文冠果雄花雌蕊选择性败育的细胞生物学观察

论文摘要

文冠果(Xanthoceras sorbifolia Bunge.)是我国北方特有的木本油料植物及重要的生物质能源植物之一,为北方优良的抗旱耐寒造林先锋树种。文冠果两性花和雄花同株,其中雄花雄蕊发育正常,而雌蕊在雄花的性别决定过程中发生选择性败育。为全面认识雄花性别决定过程中,雌蕊发生选择性败育的具体时期及败育特征、机制,本文在原有工作的基础上,以文冠果不同发育时期的雌蕊为材料,从细胞学和组织化学角度对其雄花雌蕊的选择性败育过程进行比较观察研究。确定了败育时期,并初步探讨了文冠果雄花在性别决定过程中,雌性器官选择性败育的机制,不仅为研究文冠果雌蕊败育的分子机理提供了采样时间的外观形态依据,还为进一步在生物大分子水平上研究雌蕊败育机理奠定了解剖结构上的理论基础。首先,结合外部测量和系列石蜡制片,在组织细胞水平上,对文冠果雌蕊选择性败育的雄花和同期雌蕊正常发育的两性花进行对比研究,确定雄花雌蕊的选择性败育发生于大孢子母细胞减数分裂Ⅰ的双线期。并随着败育的一步步发生,雌蕊的胎座部位、心皮隔膜及子房璧的薄壁细胞出现不同程度的液泡化现象,结构破坏。另外,通过组织化学染色,观察正常及败育雌蕊的细胞发育过程中淀粉粒及蛋白质的动态变化,结果发现随着雌蕊败育的发生,雄花的雌蕊组织中无淀粉粒出现且蛋白含量逐渐下降,推测营养不足是影响雌蕊败育的重要原因之一,并且为研究败育相关的特异蛋白提供了理论基础。其次,在确定败育时期的基础上,利用电子显微技术,在亚细胞水平上分析雌蕊败育细胞的结构特征以及与细胞程序性死亡的关系。从超微结构来看,文冠果雄花雌蕊败育前夕和败育的胚珠细胞中均出现核仁分解、染色质凝集并边缘化现象,属于典型的细胞程序性死亡。而且,液泡和线粒体等细胞器以及各种膜结构也发生破坏,细胞分解凋亡导致胚珠败育。另外,雌蕊败育的珠心细胞壁异常加厚,胞间连丝不明显,可能阻碍了营养物质向大孢子母细胞的转运和调控信息的传递。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 胚珠败育与雌性不育
• 1.1.1 植物雌性不育的主要表现
• 1.1.2 胚珠败育原因
• 1.1.2.1 胚珠败育的内部因素
• 1.1.2.2 胚珠败育的外部因素
• 1.2 性别分化与单性花的形成
• 1.2.1 性别分化过程中特异蛋白质的研究
• 1.2.2 单性花的败育时期
• 1.3 细胞分裂周期与雌性不育
• 1.3.1 植物细胞分裂调控因子研究
• 1.3.1.1 植物细胞分裂G1/S期调控因子
• 1.3.1.2 植物细胞分裂G2/M期调控因子
• 1.3.2 植物减数分裂异常导致雌性不育
• 1.3.2.1 减数分裂发生异常的时期
• 1.3.2.2 减数分裂异常相关的基因及突变体
• 1.3.2.3 减数分裂异常相关的特异蛋白质
• 1.3.3 植物细胞周期的检测方法
• 1.4 细胞凋亡与雌性不育
• 1.4.1 凋亡细胞的特征及诱导因素
• 1.4.2 细胞凋亡引起胚珠败育
• 1.4.3 雌蕊败育细胞凋亡的超微结构特征
• 1.5 本文的研究内容和意义
• 2 文冠果雌蕊选择性败育时期的确定及组织细胞特征的观察
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.1.2.1 雄花和两性花的花蕾及子房发育外部形态测量
• 2.1.2.2 雄花和两性花雌蕊组织切片及显微结构观察
• 2.1.2.3 雄花和两性花雌蕊的组织化学染色观察
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 文冠果花蕾大小和子房大小相关性
• 2.2.2 文冠果雌蕊选择性败育时期及解剖结构特征
• 2.2.2.1 文冠果雌蕊败育前雄花雌蕊和两性花雌蕊的发育情况
• 2.2.2.2 文冠果雄花性别决定过程中雌蕊选择性败育过程及同期的两性花胚珠正常发育过程比较
• 2.2.3 淀粉粒的动态分布差异
• 2.2.4 蛋白质的含量差异
• 2.3 讨论
• 2.3.1 文冠果雄花雌蕊选择性败育时期的确定
• 2.3.2 文冠果雄花雌蕊选择性败育过程中组织细胞的结构特征
• 2.3.3 营养物质的缺乏对雌蕊败育的影响
• 2.3.4 特异蛋白质与雌蕊败育的相关性
• 3 文冠果雄花雌蕊选择性败育特征的超微结构观察
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 文冠果雌蕊珠心细胞中细胞核的差异变化
• 3.2.2 文冠果雌蕊珠心细胞中线粒体、液泡等细胞器的差异变化
• 3.2.3 文冠果雄花雌蕊珠心细胞中膜结构及细胞壁的差异变化
• 3.3 讨论
• 4 结论与展望
• 图版
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