《同源四倍体及其二倍体水稻胚乳发育特性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《同源四倍体及其二倍体水稻胚乳发育特性研究（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要 同源四倍体水稻是二倍体水稻染色体组加倍而来。由于其基因剂量增加了一 倍，生殖特性也相应发生了变化。张华华 ( 2 0 0 2 )利用傲光扫描共聚焦显微术， 对同源四倍 体水稻广陆 矮4 号c q ， 和L 2 0 2 ， 胚囊退化、 极核位里异常的类型 较多。 在8 8 个未膨大的授粉后2 -1 5 d 的子 房中 ( 利用激光扫描共聚焦显微镜观察，下同) ，胚囊退化 ( 包括只有极核退化、 只有卵器退化、 极核与卵器都退化)的有5 1 个 ( 5 7 .9 5 %) ，极核位登异常的有2 6 个 ( 2 9 .5 5 %) . 而广陆矮4 号( 4) ， 极核位置异常的类型较多。 在
2、1 1 5 个未膨大的授 粉后2 -1 5 d 的子房中，极核位置异常的 有4 0 个 ( 3 4 . 7 8 %) . 在胚乳的发育过程中，存在胚乳发育滞后、细胞化程度不一致等现象。广陆 矮4 号 纯7 0 2 2 L H 包埋， 普通切片机切片， 厚度为2 -4 N m , 0 . 0 1 % 甲笨胺蓝溶液染色( 1 % 四硼酸钠配制， 下同) ， L e i c a D M R X A 自 动显微镜下观察并摄影。 主要是用来观察极核受精融合，胚乳游离核发育等。 2 .2 .2 塑料半薄切片荧光观察 选取标记好的不同时间段的小穗( 时闻段同2 . 2 , D， 切片前处理方法同2 . 2
3、. 1 . 切片后用0 . 0 1 % 荧光增白 剂( C a l c o f l o u r w h i t e ) 水溶液与0 . 0 2 % 苯胺蓝 ( A n i l i n e S l u e )混合染色 ( 染细胞壁纤维素物质) 。 其中胚乳纽胞自由壁和糊粉层的形成是 通过 L e i c a D M R X A自 动显微镜用紫外光观察。胚乳外的麟脱质带或 “ 套”的形成 与发育是通过L e i c a D M R X A 自 动显微镜用蓝光观察。 两种观察结果均用QF i s h 系 统捕捉图 象并在P o l o r i d H R 6 0 0 0 底片输出仪拍照。 2 .2
4、.3 塑料半薄切片P A S 染色法 参照徐是雄 ( 1 9 8 1 ) 的方法， 稍加改进。 选取标记好的所需时间 段的材料 ( 时 间段同2 .2 . 1 ) ， 用F A A固定，半薄切片前处理方法同2 .2 . 1 . P A S 染色方法如下: 在切好的玻片上加几滴0 .0 1 % 高碘酸， 3 7 恒温台上烤 1 5 m i n 左右( 期间不断补充 高碘酸，以防烤干) ，流水冲洗干净， 烘干;再加几滴S c h i ff 试剂， 3 7 *C 恒温台上 烤 1 0 m i n 左右 ( 同 样需不断补充 S c h i ff试剂，以防烤干) ， 流水冲洗干净。 0 . 0 1 %
5、 甲 苯胺蓝水溶液复染。 主要是观察淀粉粒积累的动态变化。 2 . 2 . 4 激光扫描共聚焦显徽镜观察 参照张华华 ( 2 0 0 2 )的方法， 稍加改进。固定时间段同 2 . 2 . 1 , 选取标记好的 不同时间段的小穗， F A A 固定4 8 h 后转入梯度乙醇 ( 7 0 96 , 5 0 9 6 , 3 0 % , 1 0 % ) 中复水， 每级3 0 m i n , 2 % 钾钒( 硫酸铝钾溶液， 下同) 媒染l h , 4 % 蔗糖曙红溶液染色 1 0 - 1 2 h , 2 % 钾矾分色1 h ， 流水冲洗2 -3 次，再用梯度乙醇 ( 1 0 % , 3 0 % , 5
