關(guān)于谷物胚乳傳遞細(xì)胞發(fā)育的研究

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1、關(guān)于胚乳傳遞細(xì)胞的發(fā)育和功能的研究姓名：鄭彥坤學(xué)號(hào)：M070562導(dǎo)師：顧蘊(yùn)潔摘要：胚乳傳遞細(xì)胞主要發(fā)生在靠近維管束的胚乳農(nóng)層中，且其胚乳傳遞細(xì)胞是胚乳發(fā)冇過程中首先分化岀來的細(xì)胞類塑。它們的細(xì)胞壁向胞質(zhì)一側(cè)產(chǎn)生許多指狀突起即壁內(nèi)突，形成“迷宮”狀(labyrinlh)結(jié)構(gòu)，質(zhì)膜緊沿壁內(nèi)突分布,形成壁一膜器(wall-membraneapparalus),使質(zhì)膜的面積增大，從而促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸。關(guān)于胚乳傳遞細(xì)胞前人已有所研究，木實(shí)驗(yàn)將在前人的垂礎(chǔ)上以玉米和高粱等為材料進(jìn)一步研究胚乳傳遞細(xì)胞的發(fā)冇及功能。關(guān)鍵詞：玉米；高粱；胚乳；傳遞細(xì)胞；壁內(nèi)突1選題背

2、景及研究意義傳遞細(xì)胞細(xì)胞最早出Gunning等人命名⑴，最初專指小葉脈韌皮部中存在的具有壁內(nèi)突結(jié)構(gòu)的薄壁細(xì)胞。后來其概念延伸，凡是具有壁內(nèi)突結(jié)構(gòu)的薄壁細(xì)胞均被稱為傳遞細(xì)胞。傳遞細(xì)胞(transfercell)是一種在物質(zhì)的短途運(yùn)輸過程中起作用的薄壁細(xì)胞，其細(xì)胞壁向胞質(zhì)一側(cè)產(chǎn)生許多指狀突起即壁內(nèi)突，形成“迷宮”狀(labyrinth)結(jié)構(gòu)，質(zhì)膜緊沿壁內(nèi)突分布，形成壁一膜器，使質(zhì)膜的面積增大⑵。傳遞細(xì)胞存在于所有植物類群中，特別是在被了植物的生殖系統(tǒng)中廣泛存在，如花柱的通道細(xì)胞、成熟胚囊、幼胚、胚乳等。傳遞細(xì)胞按功能可分為下列四類：①從外界環(huán)境中吸收溶質(zhì)，例

3、如沉水葉了的表皮層；②分泌溶質(zhì)到外界環(huán)境，例如蜜腺和其它腺體；③從周圍組織細(xì)胞吸收溶質(zhì)，例如維管薄壁組織細(xì)胞、吸器型的連接；④分泌溶質(zhì)到周圍組織細(xì)胞，例如有些花藥的絨氈層、根瘤和中柱鞘等。胚乳傳遞細(xì)胞為第三類，它們可以促進(jìn)維管束組織中的養(yǎng)分向胚乳和胚運(yùn)輸。以玉米為例，玉米穎果基部與胎座相鄰處有胚乳傳遞細(xì)胞帶，它是母體營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入胚乳的最后通道⑶，其發(fā)育程度和功能期長短對胚的發(fā)育和胚乳中營養(yǎng)物質(zhì)的積累至關(guān)重要。Davis等⑷對傳粉后23d的玉米胚乳傳遞細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造進(jìn)行了描述。后來高榮岐等⑸又對玉米胚乳傳遞細(xì)胞的發(fā)育過程進(jìn)行了顯微和超微結(jié)構(gòu)研究。他們發(fā)現(xiàn)：

4、玉米胚乳最基部的細(xì)胞于授粉后10d開始向傳遞細(xì)胞分化，但在授粉后15d內(nèi)，其細(xì)胞壁的加厚和壁內(nèi)突的形成很緩慢，胞質(zhì)中形成許多泡狀、絲狀、網(wǎng)狀物質(zhì)，線粒體、粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)也有所增加。授粉后15d,傳遞細(xì)胞壁的加厚和壁內(nèi)突的形成迅速進(jìn)行，至授粉后20d,徑向由3?4層細(xì)胞、橫向曲65?70列細(xì)胞構(gòu)成的傳遞細(xì)胞帶形成，發(fā)達(dá)的壁內(nèi)突呈強(qiáng)的PAS正反應(yīng)。授粉后20d,胚乳傳遞細(xì)胞的形態(tài)不再有大的變化，進(jìn)入功能期。成熟籽粒中，最基部的胚乳傳遞細(xì)胞內(nèi)充滿了內(nèi)突壁，狹小的胞腔中有較濃稠的細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞核呈不規(guī)則狀，胞質(zhì)中含有黑色和品狀顆粒，與傳遞細(xì)胞帶緊相鄰的杲皮組織中形成一

