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水稻花药发育的细胞形态学精细分期

花匠小妙招
2024-11-10 00:08

2011年5月重庆师范大学学报(自然科学版)May2011第28卷第3期JournalofChongqingNormalUniversity(NaturalScience)Vo.l28No.3

DOI:CNKI:501165/N.20110516.1013.183水稻花药发育的细胞形态学精细分期*李贵节(重庆教育学院生物与化学工程系,重庆400067)摘要:本研究通过观察籼型杂交水稻川优9527的花粉和药室壁的发育,对幼穗花药从雄蕊原基形成至花粉成熟的全过程进行了分期。选用不同发育时期的水稻幼穗(长度约1.0~10.0mm),以石蜡切片技术分别制作其花药装片,置于光学显微镜(NikonDSRi1U2)下观察并拍照。根据细胞及组织形态特征的显著变化,将花药的发育进程精细划分为:孢原细胞期、二层药室壁期、三层药室壁期、花粉母细胞形成期(以上4期对应小孢子母细胞形成期)、花粉母细胞减数分裂初期、花粉母细胞减数分裂中期、花粉母细胞二分体时期、花粉母细胞四分体时期(以上4期对应小孢子母细胞减数分裂期)、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二胞花粉时期、成熟花粉时期等13个阶段。关键词:水稻;川优9527;花药;发育分期;花粉母细胞;药室壁中图分类号:Q944.42文献标识码:A文章编号:16726693(2011)03005604水稻是世界上最重要的粮食作物之一,也是单子叶植物发育研究的模式植物[1]。花的发育是显花植物生殖生长期最明显的特征,花药的形成过程则是植物的重要遗传特征之一。花药结构简单,易于离体操作,是研究细胞分化和器官发育较为理想的材料[2]。花药发育是个复杂的过程,涉及到一系列相关基因的顺序表达以及相应的细胞进程,比如减数分裂、有丝分裂、花药壁的形成、绒毡层细胞的发育等等。丁颖等人曾将水稻的幼穗发育划分成8个时期[3],该经典划分方法一直被广泛采用,为育种研究提供了极大的方便。川优9527籼型杂交水稻作为一种适宜在重庆、云南、贵州等中低海拔籼稻区、四川平坝丘陵稻区和陕西南部稻区的稻瘟病轻发区种植的一季中稻,具有熟期适中、产量高、米质优等优点[4]。本研究根据花药细胞的发生形态学观察结果,对川优9527的花药发育进程进行较精细的阶段性划分,旨在为该水稻品系的抽穗开花期田间管理以及雄性不育研究提供理论依据和参考辅助。1材料与方法选用籼型三系杂交水稻川优9527,从幼穗发育进入雌雄蕊原基形成期开始至开花为止进行取样,根据小穗长度选择处于不同发育期的小穗进行固定[5]。FAA固定液处理16h后,以50%、50%、70%、80%、95%、100%乙醇进行梯度脱水,每级30min。采用1/4二甲苯3/4乙醇、1/2二甲苯1/2乙醇、3/4二甲苯1/4乙醇(饱和番红)依次渗透,每级30min;90%二甲苯10%氯仿连续3次,每次60min。浸蜡分为两个阶段:首先用1/2ParaplastPlus(Sigma)1/2二甲苯/氯仿(90%10%)处理30min;然后用ParaplastPlus处理过夜。用ParaplastRegular(Sigma)包埋,放置2h。按8m厚度切片,42展片10min后,置50恒温箱烤片24h以上。脱蜡、染色、脱水各操作依次如下:100%二甲苯处理两次,分别为20、15min;1/2二甲苯1/2乙醇处理5min,100%乙醇处理两次,各2min,95%、85%、70%和50%乙醇处理各1次,均为1min;蒸馏水处理1min;甲苯胺蓝染色3~5h;70%、85%、95%和100%乙醇处理各1次,均为30s;100%乙醇处理1min;二甲苯处理两次,分别为3、10~30min。将标本封片后即在NikonDSRi1U2数码显微成像系统下观察及拍照。2结果与讨论花药发育全程如图1所示。发育初期,表皮层(Epidermis,Ep)内包含一群薄壁组织细胞。横切观察时可见花药表层下的不规则细胞,内含浓厚的胞质和明显的核,此即孢原细胞(Archosporialcells,ACs)。孢原细胞径向分裂为内外两层,外层细胞称

*收稿日期:20110225修回日期:20110322网络出版时间:20110516101300作者简介:李贵节,助教,硕士,研究方向为食品科学。