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关于稻麦胚乳发生的 研究综述 学生:陈士强 导师 : 王忠教授 *. 关于稻麦双受精过程的研究已有很长的历史,早在 1910 年 Kemine 已对水稻的细胞学研究中对双受精做过简单描述;杨立炯曾对水稻受精时间做了比较详细的报道;对于大麦小麦双受精研究也很多。关于水稻和小麦胚乳的发育,星川清亲曾做过大量观察与研究,指出水稻和小麦胚乳属于核型胚乳,其发育过程可分为核期和细胞期两个时期;徐是雄,王忠等人对水稻胚乳,华振基等人对小麦胚乳发育过程也做过大量研究。. 尚未研究明确的问题. (1) 花粉萌发及受精

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Presentation Transcript
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尚未研究明确的问题

(1)花粉萌发及受精

花粉粒如何萌发并定向伸长;花粉管开始伸长至受精所需时间;花粉管如何伸进胚囊并释放精子的;

(2)极核受精过程

一个精子怎样与二个极核结合,融合成一个三倍体胚乳原核的;

(3)游离核的超微结构

极核,受精极核,游离核以及周围的超微结构,尤其微管在细胞分裂中起怎样的作用。

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取材

催花

授粉

一、花粉萌发观察的实验方法

软化

复水

固定

染色

镜检

拍照

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荧光显微镜下水稻花粉管萌发图片

来卡荧光显微镜

图中所示为水稻不育系在扬稻6号授粉后1h花粉管萌发照片,图中可见尽管花粉粒大量萌发,但花粉管只有少量可以伸进花柱进而进入子房。

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1 花粉萌发及受精进程

花后3 min

花粉粒萌发

5一10 min花粉管

伸长但未呈现趋

于子房的方向性

40 min时子房深处

可观察到花粉管束

10 - 30 min花粉管

继续伸长并趋向子

房的方向生长

60 min时花粉管内

已形成胼胝质塞花

粉管通道形成结束

此后将进行

双受精过程

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花粉粒萌发后一般只有少数花粉管可以伸进子房,到达胚囊。花粉管中的精子释放,从一个助细胞伸进,该助细胞则退化成一团染色深的物质紧贴在珠孔端,反足细胞随液泡的增大而增大,至胚器官分化前夕开始退化解体。实验表明水稻花后半小时花粉管可到达胚珠,其中一些已进入胚囊并释放内含物,花后1.5小时雄性配子已进入卵细胞,花后5小时基本完成极核受精过程.花粉粒萌发后一般只有少数花粉管可以伸进子房,到达胚囊。花粉管中的精子释放,从一个助细胞伸进,该助细胞则退化成一团染色深的物质紧贴在珠孔端,反足细胞随液泡的增大而增大,至胚器官分化前夕开始退化解体。实验表明水稻花后半小时花粉管可到达胚珠,其中一些已进入胚囊并释放内含物,花后1.5小时雄性配子已进入卵细胞,花后5小时基本完成极核受精过程.
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二、极核受精及超微结构观察

极核受精过程采用石蜡切片及树脂切片,光镜电镜观察相结合,并拍照。

营养物质的分布用高碘酸-希夫反应(PAS)鉴别多糖,苏丹黑B(CBR)鉴别脂类,考马斯蓝R(CBR)鉴别贮存蛋白质。

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1 石蜡切片过程

取材

固定

媒染

染色

透明

脱水

透蜡

包埋

切片

拍照

镜检

脱蜡

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2 树脂切片过程

树脂切片制作过程

来卡超薄切片机

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2个极核移向中央并呈纵排,细胞质“桥”明显,极核周围有大量的造粉体和短管状的内质网2个极核移向中央并呈纵排,细胞质“桥”明显,极核周围有大量的造粉体和短管状的内质网

