竹节参雌配子体发育的研究

本文报道了竹节参(Panax japonicus C.A.Mey)雌配子体(胚囊)的发育过程。竹节参大孢子母细胞减数分裂产生线形排列的大孢子四分体。胚囊发育属蓼型,由合点端大孢子发育而成。游离核胚囊时期,胚囊珠孔端的细胞器种类和数量都较胚囊合点端多;胚囊合点端相邻的珠被细胞中有含淀粉粒的小质体,与胚囊珠孔端相邻的退化中的非功能大孢子中则有含淀粉粒的大质体和大类脂体。成熟胚囊中,反足细胞较早退化;极核融合成次生核;卵细胞高度液泡化,细胞器数量较少;助细胞则有丰富的细胞器和发达的丝状器。PAS反应表明,受精前的成熟胚囊中积累淀粉粒。次生核受精后,很快分裂产生胚乳游离核,到几十至数百个核时形成胚乳细胞。卵细胞受精后则要经过较长的休眠期。     

植物雌配子体发育研究进展

高等植物雌配子体的形成涉及孢原细胞和大孢子母细胞的确立与分化、大孢子发生、功能大孢子以及胚囊的形成和发育等多种复杂调控过程。随着当代生物技术及功能基因组学的发展,近年对雌配子体发育的研究已从细胞学描述逐渐过渡到对基因和发育调控分子机理的探索。以拟南芥、水稻和玉米等模式植物为材料进行的相关研究,丰富了人们对于植物雌配子体和其它有性生殖过程遗传调控机理的认识。本文着重阐述了植物雌配子体发生和发育过程,并综述了这一领域最新研究进展。     

植物雌配子体发育研究进展

高等植物雌配子体的形成涉及孢原细胞和大孢子母细胞的确立与分化、大孢子发生、功能大孢子以及胚囊的形成和发育等多种复杂调控过程。随着当代生物技术及功能基因组学的发展, 近年对雌配子体发育的研究已从细胞学描述逐渐过渡到对基因和发育调控分子机理的探索。以拟南芥、水稻和玉米等模式植物为材料进行的相关研究, 丰富了人们对于植物雌配子体和其它有性生殖过程遗传调控机理的认识。本文着重阐述了植物雌配子体发生和发育过程, 并综述了这一领域最新研究进展。     

蚕豆胚珠发育过程中淀粉动态的观察

蚕豆胚珠发育过程中淀粉动态变化如下:1.发育早期,整个胚珠中未见淀粉粒。其后首先在合点区出现淀粉,而后从合点向珠孔逐渐扩大分布范围。2.珠心和内、外珠被中均含有淀粉粒,尤以内珠被的淀粉增长迅速,数量多、个体大。受精后,内珠被解体,淀粉出现在外珠被细胞中,推测营养物质可通过整个胚囊表面进入其中。3.合点与胚囊之间的珠心细胞特化或长形。可能有助于营养物质进入胚囊。4.功能大孢子中贮存丰富的淀粉粒,它和珠心细胞一起是胚囊发育时的营养来源。5.卵细胞受精后,所含淀粉粒的数量和大小明显增长,随着合子和胚细胞的分裂,其中贮存的淀粉逐渐被消耗,到多细胞球形胚时完全消失。6.胚乳核周围始终未出现淀粉粒。7.胚器官分化之后,子叶和胚轴等处逐渐出现淀粉粒,其中生长活跃的结构如生长点、维管束等不贮存淀粉。8.子叶中的淀粉粒含量迅速增加,颗粒特大,是种子内营养物质的最终贮存场所。     

宁夏枸杞大孢子发生和雌配子体发育的细胞学研究

采用半薄切片技术和组织化学染色法对宁夏枸杞大孢子发生和雌配子体发育过程中的细胞结构变化及营养物质积累特征进行了观察。结果表明,(1)宁夏枸杞为中轴胎座,多室子房,倒生胚珠,单珠被,薄珠心类型。(2)位于珠心表皮下的孢原细胞可直接发育为大孢子母细胞,减数分裂后形成直线型大孢子四分体,合点端第一个大孢子发育为功能大孢子,胚囊发育类型为蓼型,具有珠被绒毡层。(3)初形成的胚囊外周组织中没有营养物质积累,成熟胚囊时期出现了大量的淀粉粒且呈珠孔端明显多于合点端的极性分布特征。(4)助细胞的珠孔端具有明显的丝状器结构,呈PAS正反应表现出多糖性质,成熟胚囊具有承珠盘结构。     

