荔枝花性分化雄蕊发育过程的细胞化学和超微结构研究

论文摘要

本论文以元红荔枝（Litchi chinensis Sonn.）为研究材料，系统研究了荔枝花性分化过程中雄蕊败育的细胞化学和超微结构变化。主要实验结果如下：1荔枝雄蕊发育过程的扫描电镜观察应用扫描电镜方法，以荔枝雄蕊为研究材料，对其败育过程进行了系统观察。研究结果表明，减数分裂期和小孢子发育期部分雌花花药表层细胞破裂，导致了败育。雌花花药表层细胞在小孢子发育早期呈棱锥形，也可能是部分雌花花药败育的一个原因。2荔枝雄蕊发育的组织化学和细胞显微结构研究应用透射电镜技术制样，用超薄切片机制备半薄切片，分别用PAS反应、苏丹黑B和甲苯胺蓝染色显示多糖、脂肪和细胞结构，对荔枝雄蕊败育进行了组织化学和细胞显微结构研究。研究发现，败育花药的花丝内未见淀粉粒和脂肪颗粒，正常发育的雄蕊花丝内可见大量淀粉粒和脂肪颗粒；小孢子发育期，败育花药绒毡层细胞和小孢子内未见淀粉粒。这表明荔枝雌花雄蕊的败育与营养积累不足有关。在小孢子母细胞和小孢子发育时期，雌花花药绒毡层没有雄花花药发达。绒毡层细胞发育异常也是小孢子败育的一个重要原因。3荔枝雄蕊发育过程的细胞超微结构研究应用透射电镜技术，对荔枝雄蕊败育进行了超微水平的研究。研究发现，一部分雌花花药，绒毡层细胞在造孢细胞时期即解体，造孢细胞营养供给不足，导致败育；一部分雌花花药，在造孢细胞时期发育正常，在小孢子母细胞时期绒毡层细胞不呈分泌状态，小孢子形成期和发育期，绒毡层细胞内容物杂乱释出。绒毡层发育异常，导致了雌花花药的败育。另外，造孢细胞时期雌花花药药隔组织维管不如雄花花药发达，阻碍养分的运送。小孢子形成时期，雌花花药内壁细胞解体，花药表层凹陷，花粉囊发展空间受阻；而雄花花药内壁细胞出现带状加厚，对花粉囊起支持作用。4荔枝花性分化雄蕊发育过程的多胺研究应用高效液相色谱技术，对荔枝花性分化雄蕊败育过程中多胺含量变化进行了研究。研究表明，雄花雄蕊中Put的含量明显高于雌花雄蕊、雌花雌蕊和雄花雌蕊；Spd和Spm的含量明显低于雌花雌蕊，略低于雄花雌蕊和雌花雄蕊。雌花雌蕊中Spd和Spm的含量明显高于雄花雄蕊。可见，在荔枝花性分化过程中，Put有促雄作用，Spd和Spm有促雌作用。雌花雄蕊发育过程中由于Put含量少而导致败育。5荔枝花性分化雄蕊发育过程ATP酶活性的研究应用透射电镜技术，以荔枝雄蕊为研究材料，经ATP酶孵育液孵育后，制备超薄切片，染色后进行观察。研究发现，小孢子发育期败育的雌花花药，小孢子和绒毡层细胞内未见ATP酶磷酸铅沉淀，而雄花花药在这一时期小孢子和绒毡层内可见ATP酶磷酸铅沉淀。这表明雌花花药在这一时期的能量供应不足。雌花花药可能由于能量供应不足导致其在小孢子发育期败育。6荔枝花性分化雄蕊发育过程钙离子的研究应用透射电镜技术，以荔枝雄蕊为研究材料，经焦锑酸钾固定液固定，制各超薄切片，染色后进行观察。研究表明，小孢子母细胞时期败育的雌花花药中，小孢子母细胞中积累了较多的Ca2+颗粒，可能是减数分裂不正常的原因。小孢子发育时期败育的雌花花药中，绒毡层细胞细胞核和细胞质中可见钙颗粒；雄花花药这一时期绒毡层细胞内未见钙颗粒。可见，小孢子发育时期，雌花花药绒毡层细胞内沉积钙颗粒，导致其败育。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 高等植物性别分化研究进展
