联系在一起。     

高等植物中原生质细胞间运动研究的进展

20世纪初已在植物营养组织和生殖体中观察到细胞核或染色质在细胞间的穿透迁移。但多年来涉及这一研究的学大多倾向于将它看做是人为赝象而未予深究。50年代中期,自吴素萱在葱（Allium L.）,蒜（Allium sativum L.）等植物中重新发现了核穿壁运动现象以来,我国植物细胞与生理学家随之进行了系统与广泛的探讨,穿壁运动的研究及进展主要包括两个方面,一方面是营养组织中原生质的细胞间运动,由吴素萱、娄成后合作主持的有关研究项目着重与营养组织中有机物的运输,分配与再利用生理过程相联系。多年来积累的成果表明：1）核物质的穿壁运动是广泛存在于植物营养组织中的固有正常现象。是一定生理状态下有机物在细胞间运输与细胞内含物再分配的一种方式;2）通过对蒜穿鞘、小麦（Triticum aestivum L.）珠心、胚乳等组织的显微活体观察与亚显微结构分析,揭示与记录了原生质在细胞间运动的全过程与动态细节,发现参与穿壁过程的不限于核,核和胞质各级分可同时,亦可分别借自身的主动伸缩穿壁迁移;呈现穿壁运动的组织中,壁上部分胞间连丝结构剧烈变更,胞间通道明显扩大,可达100～300nm,核或胞质可经此开放通道迁移而不致有损通道外沿质膜的完整;3）原生质穿壁运动的动力来自细胞的能量代谢,与微丝活动密切有关,穿壁的原生质组分呈现活跃的ATP酶活性。近期的研究表明,小麦胚乳细胞中作活跃伸缩运动的胞质纤索是由F肌动蛋白集束组成,肌动蛋白纤丝可跨胞分布而存在于态胞间连丝中,从而使相邻细胞的胞质骨架得以实现胞间连续,另一方面是生殖体中染色质的穿壁运动研究,主要在郑国昌主持下开展,着重探讨花粉母细胞间染色质穿壁现象的普遍性及其与遗传、变异和进化的关系,对多种植物的系统观察证明,染色质穿壁出现在减数分裂前期I的凝线期,染色质通过胞质通道在一系列细胞间依次迁移;由电镜观察可见,参与穿壁运动的还包括胞质的多种成员;穿壁运动的动力被认为由原生质的收缩蛋白提供。郑国昌等的研究成果表明,染色质穿壁运动可导致染色体数目、结构的改变,由此产生的部分有活力的配子体经受精后有可能导致新一代个体出现多倍体或非整倍体,引进遗传性状的变异。     

高等植物中原生质细胞间运动研究的进展

20世纪初已在植物营养组织和生殖体中观察到细胞核或染色质在细胞间的穿壁迁移.但多年来涉及这一研究的学者大多倾向于将它看做是人为赝象而未予深究.50年代中期,自吴素萱在葱(Allium L.)、蒜(Allium sativum L.)等植物中重新发现了核穿壁运动现象以来,我国植物细胞与生理学家随之进行了系统与广泛的探讨.穿壁运动的研究及进展主要包括两个方面.一方面是营养组织中原生质的细胞间运动,由吴素萱、娄成后合作主持的有关研究项目着重与营养组织中有机物的运输、分配与再利用生理过程相联系.多年来积累的成果表明:1)核物质的穿壁运动是广泛存在于植物营养组织中的固有正常现象,是一定生理状态下有机物在细胞间运输与细胞内含物再分配的一种方式;2)通过对蒜芽鞘、小麦(Triticum aestivum L.)珠心、胚乳等组织的显微活体观察与亚显微结构分析,揭示与记录了原生质在细胞间运动的全过程与动态细节,发现参与穿壁过程的不限于核,核和胞质各组分可同时、亦可分别借自身的主动伸缩穿壁迁移;呈现穿壁运动的组织中,壁上部分胞间连丝结构剧烈变更,胞间通道明显扩大,可达100～300 nm,核或胞质可经此开放通道迁移而不致有损通道外沿质膜的完整;3)原生质穿壁运动的动力来自细胞的能量代谢,与微丝活动密切有关,穿壁的原生质组分呈现活跃的ATP酶活性.近期的研究表明,小麦胚乳细胞中作活跃伸缩运动的胞质纤索是由F肌动蛋白集束组成,肌动蛋白纤丝可跨胞分布而存在于常态胞间连丝中,从而使相邻细胞的胞质骨架得以实现胞间连续.另一方面是生殖体中染色质的穿壁运动研究,主要在郑国主持下开展,着重探讨花粉母细胞间染色质穿壁现象的普遍性及其与遗传、变异和进化的关系;对多种植物的系统观察证明,染色质穿壁出现在减数分裂前期Ⅰ的凝线期,染色质通过胞质通道在一系列细胞间依次迁移;由电镜观察可见,参与穿壁运动的还包括胞质的多种成员;穿壁运动的动力被认为由原生质的收缩蛋白提供.郑国等的研究成果表明,染色质穿壁运动可导致染色体数目、结构的改变,由此产生的部分有活力的配子体经受精后有可能导致新一代个体出现多倍体或非整倍体,引起遗传性状的变异.     