5、黑色層。他們進(jìn)一步認(rèn)為，促進(jìn)胚乳傳遞細(xì)胞的充分發(fā)育、延長其功能期及黑色層的延遲形成對減少籽粒敗育和增加粒重具有重要意義。玉米、高粱等谷類作物(簡稱谷物)的胚乳是人類食糧、肉畜飼料和食品工業(yè)原料的主要來源。胚乳的發(fā)育狀況決定著谷物的產(chǎn)量與品質(zhì)，而胚乳傳遞細(xì)胞是影響胚乳發(fā)育的重要因素，因此，對胚乳傳遞細(xì)胞進(jìn)行研究意義重大。2研究內(nèi)容、研究目標(biāo)及擬解決的關(guān)鍵問題2.1研究內(nèi)容(1)胚乳傳遞細(xì)胞的發(fā)育通過前人的研究結(jié)果，我們可知胚乳傳遞細(xì)胞產(chǎn)生于靠近維管束的胚乳表層。玉米和高粱的胚乳傳遞細(xì)胞都非常發(fā)達(dá)，因此我們可以通過觀察不同發(fā)育階段的玉米和高粱穎果屮胚乳傳遞細(xì)

6、胞的顯微和超微結(jié)構(gòu)，特別是細(xì)胞壁和質(zhì)膜的超微結(jié)構(gòu)變化，來研究傳遞細(xì)胞的發(fā)生、分化和衰亡過程和規(guī)律。(2)胚乳傳遞細(xì)胞的功能胚乳傳遞細(xì)胞主要發(fā)生在靠近維管束的胚乳表層屮⑹，且其胚乳傳遞細(xì)胞是胚乳發(fā)育過程中首先分化出的細(xì)胞類型⑺。胚乳傳遞細(xì)胞質(zhì)膜折疊，擴(kuò)大質(zhì)膜的表而積，從而增加溶質(zhì)內(nèi)外轉(zhuǎn)運(yùn)的場所；另外，質(zhì)膜折疊能有效地促進(jìn)囊泡的吞并，加速物質(zhì)的分泌或吸收。再則，傳遞細(xì)胞的細(xì)胞壁纖維排列松散十分利于物質(zhì)的輸導(dǎo)，而且它又位于穎果的維管束旁。因而推測，胚乳傳遞細(xì)胞在將母體運(yùn)來的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到胚乳組織的過程中起了重要的作用。2.2研究目標(biāo)(1)探明胚乳傳遞細(xì)胞發(fā)育過

7、程屮結(jié)構(gòu)上的一系列變化。(2)探明胚乳傳遞細(xì)胞與內(nèi)胚乳細(xì)胞Z間的關(guān)系。2.3擬解決的關(guān)鍵問題(1)控制傳遞細(xì)胞分化的因索。(2)胚乳傳遞細(xì)胞發(fā)育狀況與種子增長的關(guān)系3擬采取的研究方案及可行性分析3.1研究方案(1)關(guān)于研究胚乳傳遞細(xì)胞發(fā)育的研究方案3.2研究材料的選擇與處理設(shè)置供試的高粱(Andropogonsorghum)品種為KS一304,玉米品種為鄭單958、鈿688、美玉等。按常規(guī)方法種植，在開花期采用記號(hào)筆標(biāo)點(diǎn)穎谷并與在穗枝梗上掛牌相結(jié)合的方法進(jìn)行標(biāo)花。釆集不同發(fā)育天數(shù)的穎果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3.3主要研究方法⑴供光鏡和透射電鏡(TEM)觀察的樣品制作

8、將發(fā)育不同天數(shù)的穎果的觀察部位切成薄片，用2%GAL(戊二醛)、1%PAL(多聚