• 1.1.1 环境因素对植物性别的影响
• 1.1.2 内源激素对植物性别分化的影响
• 1.1.3 多胺对植物性别的影响
• 1.1.4 特定大分子标记物对植物性别分化的作用
• 1.1.5 基因与植物性别分化
• 1.1.6 植物雌雄花的发育过程
• 1.2 高等植物的雄性不育研究进展
• 1.2.1 雄性不育的细胞学研究
• 1.2.2 ATP酶在植物雄性不育中的作用
• 2+在植物雄性不育中的作用'>1.2.3 CA²⁺在植物雄性不育中的作用
• 1.3 荔枝性别分化的研究进展
• 1.3.1 荔枝性别分化过程
• 1.3.2 环境因素对荔枝花芽分化的影响
• 1.3.3 营养物质
• 1.3.4 内源激素对荔枝花芽性别分化的影响
• 1.3.5 多胺对荔枝性别分化的作用
• 1.3.6 遗传物质对荔枝性别分化的作用
• 1.4 展望
• 1.5 本研究的意义
• 2 荔枝花性分化雄蕊发育的扫描电镜观察
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 仪器和方法
• 2.2 研究结果与分析
• 2.2.1 小孢子母细胞减数分裂期
• 2.2.2 小孢子发育期
• 2.2.3 小孢子成熟期
• 2.3 讨论
• 3 荔枝花性分化雄蕊发育的组织化学和显微结构研究
• 3.1 材料
• 3.2 仪器和方法
• 3.2.1 PAS反应
• 3.2.2 苏丹黑反应
• 3.2.3 硼砂甲苯胺蓝染色法
• 3.3 观察和拍照
• 3.4 研究结果与分析
• 3.4.1 小孢子母细胞时期
• 3.4.2 小孢子母细胞减数分裂期至四分体时期
• 3.4.3 小孢子发育期
• 3.4.4 小孢子成熟期
• 3.5 讨论
• 4 荔枝花性分化雄蕊发育的多胺研究
• 4.1 材料
• 4.2 仪器和方法
• 4.3 研究结果与分析
• 4.4 讨论
• 5 荔枝花性分化雄蕊发育的超微结构研究
• 5.1 材料
• 5.2 仪器和方法
• 5.3 研究结果与分析
• 5.3.1 雄花花药发育过程中的超微结构变化
• 5.3.2 雌花花药发育过程中的超微结构变化
• 5.4 讨论
• 6 荔枝花性分化雄蕊发育的ATP酶研究
• 6.1 材料
• 6.2 仪器和方法
• 6.3 对照样品的处理
• 6.4 研究结果与分析
• 6.4.1 雄花花药发育过程中的ATP酶活性变化
• 6.4.2 雌花花药发育过程中的ATP酶活性变化
• 6.5 讨论
• 7 荔枝花性分化雄蕊发育的钙离子研究
• 7.1 材料
• 7.2 仪器和方法
• 7.3 对照切片的处理
• 7.4 研究结果与分析
• 7.4.1 雄花花药发育过程中的钙离子变化
• 7.4.2 雌花花药发育过程中的钙离子变化
• 7.5 讨论
• 8 结论
• 8.1 荔枝花性分化雄蕊败育的细胞学研究
• 8.1.1 荔枝花药小孢子的败育特征
• 8.1.2 荔枝花药表层细胞败育特征
• 8.1.3 荔枝花药内壁细胞败育特征
• 8.1.4 荔枝花药绒毡层细胞败育特征
• 8.1.5 荔枝花药药隔维管组织败育特征
• 8.2 荔枝花性分化雄蕊败育的组织化学研究
• 8.3 荔枝花性分化雄蕊败育多胺的研究
• 8.4 荔枝花性分化雄蕊败育ATP酶的研究
• 8.5 荔枝花性分化雄蕊败育钙离子的研究
• 缩写词
• 图版
• 图版说明
• 参考文献
• 致谢