玉米叶片原形成层细胞衰退过程的超微结构研究

在玉米（ＺｅａｍａｙｓＬ．）叶片原形成层发育的不同阶段常出现细胞衰退的现象,其衰退方式可分为自溶型和凝缩型。自溶型衰退的特点是细胞发生一系列降解活动最后导致细胞自溶死亡。衰退早期的细胞出现明显的自体吞噬活动,伴随核糖体和细胞质电子密度下降。衰退最后阶段的细胞自溶导致所有原生质组分的解体和消失,其中细胞核和质膜是最后消失的组分。凝缩型衰退的起动则伴随细胞质密度的增大。随着衰退的进行,原生质组分以一定顺序逐步退化解体：首先是高尔基体和内质网,接着是质体、细胞核和部分线粒体。但到衰退后期当细胞被挤压塌陷时仍有质膜、核糖体和线粒体存在。     

观察原生质运动的好材料

在观察原生质运动的实验中,十字花科的大白菜叶中脉的表皮、百合科葱的鳞茎内表皮等是较为理想的材料,尤其以大葱鳞茎内表皮观察效果更好。取大葱鳞茎内表皮,制成临时装片,在显微镜下观察,可清晰地看到细胞内的原生质作旋转式运动,速度较快,无须机械刺激及任何光照射处理,效果很明显。葱系百合科、葱属多年生草本植物,,抗冻性强,分布普遍,取材方便,即便在北方地区的冬季取材观察,仍能看到很明显的原生质运动现象。另外,在观察原生质运动的同时,还能观察到细胞壁的纹孔,效果也较好。观察原生质运动的好材料@李景霞$河北保定…     

玉米根冠细胞的脱落及其对根与根际关系的影响

以光学与电子显微镜技术观察了玉米幼苗根冠细胞脱落进程与胞间关系的变化。发现随着外沿细胞的脱离,固有的胞间连丝渐次伸展、孔径扩展,进而断裂为半连丝。半连丝内侧端仍与质膜保持固有的连接;外侧端向壁外伸展,直接与根际介质沟通,从而在根冠共质体与根际质外体之间建立了动态性的单向共质联系。以成列囊泡在半连丝中存在与由断口端溢出、半连丝呈现活跃ＡＴＰ酶活性、外源不透膜示踪物向胞内原生质掺入以及原生质的穿壁等实例证明,半连丝仍具生理活性,可作为根冠共质体与根际介质间物质与信息交流的直接通道。     

水稻花药绒毡层及乌氏体的超微结构观察

在花粉母细胞期,水稻花药绒毡层细胞原生质浓,细胞器丰富,各轴向壁厚度较一致．随着药室腔扩大,绒毡层细胞体积迅速增大,且外切向壁增厚,径切向壁部分区域消失,细胞间形成原生质桥．在单胞花粉早期,乌氏前体排列于绒毡层内切向细胞膜内,随后移向膜外,且外侧增厚形成乌氏体．在花粉单核靠边期,绒毡层细胞的细胞器开始解体,到花粉充实期完全解体,但乌氏体结构直到花粉成熟保持不变．     

小麦珠心组织中原生质的细胞间动态及其与胚囊发育的关系

在受精前胚珠的发育过程中,胚囊周围持续出现由内层珠心细胞组成的解体里,以核物质为主的解体产物较集中地分布在反足细胞团附近。珠心组织中和珠心与胚囊间,经常出现原生质的细胞间穿壁转移现象,核穿壁是这种转移的一个重要指标。转移至胚囊的小块核物质常存在反足细胞中,有一些在外形上与核仁甚相仿。本文从营养供求角度上对珠心和胚囊间相互关系的性质进行了讨论。     

光,温敏不育水稻雄性败育的细胞学研究

在长日季节里,安农S—1在28.1℃条件下,衡农S—1在29.2℃条件下可见到部分异常二分体和异常四分体等不正常减数分裂现象,但雄性败育主要发生在单核花粉期;在日均温32.4℃条件下,两个不育系的花粉母细胞解体成为无花粉型不育。农垦58S的花粉败育主要发生在单核靠边期,在部分花粉囊中可见到花粉与原生质形成的原生质花粉团。无论在上述什么温度条件下没有发现农垦58S花粉母细胞解体的无花粉不育现象。     

