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本实验以高粱(Sorghum bicolor L.)为材料,采用Evans blue、I2-KI、TTC等染色方法检测颖果中物质的积累和胚乳活性,采用树脂切片法观察胚乳表层细胞的形态和结构,得到如下结果:
1.高粱颖果的发育:花后10d前,颖果主要以增加长度为主,花后10d后颖果生长以宽度为主。花后18d,颖果长宽度达最大,之后颖果果皮中叶绿体减少,使颖果逐渐变成白色;高粱内胚乳在发育初期具脱氢酶活性,发育后期由于淀粉体的积累胚乳生理活性逐渐降低,直至消失。胚乳传递细胞在胚乳发育后期凋亡。糊粉层细胞是成熟颖果中胚乳唯一保持活性的细胞。在种子萌发时,能释放水解酶类水解内胚乳为胚的发育提供营养。胚在颖果发育中一直保持生理活性。
2.胚乳表层细胞的发育:根据胚乳表层细胞发育特点,可以将高粱胚乳表层细胞的发育划分成四个不同时期:胚乳细胞化期(花后0~2d)、生长分化期(花后3~18d)、功能期(花后19~25d),完成期(花后26d后)包括糊粉层细胞的成熟期和胚乳表层细胞的衰亡期。花后0~2d,胚乳囊中的游离胚乳核细胞化,首先在胚乳囊的表层形成一层具有细胞结构的细胞;花后3~5d胚乳囊表层细胞通过平周分裂,在径向上增加细胞层数,直至充满整个胚乳囊;花后6d左右,胞质变的稠密;花后8d,胞质中出现积累脂质的圆球体;花后9d,原本大的液泡分散成数个小的液泡,在小液泡中积累植酸钙镁颗粒形成糊粉粒;随后糊粉层细胞中内含物增多,细胞壁增厚;在成熟的高粱颖果中糊粉层是一层具有正方状结构的细胞,胞质中有大量糊粉粒和圆球体。与糊粉粒相比,圆球体体积小而数量多。
花后3d,颖果维管束附近,有部分细胞较其它部位排列紧密,细胞较细长,以后由这些细胞发育成胚乳传递细胞;花后6d,胚乳传递细胞出现少量壁内突;花后7d,壁内突开始分化,细胞核明显,液泡增大,细胞质中分布大量的线粒体,内质网和高尔基体;之后壁内突增多增大;花后13d左右在胚乳基部可看到由3~4层的胚乳传递细胞组成的胚乳传递细胞带。在壁内突的狭缝中有大量线粒体分布;花后15d,胚乳传递细胞数量不再有明显的增加,壁内突继续增多,胚乳传递细胞进入功能期;花后20~23d,最外层的胚乳传递细胞因壁内突发达已看不到细胞核,只有在第二层以内的细胞中才能看到细胞核;花后25d左右,胚乳传递细胞壁内突收缩变形,细胞核解体,细胞进入衰亡期;花后33d,传递细胞壁内突收缩,细胞消亡。
胚乳表层细胞发育中结构的变化与其运送灌浆物质的功能相适应,胞质细胞器的活性与物质运输程度相适应,推测胚乳表层细胞在将母体的营养物质运输给内胚乳和胚的过程中起到重要的作用。
3.去叶对高粱胚乳表层细胞发育的影响:通过去除全部叶片限制有机物向颖果的运输量的方式来观察灌浆物质对胚乳表层细胞发育的影响。去叶处理的颖果在花后18d背部大维管束附近没有形成胚乳腔,与糊粉层相邻的珠心细胞退化也不明显,糊粉层细胞中小液泡植酸钙镁积累量很少,与糊粉层相邻的内胚乳细胞几乎没有蛋白质体形成,内胚乳细胞淀粉体的淀粉积累也不充实,胚乳传递细胞带结构不明显细胞层数少。这些特点都与正常发育的花后18d颖果有明显的区别,说明,正常高粱胚乳表层细胞的变化与灌浆物质的数量是有关系的。