高粱胚乳细胞与母体组织发育关系的研究

【目的】探明高粱颖果发育过程中胚乳细胞与母体组织发育关系及其胞内淀粉体的发育特性。【方法】通过挂牌和记号笔点颖相结合的方法对供试高粱品种KS-304花后发育天数进行精确标记，详细跟踪观测了颖果的生长；采取Spurr树脂包埋、番红-甲基紫复染法制作半薄切片，光镜下详细观察了高粱颖果发育各过程中胚乳各部位以及种皮果皮结构的变化差异与联系；采用扫描电镜研究发育中后期及成熟时颖果断面不同部位细胞内淀粉体的形态；应用冰冻切片，荧光显微镜观察了成熟颖果横断面的结构。【结果】颖果发育分形成期、乳熟期、蜡熟期与完熟期，内胚乳发育分为游离核期、细胞化期、分化期、发育期及成熟期；其中颖果发育形成期与胚乳发育的前3个时期相对应，乳熟期对应发育期，而蜡熟期与完熟期对应胚乳的成熟期。颖果发育早期，珠心组织存留时间较长，珠心表皮细胞约在花后15 d消失。花后7 d，表层胚乳细胞开始积累脂质体，11 d时转为糊粉层细胞，成熟时糊粉层为1层，其细胞内除常规糊粉粒圆球体外，还含有少量单粒淀粉体，粒径约3μm。亚糊粉层细胞位于糊粉层细胞与内胚乳细胞之间，兼糊粉层与内胚乳细胞特点，贮藏大量蛋白体，细胞内淀粉体构成复杂。内胚乳发育存在区域差异，中央近胚处的细胞物质积累滞后于周缘胚乳细胞，成熟时，前者淀粉体充实较为疏松，发育为粉质胚乳，后者充实紧密，淀粉体彼此受到挤压呈多面体，最终发育为角质胚乳。高粱胚乳细胞内存在于不同于其他谷物颖果胚乳淀粉体的“发生中心”结构，主要表现为淀粉粒在管状质体内生长，随着体积的增长，后期与“发生中心”分离而形成新的淀粉体。果皮发育前期增厚，中后期呈缓慢减薄的趋势，中果皮发育后期细胞内观察到淀粉体存在特殊的二次增长，构成从前期复粒淀粉体为主转为单粒；“种皮”来源于珠心、珠被细胞依次降解后的胞壁残留堆叠而成，中间含有透明角质层。【结论】白高粱KS-304胚乳发育与玉米颖果胚乳类似，最终形成角质与粉质胚乳；颖果胚乳淀粉体发育存在独特的“发生中心”；中果皮发育后期其细胞可能行使积累同化产物“库”的作用。