6、 0 % , 7 0 % , 9 0 % , 1 0 0 % ) 脱水， 1 0 0 % 乙醇脱水2 - 3 次，并在4 冰箱中过夜。1 / 2 水杨酸甲醋 ( 水 杨酸甲 酣: 无水乙醇= 1 : 1 ) 过度1 -2 h ，纯水杨酸甲 酸透明1 h 以 上。 将透明后的 材料放在凹面玻片的中央，滴加少量水杨酸甲 配，盖上干净的盖玻片，指甲油密 封，以防水杨酸甲酣挥发。 用激光扫描共聚焦显微镜于 5 4 3 n m波长激光激发荧光 进行胚囊扫描观察并获取图象，P o l o r i d H R 6 0 0 0 底片输出仪拍照。 主要是用来观察极核的受精融合. 3 观察结果 3 . 1 极核的
7、触合和第一次分裂 广陆矮4 号 。 、 L 2 0 2 ( 2 ) 均是在授粉后3 0 m i n 精子进入胚囊腔， 并靠近两极核; 4 5 m i n 精核进入极核 图版I A 1 , B 1 ) ; 6 0 m i n 精核在极核内开始膨大 ( 图版I A 2 , B 2 ) 。 在以后的发育中，L 2 0 2 ( 2 ) 比 广陆矮4 号 : ) 进度稍快，L 2 0 2 : ， 在授粉后 2 h ，精核与极核开始融合 ( 图版I B 3 ) ; 3 h 初生胚乳核开始第一次分裂 ( 图版I B 4 ) : 4 h 初生胚乳核分裂形成两个游离核。 而广陆矮4 号 ， ， 在授粉后4 h
8、， 两极核开 始融合 ( 图 版 I A 3 ) , 5 h初生胚乳核开始第一次分裂 ( 图版 I A 4 ) 。早季与晚季 的观察结果基本一致。 3 . 2 胚乳游离核的发育 游离核刚开始形成时在胚囊腔中央近珠孔端 ( 图版I B 5 -6 ) ，以 后移向胚囊 壁。游离核最初以有丝分裂垂周分裂的方式进行增殖 ( 图版I A 5 ) ,随着游离核 数目 的增加，游离核由珠孔端向合点端发展。 授粉后 I d ，在胚囊腔周围已形成一 层紧贴胚囊壁的游离核。随着胚乳的进一步发育， 游离核周围的细胞质越来越浓， 并可见有丝状结构 ( 图 版II B 2 ) 。授粉后 5 5 小时， 珠孔端已积累了3
9、 - 5 层游离 核，包围着整个胚。这时在游离核之间开始产生自由 壁。 3 . 3 胚乳细胞自由 壁的形成 授粉后5 5 h , 胚周围的游离核之间 产生少数自由 壁 ( 图 版H A 3 - 4 ) ,胚囊腔 边缘游离核密度大的地方也开始有自由 壁产生 ( 图版H A 5 ) 。自由 壁从珠孔端向 合点端发展。 授粉后3 d ,逐渐形成一层未 “ 封口”的 胚乳细胞 ( 图 版II A 6 , B 3 ) , 以 后这层开放的胚乳细胞平周分裂，形成平周壁。胚乳游离核之间的自由壁互相 连接形成胚乳细胞，胚乳细胞从胚囊壁向胚囊中央扩展 ( 图版II B 4 ) 。中间胚乳 细胞壁是在胚乳游离核发
10、展到一定程度才形成。其中中间胚乳细胞的形成有两种 方式:( 1 ) 在两游离核之间自由生长而成，( 2 )来源于游离核有丝分裂产生的 成 膜体。 在胚乳细胞化的过程中， 外层胚乳细胞继续分裂。 晚季在授粉后6 -7 d , 胚 乳细胞开始充满胚囊腔。 3 . 4 糊粉层的形成与发育 糊粉层是由胚乳表层细胞转化而来的。 授粉后4 -5 d , 表层胚乳细胞在形状上 开始有所改变， 由 较规则的长方形细胞变为不规则的多 边形细胞( 图 版I R A) , B1 ) , 糊粉层细胞轮廓刚形成时， 仍有珠心细胞存在。糊粉层细胞首先从珠孔端胚柄处 开始形成， 逐渐向合点端扩展。广陆矮4 号。 2 与L
11、2 0 2 1 z ， 均在授粉后6 d , 糊粉层 的整个轮廓基本形成。随着糊粉层细胞的进一步发育，糊粉层细胞壁 ( 纤维素物 质，下同)逐渐对荧光有反应 利用荧光增白剂染色，紫外光激发，可见糊粉层 细胞壁产生明显的荧光; 下同) 。 广陆矮4 号 z ) 在授粉后7 d , L 2 0 2 ( z 。 在授粉后8 d , 糊粉层部分细胞壁开始对荧光有反应 ( 图 版MA 2 , B 5 ) 。 广陆矮4 号c y ， 在授粉后 8 d , L 2 0 2 ( z ) 在授粉后9 d ,糊粉层细胞壁对荧光反应很明显 ( 图 版MA 4 , B 3 ) , 此时糊粉层细胞结构完全形成。糊粉层细
