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裸燕麦胚发育过程及其营养供给



全 文 :新 楠,董瑞峰,樊明寿. 裸燕麦胚发育过程及其营养供给[J]. 江苏农业科学,2013,41(6):93 - 96.
裸燕麦胚发育过程及其营养供给
新 楠1,董瑞峰2,樊明寿3
(1.天津农学院农学系,天津 300384; 2.天津市花苗木服务中心,天津 300300;
3.内蒙古农业大学农学院,内蒙古呼和浩特 010019)
摘要:以裸燕麦为研究对象,应用解剖学、组织化学方法和石蜡切片法对其胚和胚乳的发育全过程,以及营养供给
进行研究,为裸燕麦遗传育种和栽培措施提供理论依据。
关键词:燕麦;发育过程;胚;胚乳;营养供给
中图分类号: S512. 601 文献标志码: A 文章编号:1002 - 1302(2013)06 - 0093 - 03
收稿日期:2012 - 11 - 02
基金项目:教育部“春晖计划”(编号:Z2005 - 1 - 15004);内蒙古自
然科学基金(编号:200607010302)。
作者简介:新 楠(1977—),女,内蒙古赤峰人,硕士,实验师,主要从
事植物营养研究。E - mail:xinnan19771208@ eyou. com。
通信作者:樊明寿,教授,博士生导师,主要从事植物生理与营养研
究。E - mail:fmswh@ yahoo. com. cn。
燕麦(Avena sativa L. )又称玉麦、铃铛麦,是禾本科燕麦
属一年生草本植物,秆直立,高 40 ~ 150(200) cm,无毛。燕
麦分布在全世界五大洲 40 多个国家,年种植面积 250
万 hm2。燕麦分为有稃(颖)型和裸粒型 2 大类,世界各国以
有稃型为主[1 - 3]。我国以裸燕麦(Avena nuda L. )为主,习惯
上称莜麦,其产量占燕麦总产量的 90%以上,籽粒全部食用,
几乎不用作饲料。随着对燕麦营养、生理和保健功能的逐步
认识,我国及世界各国人民对燕麦食品的需求呈逐年上升趋
势,越来越多的糖尿病患者和心脑血管疾病患者把燕麦食品
作为一种重要的保健和营养膳食来源,迫切需要燕麦类食品
和保健品不断增加[2 - 4]。
目前,人们对水稻、小麦、大麦等禾本科作物的颖果发育过
程作了详细研究,而在燕麦颖果发育方面所做的工作还很少,
只有 20世纪 60、70年代 Avery等,以及 80年代我国的李扬汉、
屠骊珠等[5]做过初步的解剖工作,他们通过画图的方式大概介
绍了燕麦胚和胚乳的发育过程。本研究旨在通过对裸燕麦籽
粒发育全过程的观察研究,为燕麦遗传育种和栽培措施提供理
论依据,同时为其营养和保健价值的提高提供有益思路。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况
试验地设在内蒙古呼和浩特蔬菜研究所,为典型的温带
大陆性气候,年平均温度 8 ℃,无霜期 130 ~ 140 d。土壤为沙
壤土,肥力中等,pH值 7. 0 ~ 7. 5,具备灌溉条件。
1. 2 材料
供试燕麦品种为内农莜一号(中国内蒙古)、太丰(日本)。
1. 3 试验设计
试验于 2006—2007 年进行,小区面积为 50 m2 (10 m ×
5 m),3次重复。每小区种植 1个燕麦品种,常规管理,于开花
期挂牌标记长势一致、同一日开花的燕麦穗,一直标记到全田
开花结束,在花后前 15 d,每天取 1 次基部小穗籽粒,后 15 d
每 3 d取 1次,用 FAA固定液固定。用锋利刀片将麦粒仔细切
削到尽可能小,只留需要观察的关键部位进行固定,不可将整
个麦粒固定,否则,固定液不易渗透,浸蜡困难,切片时也较费
事。采用石蜡制片法制片,切片厚度 8 ~ 12 μm,高碘酸 -希夫
试剂(PAS) -铁矾苏木精法染色,其中,PAS 反应可将特异多