植物胞间联丝细管的永久封藏法

植物的胞间联丝,也称原生质桥,又叫原生质聊络丝。在多细胞有机体的细胞壁中,有一些微管或管道,两个相阾细胞的原生质藉助于胞间联系,通过这些管道而互相沟通的。早在1879年苏联学者郭罗赞金就首先详细地研究并描述了.胞间联丝,在植物解剖学、细胞学中都占有一个相当的位置,有的普通植物学书中也常常要讲到它。但因为有许多组织,特别是分生组织,胞间联丝十分纤细,由于技术上的处理,包括脱水过程的破坏影响,以致要显示它们是有许多困难的,由于不能很清楚地把它们显示出来,因此在教学实验上感到了许多不便,而且往往     

小麦胚乳细胞中肌动蛋白纤丝分布格局的荧光显微观察

以异硫氰四甲基罗丹明－鬼笔环肽为探针,结合电视显微镜术对呈现原生质胞间运动的小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）胚乳细胞胞质中肌动蛋白纤丝（ＡＦｓ）的存在与分布格局进行了观察与分析。结果表明,ＡＦｓ以多种形式在胚乳细胞内呈区域性分布：胞核为ＡＦｓ网络所包围,ＡＦｓ成束由核周向四处辐射直抵周质层,大量纤细ＡＦｓ在胞质皮层内呈无序的密集分布以及腹沟区细胞内ＡＦｓ梭状体的大量汇集。联系胞质组分在胞间运动中的动态与胞质纤索对ＣＢ处理的反应,讨论了ＡＦｓ的不同存在状态与胞质纤索的伸缩穿越和细胞基质的集流迁移这两种胞间运动方式的关系     

小麦颖黑中反足细胞衰退过程的结构变化及其对胚乳形态建成的作用

小麦颖果发育初期,胚囊合点端的反足器由外向内逐步衰退,反足细胞在原生质结构经历剧烈变化的过程中不断输出其内含物,哺育邻近游离核胚乳的增殖,生长,承担着转运与供应营养的双重职责。胚乳－反足细胞分界壁上缺乏胼胝质的淀积,有利于反足细胞内含物中的溶质向胚乳输出,但是,反足细胞原生质组分中的一部分,其结构解体的程度是有限的;以大分子结构物的形式经共质体途径而转移,是反足细胞以内含物哺育乳所采用的又一重要方式,胚乳－反足细胞分界壁局部位点上宽阔胞质通道的形成,是胞间关系上出现的一种特定的结构变动,核物质,内质网槽库片段,质体,线粒体等,经此而向发育中的胚乳迁移,推断,物质的这种运转方式,对于胚乳在形态建成初期的迅速增殖,生长有重要意义。     

小麦颖黑中反足细胞衰退过程的结构变化及其对胚乳形态建成的作用

小麦颖果发育初期,胚囊合点端的反足器由外向内逐步衰退,反足细胞在原生质结构经历剧烈变化的过程中不断输出其内含物,哺育邻近游离核胚乳的增殖,生长,承担着转运与供应营养的双重职责。胚乳－反足细胞分界壁上缺乏胼胝质的淀积,有利于反足细胞内含物中的溶质向胚乳输出,但是,反足细胞原生质组分中的一部分,其结构解体的程度是有限的;以大分子结构物的形式经共质体途径而转移,是反足细胞以内含物哺育乳所采用的又一重要方式,胚乳－反足细胞分界壁局部位点上宽阔胞质通道的形成,是胞间关系上出现的一种特定的结构变动,核物质,内质网槽库片段,质体,线粒体等,经此而向发育中的胚乳迁移,推断,物质的这种运转方式,对于胚乳在形态建成初期的迅速增殖,生长有重要意义。     

观察原生质运动的理想材料──葱

在过去观察原生质运动的实验中,常用水生植物黑藻和鸭路草作实验材料。但这两种材料取材都比较困难,为了满足教学需要,我们选用了一些其他植物材料进行试验,结果证明,十字花科的大白菜叶中脉的表皮、百合科葱的鳞茎内表皮等观察原生质运动是较为理想的材料。尤其以葱鳞茎的内表皮观察效果更好。取大葱鳞茎内表皮,制成临时装片,在显微镜下观察,可清晰地看到细胞内的原生质做旋转式运动,速度较快。无须机械刺激及任何光照射处理,效果很明显。另外,在观察原生质运动的同时,还能观察到细胞壁上的纹孔,效果也较好。所以取这两种材料…     