12、胞具有进一步分裂能力，所以 两侧有时 为1 -2 层 ( 图版川B2 ) ，合点端多达4 -5 层。不同的品种糊粉层细胞层数不同， 广陆矮4号1 2 ) 比L 2 0 2 ( 2 的糊粉层细胞层数多。珠孔端胚周围均只有一层糊粉层 细胞， 形状与其它部位的不同， 广陆矮4 号 均在授粉后? - - 8 d , 糊粉层细胞壁对荧光反应较明 显( 图版I X B 3 ) , 此时糊粉层细胞结构完全形成。 随着糊粉层细胞壁的进一步发育， 糊粉层细胞壁对荧光的反应越来越明显( 图 版I X A 2 , B 4 ) .糊粉层细胞的形成与其二倍体水稻的基本一致。 胚周围 近珠孔端 也只有一层糊粉层细胞 (
13、图 版I X A3 , B5 ) 。 而且在胚乳发育过程中， 糊粉层细胞 同 样具有分裂能力 ( 图版I X A 5 ) ， 所以糊粉层细胞常为两侧 1 -2 层，背部更多， 背部 合点 端广陆 矮4 号。; ) 多达1 3 层( 图 版I X A 4 ) , L 2 0 2 (4 ， 也多达7 - 8 层。 同 源 四倍体水稻的糊粉层细胞层数比 其二倍体水稻的多，二倍体水稻背部糊粉层细胞 层数常为4 -5 层。 晚季的结果是: 糊粉层的形成时间略迟， 广陆矮4 号。 a 与L 2 0 2 铸 ， 均在授粉后8 d , 糊粉层部分细胞壁才开始对荧光有反应 ( 图 版I X B 6 ) a 糊粉
14、层的形成也存在发育进度不一致性。 早季广陆矮4 号、 4 ) 有些子房在授粉后 1 6 7 d 糊粉层细胞壁对荧光还没有反应 图版I X C 3 ) , L 2 0 2 c 4 、 有些子房在授粉后 l i d 胚近珠孔端还有珠心组织未退化完( 图版I X C 1 ) 。 另外在同 源四倍体水稻中， 还存 在一些材料虽然糊粉层发育进度一致， 但糊粉层的个别细胞未形成细胞壁 ( 图版 I X C 2 ) ，或即使形成细胞壁，部分细胞壁却很纤细 ( 图 版I X C 4 -6 ) e 3 .5 键粉拉积累的动态变化 两份同 源四倍体水稻胚乳淀粉粒积累动态与其二倍体水稻的基本一致，也有一 个从 “
15、有 接近无- 一 一 有”的 变化过程。但在时间上有些差异， 具体结果如下: 初生胚乳核中积累较多的淀粉粒，以后胚乳游离核周围的淀粉粒逐渐减少，授粉 后2 -3 d 游离核周围又开始积累淀粉粒( 图版X A 1 - 4 ) ， 广陆矮4 号: 。 在授粉后 8 9 11 开始大量积累淀粉粒( 图版X A5 ) ， 而L 2 0 2 ( 4 ) 在授粉后1 0 8 11 才开始大量积累 淀粉粒。 淀粉粒积累方式是从珠孔端向 合点端发 展， 从胚囊 中央胚乳细胞向 边缘胚乳细 胞积累。淀粉粒分布是中央为大而粗的复粒淀粉粒，边缘为小而细的单粒淀粉粒 ( 图版X A6 ) 。 值得一提的是， 同源四倍
16、体水稻糊粉层里的淀粉粒分布与其二倍体 水稻有点不同。广陆矮4 号( a 在糊粉层细胞核周围里含极少量的细小淀粉粒 ( 图 版X B 2 -3 ) . L 2 0 2 ( 4 ) 在远离胚周围的糊粉层细胞里几乎不含淀粉粒( 图版XC 2 ) i 广陆矮4 号 a 与L 2 0 2 ( 4 ) 在胚周围那层糊粉层细胞里均含有较多的淀粉粒，并分 散在细胞质中 ( 图版X B 1 , C 1 ) 。另外同 源四倍体水稻在维管束种皮与果皮的细 胞质里含较多的淀 粉粒。比 其二倍体该部位所含的 淀 粉粒多且大 ( 图 版X B 4 ) o 随着胚的生长与发育，胚乳细胞的淀粉粒逐渐被胚吸收而解体退化，在胚与 胚乳交界处， 常有好几层胚乳细胞退化后的 痕迹( 图版X B 5 - 6 ) 。 授粉后7 d 同 源 四倍体水稻均在胚与胚乳交界处有 1 -8 层充满细粒淀粉粒的长细 胞， 较其二倍体 多。 3 饼肠质 欲 套孙的形成与发育 两份同 源四倍体水稻正常发育子房与其二倍体水稻的脱服质 “ 套”的形成过 程基本一致，但