小麦×大麦胚胎发育的研究——Ⅲ.小麦×大麦胎胚发育过程中淀粉的积累和动态

我们观察了小麦与大麦杂交胚胎发育过程中,雌蕊各个组成部分发生的淀粉积累和转移的动态。结果如下: 1.胚乳和杂种胚早期发育过程中,子房壁和胚囊中淀粉的积累和动态的趋势与其他学者所作小麦自交的情况基本相同。2.当胚乳细胞充满胚囊而胚没有分化时,子房壁中的淀粉已极少,当胚乳解体时,子房壁中淀粉已几乎消失。可见,子房壁中淀粉的迅速消失与胚乳的迅速败育是平行的。3.胚囊发育的停滞与败育跟子房壁组织中淀粉的积累及对胚囊营养的正常供应有密切关系。4.花柱、珠被、珠心组织及胚囊中的助细胞和反足细胞,在整个杂种胚和胚乳发育过程中,始终不存在淀粉粒。助细胞胚亦和助细胞一样,无淀粉粒的存在。     

小麦×大麦胚胎发育的研究——Ⅲ.小麦×大麦胎胚发育过程中淀粉的积累和动态

我们观察了小麦与大麦杂交胚胎发育过程中,雌蕊各个组成部分发生的淀粉积累和转移的动态。结果如下: 1.胚乳和杂种胚早期发育过程中,子房壁和胚囊中淀粉的积累和动态的趋势与其他学者所作小麦自交的情况基本相同。2.当胚乳细胞充满胚囊而胚没有分化时,子房壁中的淀粉已极少,当胚乳解体时,子房壁中淀粉已几乎消失。可见,子房壁中淀粉的迅速消失与胚乳的迅速败育是平行的。3.胚囊发育的停滞与败育跟子房壁组织中淀粉的积累及对胚囊营养的正常供应有密切关系。4.花柱、珠被、珠心组织及胚囊中的助细胞和反足细胞,在整个杂种胚和胚乳发育过程中,始终不存在淀粉粒。助细胞胚亦和助细胞一样,无淀粉粒的存在。     

甜菜无融合生殖单体附加系M14雌配子体的发生与发育

利用常规石蜡制片法,对甜菜单体附加系M14(Beta vulgarisL.VV 1C、2n=18 1)雌配子体的发生与发育进行了研究,结果表明:二倍体孢子生殖雌配子体为韭型(Allium odorum-type)和蝶须型(Antennaria-type),有性生殖雌配子体为蓼型(Polygonum-type)。韭型和蝶须型的大孢子母细胞发育成为二倍体雌配子体,蓼型大孢子母细胞形成单倍体的雌配子体。在二倍体孢子生殖雌配子体发育过程中,出现发育迟缓,胚囊败育等情况,正常发育的雌配子体只有25%。讨论了二倍体孢子生殖雌配子体发生与发育特点。     

水稻胚囊卵器细胞发育期间超微结构变化的观察

通过透射电镜对水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）胚囊卵器发育过程中超微结构的变化进行观察,结果表明：卵器刚形成时,３个细胞均有完整的细胞壁,壁上分布着许多胞间连丝,不久各细胞合点极壁出现突起解体。随着卵器细胞进一步发育,合点极壁不断解体。到胚囊成熟时,卵细胞的合点极壁消失,仅留下一层质膜;助细胞由于出现退化,侧边近合点端壁出现断裂破碎解体。此时,３个细胞只在弯钩壁上观察到胞间连丝。卵器细胞不同发育阶段各种细胞器的变化很明显,其中最为明显的是质体和液泡。卵细胞在整个发育过程中大部分的质体都含有淀粉粒,而助细胞的质体在２个极核移向卵器上方时,质体内淀粉粒已消失,直至胚囊成熟也未重新出现;卵细胞液泡的出现时间、大小和位置与助细胞的有所不同,卵细胞液泡出现较迟,但到发育后期,液泡体积却明显比助细胞的大,液泡除了主要位于合点极外,珠孔极也有些液泡,而助细胞的则主要位于合点极。助细胞中脂滴的出现存在一个高峰期,即发生在胚囊近成熟时。助细胞核在发育早期呈椭圆形,位于近中部偏珠孔端,在发育中后期呈不规则形,位于近珠孔端壁旁边。水稻卵器发育过程中各细胞的超微结构变化充分反映其代谢规律。     