白刺珠心组织及其营养功能的超微结构观察

白刺具厚珠心,珠心组织发达。原胚期,根据超微结构特征,珠心组织大体可区分为三层:外围不活跃细胞层、特化细胞层和胚囊外围解体细胞层。珠心细胞解体时,细胞壁首先以微纤丝状态分散,原生质不同程度破坏,并累积脂滴。近胚囊壁降解后,珠心细胞即成为开放细胞,原生质团游离到胚囊周围。胚囊壁在珠孔区和合点区间断,因之,珠心细胞的游离原生质团可直接迁入胚囊内。在胚囊壁和中央细胞质膜之间存在明显间隙区域,其中有大量壁旁体存在,是珠心细胞降解物质进入胚囊的另一重要途径。     

贮藏洋葱抽苔时鳞片叶表皮细胞的细胞学变化

利用透射电镜观察了洋葱抽苔时其鳞片叶表皮细胞的亚显微结构变化。幼嫩鳞片叶表皮细胞结构正常：液泡在细胞中央,细胞质在靠近细胞壁的边缘;细胞质中富含质体、线粒体和核糖体等细胞器;胞间连丝直径约为５０ｎｍ。伴随着细胞的衰退,细胞质变得松散,在液泡中出现大量絮状物,细胞器逐渐解体。少数胞间连丝直径扩大,达到８０ｎｍ左右,它可能在大分子胞间转移中起重要作用。在衰老细胞中,核和质体已解体但多数胞间连丝仍维持正常状态。     

黄瓜不同抗病品种与疫霉菌相互作用的超微结构研究

电镜观察发现,黄瓜（ＣｕｃｕｍｉｓｓａｔｉｖｕｓＬ．）的不同抗病品种在与疫霉菌（ＰｈｙｔｏｐｈｔｈｏｒａｍｅｌｏｎｉｓＫａｔｓｕｒａ）的相互作用过程中有不同的表现。感病性品种易被疫霉菌侵染,被侵染的叶肉组织及周围细胞中胶层解离、胞质凝聚、细胞器解体,叶片组织内有大量胞间及胞内生长菌丝。中抗病性品种也被疫霉菌侵染,但表现出胞间连丝断裂、内质网和高尔基体增多等抗病性反应,与菌丝相接触的细胞出现质膜内陷。抗病性品种出现过敏性坏死反应,叶肉细胞与入侵菌丝一同解体死亡,胞间菌丝向细胞内穿透处形成壁附加物。中抗病性品种和抗病性品种在与疫霉菌的相互作用过程中表现出不同的抗性机制。     

大葱叶片推陈出新中细胞内含物的再分配

大葱储藏过程中,新生叶片长出所需的营养来自衰老叶片储藏物质的再分配。电镜观察表明大葱叶鞘细胞结构变化表现出典型的编程性死亡特征;部分解体的原生质组分可能以囊泡迁移方式参与运输;酶定位显示在衰退叶鞘细胞的质膜、细胞壁和胞间连丝上有较高ATPase和APase活性,为该运输过程是依赖能量的主动运输补充了证据。     

大葱叶片推陈出新中细胞内含物的再分配

大葱储藏过程中,新生叶片长出所需的营养来自衰老叶片储藏物质的再分配。电镜观察表明大葱叶鞘细胞结构变化表现出典型的编程性死亡特征;部分解体的原生质组分可能以囊泡迁移方式参与运输;酶定位显示在衰退叶鞘细胞的质膜、细胞壁和胞间连丝上有较高ATPase和APase活性,为该运输过程是依赖能量的主动运输补充了证据。     

花粉母细胞间染色质穿壁运动机理的探讨

花粉母细胞间染色质穿壁运动发生在减数分裂第一次分裂同源染色体的联会时期,从细胞遗传学的角度来说,它是一个非常重要的现象。为了进一步分析染色质穿壁转移现象问题的实质,我们曾从形态学的和细胞生理学的角度,在染色质穿壁时期的前后,进行了细胞和细胞核的状态和特点的研究。还进行了全氧和全氮无氧呼吸,以及应用呼吸抑制剂和改变外界条件等试验,来观察和分析呼吸作用和染色质穿壁运动之间的关系。根据我们以前和现在的一些试验的结果来看,对于染色质穿壁运动的机理,可提出如下的假说:即核液的川流运动对花粉母细胞间染色质穿壁运动起着直接的推动作用,而原生质中收缩蛋白的主动伸缩运动却是染色质穿壁运动主要动力。原生质川流运动和染色质穿壁运动所需要的能源是有氧呼吸所生成的能,通过 ATP 释放高能磷酸键(～P)的形式供给的。