3 水稻胚囊发育期间极核及其周围结构和物质的变化示意图

膨大的“椭圆形”极核和不对称胞质,胚囊中央被大液泡占据

2个极核由纵排变横排于卵器上方,细胞质“桥”仍然存在

小液泡变成大液泡,胚囊明显增大质体内淀粉粒消失,出现带状内质网

细胞质“桥”逐渐消失 ,极核周围胞质相对减少

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4 极核排列方式改变过程示意图

在中央相互靠近的上下两个极核相邻的核膜各有一端突出,其中上极核突出方向朝下,下极核突出方向朝上,此期间极核核膜内的核质也随之充满突出部分,即核形状改变的同时核的位置也相应改变。以后2个极核突出部分体积逐渐加大,由于2个极核的交界面始终未发生改变,所以随着突出部分的进一步加大,就逐渐实现了极核由纵排变成横排 。

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合点端的三个反足细胞在生殖过程中起的作用可能是参与了营养物质供应和转运到胚囊内的过程。合点端的三个反足细胞在生殖过程中起的作用可能是参与了营养物质供应和转运到胚囊内的过程。

极核位于中央细胞中,在成熟胚囊中,两个极核相互靠近或融合为一个双倍体的核称为次生核。

助细胞位于卵细胞的两侧,这两个细胞在受精过程中,特别是引导花粉管走向卵细胞方面起重要作用。

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花后2h水稻胚囊中受精卵和极核的连续切片

通过实验发现稻麦极核受精期:水稻在花后2-4h,大麦小麦在花后3-5h完成。极核受精比卵受精进行的早。

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5 胚囊中营养物质的分布

用高碘酸-希夫反应(PAS)鉴别多糖,苏丹黑B(CBR)鉴别脂类,考马斯蓝R(CBR)鉴别贮存蛋白质。

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5.1 多糖

在小麦胚囊即将成熟时期,卵细胞和中央细胞都只积累少量细小的、分布均匀的淀粉粒;成熟胚囊时期,卵细胞和中央细胞中淀粉粒数量和体积均有不同程度增加,大量淀粉粒紧紧围绕卵核分布,中央细胞中淀粉粒数量增加不多,主要是体积的增大;受精时期,当精核进入卵细胞时,卵细胞中淀粉粒数量与分布与成熟时期相似;当精卵融合时,卵核周围淀粉粒略为分散;合子形成以后,淀粉粒则疏松的分散于卵细胞的细胞质中。此过程中,反足细胞中缺少淀粉粒,助细胞中无淀粉粒存在。

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5.2 脂类

开花前2-3天胚囊即发育成熟,中央细胞和卵细胞中的脂类颗粒较少,助细胞中脂类较多,反足细胞中无脂类;开花当天胚囊已发育成熟,中央细胞中的脂类有所增加,散布于细胞质中,卵细胞中脂类颗粒较多,助细胞中最多,而反足细胞仍未见到脂类存在;受精时期初生胚乳核已形成,原生质中的脂类与中央细胞相比数量明显增多,存在一个脂类积累的高峰,卵细胞中脂类明显增加,此时反足细胞中出现很多细小的脂类颗粒;合子形成以后,胚乳已发育至多个游离核,其原生质中只存在稀少细小的脂类颗粒,助细胞、卵细胞中脂类颗粒减少,反足细胞中不存在脂类颗粒。

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5.3 蛋白质

受精前后以及原胚发育初期胚囊内均未发现贮存蛋白质的存在,说明以上时期没有积累贮存形式的蛋白质。

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三、微管观察

研究植物胚囊中微管的方法主要有两种,即胚囊分离法和切片法.采用改良的PEG切片法,操作简单易行,观察结果清晰.

材料固定

乙醇脱水

浸透

包埋

电镜观察

微管

抗体标记

真空粘片

切片

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成熟胚囊的微管分布较为复杂,胚囊中的细胞微管分布各异,在卵细胞中呈随机分布,在助细胞中大多呈纵向分布,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。成熟胚囊的微管分布较为复杂,胚囊中的细胞微管分布各异,在卵细胞中呈随机分布,在助细胞中大多呈纵向分布,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。

微管在胞质中形成网络结构,作为运输路轨并起支撑作用,它形成纺锤体,在分裂细胞中起牵引染色体到达分裂极的作用。

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卵细胞中微管(下图)

配囊中微管(上图)

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微管呈绿色、微丝红色、核蓝色(微管荧光抗体标记)微管呈绿色、微丝红色、核蓝色(微管荧光抗体标记)
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谢谢大家

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