宁夏枸杞果实发育过程中淀粉代谢和质体超微结构研究h

该研究以宁夏枸杞为材料,对其果实发育过程中果实淀粉含量、淀粉代谢相关酶活性进行测定,并对果实发育过程中果皮细胞内质体超微结构和淀粉组织化学定位进行了系统观察。结果表明:(1)枸杞果实内淀粉含量随果实的发育呈现先增加后降低的变化趋势,在果实花后14d其含量达到最高(13.85mg·g-1)。(2)果实内α淀粉酶活性和β淀粉酶活性随果实发育成熟呈现逐渐增加的趋势,且α淀粉酶活性始终明显高于β淀粉酶活性。(3)组织化学和超微结构研究表明,在果实转色(花后24d)以前果实的造粉体内有大量淀粉粒的存在,但在果实第二次快速生长期,果实内的淀粉粒分解、消失,而叶绿体内没有观察到淀粉粒。研究认为,淀粉是宁夏枸杞果实发育过程中碳水化合物的一种暂时贮存形式,对维持果实早期的库强起到了重要作用,但随着第二次快速生长期果实库强的增加,淀粉体内的淀粉被淀粉酶分解转化为还原糖贮藏在果肉细胞中。     

水稻胚囊发育过程中微管的变化

对水稻(Oryza sativa L.)胚囊发育过程中微管变化的研究表明,微管在胚囊发育的不同阶段变化多样。在大孢子母细胞阶段微管分布主要呈辐射状,部分纵向排列。二分体和功能大孢子具类似的微管分布,而在单核胚囊微管主要是随机分布,部分呈辐射状。两核和四核胚囊的微管组成和分布非常相似,主要分布于细胞核周围。而八核胚囊的微管分布较为复杂,胚囊中的细胞做管分布各异,在卵细胞中呈随机分布,在助细胞中大多数呈纵向分布,而在中央细胞中呈横向分布,微管在反足细胞中非常分散,细胞质中有少量纵向排列的微管。     

发育过程中苹果果实的β-淀粉酶：活性、数量变化和亚细胞定位

淀粉降解代谢与种子萌发、叶片光合作用、块根贮藏及肉质果实的发育密切相关. 体外酶学实验普遍认为, β-淀粉酶是催化淀粉水解的重要酶之一, 然而由于其在生活细胞中经常定位于叶绿体或质体之外, 与淀粉基质在亚细胞水平上相互隔离, 所以该酶在植物活体内的生理功能至今尚不清楚. 用苹果果实进行的实验表明, 在果实发育过程中, β-淀粉酶活性由低到高, 与淀粉含量大致呈现互为消长的变化. Western blotting实验证明, 在果实发育过程中, β-淀粉酶的表观数量也是由少到多, 与活性的变化一致. 利用胶体金免疫电子显微镜定位技术证明, 果实内β-淀粉酶主要定位于质体内, 围绕淀粉粒分布较多, 其他亚细胞区域内β-淀粉酶分布很少, 说明该酶主要分布于其功能区域, 这种亚细胞分布特点在果实整个生长发育期没有变化. 在亚细胞水平上明确地展示出植物生活细胞中β-淀粉酶与其淀粉基质居于同一亚细胞区域内. 质体内胶体金分布密度随着果实发育的推进增加显著, 发育后期的质体内或淀粉粒上存在高密度的胶体金颗粒, 这个结果与Western blotting实验相互印证. 可以认为, β-淀粉酶参与了果实细胞质体中淀粉的水解过程.     

糯玉米胚乳淀粉粒粒度分布形成的酶学机理

以7个糯玉米品种为材料,测定其籽粒发育过程中淀粉粒粒度分布及淀粉合成相关酶活性的变化,分析两者之间的关系。结果表明,随着籽粒发育,糯玉米淀粉粒平均粒径逐渐增大,可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性呈单峰曲线变化。籽粒发育前期,小淀粉粒(≤7.4μm)所占体积较大;随着籽粒发育,小淀粉粒所占体积减少,大淀粉粒(>7.4μm)所占体积增多;籽粒发育后期,大淀粉粒所占体积较大。相关分析表明, SSS和SBE活性与大淀粉粒体积增大速率和平均粒径增大速率均呈显著或极显著正相关。因此, SSS和SBE是影响糯玉米胚乳淀粉粒粒度分布形成的主要酶, SSS和SBE活性越高,淀粉粒平均粒径越大,大淀粉粒所占体积越多。     

苹果果实发育过程中α-淀粉酶的活性、数量变化和亚细胞定位

淀粉降解代谢与种子萌发、叶片光合作用、块根贮藏及肉质果实的发育密切相关.α-淀粉酶是催化淀粉水解的重要酶之一,然而由于它在生活细胞中经常定位于叶绿体或质体之外,与淀粉基质在亚细胞水平上相互隔离,所以该酶在植物活体内的生理功能至今不完全清楚.研究表明,在苹果(Malus domestica Borkh cv. Starkrimson)果实发育过程中,α-淀粉酶活性由低到高,与淀粉含量大致呈现互为消长的变化.Western blotting实验证明,在果实发育过程中,α-淀粉酶的表观数量也是由少到多,与活性的变化一致.利用胶体金免疫电镜定位技术证明,果实内α-淀粉酶主要定位于质体内,其他亚细胞区域内α-淀粉酶分布很少;尤其在果实发育中后期,围绕质体内淀粉粒有高密度的α-淀粉酶分布,说明该酶主要分布于细胞内功能区域.α-淀粉酶优先定位于质体内的亚细胞分布特点在果实整个生长发育期没有变化.随着果实发育的推进,质体内胶体金分布密度显著增加,此结果与Western blotting实验相互印证.推测α-淀粉酶参与了果实细胞内质体中淀粉的水解过程.     

苹果果实发育过程中α—淀粉酶的活性、数量变化和亚细胞定位

淀粉降解代谢与种子萌发、叶片光合作用,块根贮藏及肉质果实的发育密切相关,α-淀粉酶是催化淀粉水解的重要酶之一。然而由于它在生活细胞中经常定位于叶绿体或质体之外,与淀粉基质在亚细胞水平上相互隔离,所以该酶在植物活体内的生理功能至今不完全清楚,研究表明,在苹果（Malus domestica Borkhcv.Starkrimson)果实发育过程中,α-淀粉酶活性由低到高,与淀粉含量大致呈现互为消长的变化。Western blotting实验证明,在果实发育过程中,α-淀粉酶的表观数量也是由少到多,与活性的变化一致,利用胶体金免疫电镜定位技术证明,果实发育过程中,α-淀粉酶的珍观数量也是由少到多,与活性的变化一致,利用胶体金免疫电镜定位技术证明,果实内α-淀粉酶主要定位于质体内,其他亚细胞区域内α-淀粉酶分布很少;尤其在果实发育中后期,围绕质体内淀粉粒有高密度的α-淀粉酶分布,说明该酶主要分布于细胞内功能区域,α-淀粉酶优先定位于质体内的亚细胞分布特点在果实整个生长发育期没有变化,随着果实发育的推进,质体内胶体金分布密度显增加,此结果与Western blotting实验相互印证,推测α-淀粉酶参与了果实细胞内质体中淀粉的水解过程。     

刺五加大、小孢子发生和雌、雄配子体发育的观察

刺五加Eleutherococcus senticosus(Rupr．et Maxim．)Maxim．雄株的小孢子发生和雄配子体发育过 程正常,大孢子发生和雌配子体发育过程多不正常。雄花具5个花药,花药4室,药壁发育属双子叶型, 腺质绒毡层,绒毡层细胞多具2核。小孢子母细胞经减数分裂形成四面体形四分体,其胞质分裂为同时 型。成熟花粉为3细胞型。子房下位,5室;每室有上胚珠和下胚珠,上胚珠退化,下胚珠倒生、具单珠 被、厚珠心;大孢子母细胞经减数分裂形成线形或“T”形四分体,偶尔有2个并列或串联的四分体或在 四分体之上又出现孢原细胞。其功能大孢子位置不确定。雌配子体发育中异常现象较多。开花时,雌 配子体主要为反足细胞退化后的四细胞胚囊。刺五加雌株的小孢子母细胞不能进行减数分裂或减数分 裂不正常,不能形成四分体。开花时,药室空瘪,无花粉形成。其大孢子发生和雌配子体发育过程正常, 大孢子母细胞减数分裂形成线形或“T”形四分体,合点端大孢子为功能大孢子,胚囊发育属蓼型。开花 时,雌配子体主要为七细胞八核或七细胞七核胚囊,其卵器尚未发育成熟。刺五加两性株的小孢子发生 过程无异常,但雄配子体发育过程有部分异常;开花时,药室内有或多或少的空花粉,且花粉粒大小悬 殊,大的直径达35μm,小的仅15～18 μm。两性株的雌蕊发育大部分正常,也有一些异常胚囊形成。开 花时,雌配子体主要是七细胞八核胚囊、七细胞七核胚囊和反足细胞退化后的四细胞胚囊,其卵器也未发育成熟。     

水稻胚乳发育中淀粉体和蛋白体ATPase活性的动态变化

利用ATPase定位技术,对水稻品种(OryzasativaL.cv.Minghui63)胚乳细胞发育中后期淀粉体和蛋白体的ATPase活性进行了超微细胞化学定位。结果表明,在淀粉体内外膜上、淀粉粒间的通道上和淀粉体四周的无定形物上呈现显著的ATPase活性。蛋白体Ⅰ和蛋白体Ⅱ的膜上和四周的囊泡、小泡上均出现ATPase活性产物。另外,胚乳细胞的胞壁和质膜,糊粉层和亚糊粉层细胞的胞壁、质膜、细胞核和胞间连丝上也有定位的ATPase活性产物分布。根据ATPase活性产物分布特点,推测淀粉体内的网状通道是便于养分进入淀粉体内部的转运通道。淀粉体膜和蛋白体膜上的ATPase主要是为养分进入内部提供跨膜动力。     

水稻胚乳发育中淀粉体和蛋白体ATPase活性的动态变化

利用ATPase定位技术,对水稻品种(Oryza sativa L.cv．Minghui 63)胚乳细胞发育中后期淀粉体和蛋白体的ATPase活性进行了超微细胞化学定位。结果表明,在淀粉体内外膜上、淀粉粒间的通道上和淀粉体四周的无定形物上呈现显著的ATPase活性。蛋白体Ⅰ和蛋白体Ⅱ的膜上和四周的囊泡、小泡上均出现ATPase活性产物。另外,胚乳细胞的胞壁和质膜,糊粉层和亚糊粉层细胞的胞壁、质膜、细胞核和胞间连丝上也有定位的ATPase活性产物分布。根据ATPase活性产物分布特点,推测淀粉体内的网状通道是便于养分进入淀粉体内部的转运通道。淀粉体膜和蛋白体膜上的ATPase主要是为养分进入内部提供跨膜动力。     

水稻胚乳中淀粉合成相关酶活性的变化对支链淀粉精细结构的影响

分析了水稻（Oryza sativa L．）籽粒发育过程淀粉生物合成途径中的关键酶——ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、可溶性淀粉合酶、淀粉分支酶以及淀粉脱支酶活性变化,同时研究了淀粉结构形成动态．与野生型晚粳9522相比,转基因晚粳9522中直链淀粉的合成被显著抑制,而总淀粉含量和籽粒终重量没有改变．淀粉生物合成途径中关键酶活性表达时间不一致,存在明显的时段特征,这与淀粉积累动态密切相关．可溶性淀粉合酶活性表达最早,其在灌浆前期驱动淀粉合成起始;而淀粉粒结合态淀粉合酶在胚乳发育的中期活性最大．两水稻实验材料间,除淀粉脱支酶活性变化有所不同外,ADP-葡萄糖焦磷酸化酶和淀粉分支酶活性的变化没有明显差异．并且,支链淀粉的分支模式在水稻籽粒发育过程中变化较大,且与品种有关．以上结果揭示,支链淀粉的合成要先于直链淀粉,并且在控制支链淀粉各分支的形成过程中有不同的酶在起特异的作用．     

马哈利樱桃大孢子发生和雌配子体的发育

采用石蜡切片法对马哈利樱桃大孢子发生和雌配子体发育过程进行观察研究。结果表明:(1)马哈利樱桃雌配子体发育早期,在单室子房内可以看到2个倒生胚珠,但在后期其中一个退化,另一个发育为种子;其胚珠具双珠被,为厚珠心。(2)大孢子母细胞减数分裂形成直线型四分体,功能大孢子位于合点端;胚囊发育为蓼型,成熟胚囊为七细胞八核。(3)根据不同时间花的外部形态特征与内部解剖学对比的观察结果,在陕西关中地区,三月下旬是马哈利樱桃雌性生殖细胞分化和发育的重要时期,果园在此期间应加强肥水管理。