糖染成红色。Nikon TE -2000U显微镜下观察并照相。
2 结果与分析
2. 1 原胚期
花后 1 ~ 2 d左右,合子进行第一次有丝分裂,为横分裂,
形成二细胞原胚,上部为顶细胞,下部为基细胞,形成的顶细
胞和基细胞体积基本相等,细胞质浓,核大(图 1);接着,基细
胞纵分裂,分裂面与第一次分裂形成一定的角度,形成 2 个斜
向排列的细胞(图 2)。在花后 2 ~ 3 d 左右,顶细胞进行二次
分裂,形成一个四细胞原胚(图 3);随着胚的不断增长,胚囊
两侧生长速度不一致,反足细胞由原来的合点位置变为居于
胚囊中部胎座一侧(图 4)。花后 4 ~ 5 d,四分体经过几次分
裂后,形成较多细胞的棒形胚(图 5)。从发育过程看,基细胞
中靠近合点端的子细胞参与胚体的形成,靠近珠孔端的子细
胞发育成胚柄,胚柄与胚本体两者粗细相似。花后 6 ~ 7 d,
形成椭圆形胚,具有胚柄(图 6)。随着细胞分裂、原胚体积增
大,细胞增多,形成梨形原胚。胚周围出现空隙以及消亡或挤
压破毁的胚乳细胞的残迹(图 7)。
—39—江苏农业科学 2013 年第 41 卷第 6 期
DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2013.06.114
2. 2 胚器官分化期
花后 7 ~ 8 d,胚已进入分化期,在远离胎座的一侧,胚体
的上中部出现了细胞核大、细胞质浓的器官形成区(图 8)。
原胚上部发生子叶不均等分化,胚体一侧出现凹陷,形成胚芽
鞘原基;然后生长点下部的细胞继续进行不等速的分裂,在生
长点下部又形成凹陷,将生长点与胚芽鞘的下半部分分开,使
胚形成 3 个区域,上部将分化为盾片,中部为胚的各基本器
官,下部为胚根和盾片的下部,此时,胚柄仍然明显存在(图
9)。开花后 9 ~ 10 d,盾片与胚芽鞘分开,盾片迅速生长,而
胚芽鞘则向下生长将生长点包围,此时,生长点已分化出第一
个叶原基,胚柄消失(图 10)。开花后 10 ~ 11 d,胚的第二叶
原基形成;胚芽鞘已长成封闭的鞘状,茎的生长锥明显,盾片
比胚芽 -胚根轴(plumule - radicleaxis)长很多;胚根明显,外
有胚根鞘,且分化出明显的外子叶(图 11)。开花后 12 ~
13 d,胚的第三叶原基形成(图 12),盾片纵向深内陷,在胚根
的上方已产生第 1 条不定根(图 13)。开花后 14 ~ 15 d,胚的
第四叶原基形成(图 14),此时胚的各基本器官已分化完毕,
但并未成熟。
—49— 江苏农业科学 2013 年第 41 卷第 6 期
2. 3 胚成熟期
花后 15 ~ 25 d,胚已全部成熟。此时,整个胚由两大部分
构成:一是胚轴系统,包括胚芽、胚轴及胚根;二是胚套,由盾
片、外子叶及胚根鞘连成的套状体组成。胚轴系统被包裹在胚
套中,它长在盾片上,盾片的维管束与胚轴系统的维管束相连,
胚套的主要功能在于保护胚轴系统以及贮藏和吸收营养物质。
2. 4 营养供给
燕麦合子分裂初期,其合子周围存在少量淀粉粒,它可能
是燕麦胚发育最初的营养来源。燕麦反足细胞在籽粒发育初
期迅速分化,在胚囊中占很大面积,它能从珠心吸取营养物质
供胚和胚乳的发育。经切片观察,反足细胞解体之后,燕麦胚
逐渐发育为棒状原胚,靠近珠孔端的细胞发育成胚柄,此时,
胚发育的营养由胚柄传递。胚柄消失之后,胚分化发育所需
养分是由胚乳细胞提供的,胚由表皮细胞向周围胚乳细胞吸
收养分,这些胚乳细胞把养分转移给盾片细胞后也逐渐消亡,
从胚发育不同阶段的切片上,可见到胚组织周围有数层退化
消亡的细胞,这些细胞没有物质贮藏,形态已退化,仅留下压
扁的细胞壁。
3 小结与讨论
通过对裸燕麦颖果发育过程的研究,发现裸燕麦种子发
育过程的形态变化具有禾本科植物的典型特征,胚胎发育为
禾本型,可将其发育过程分为 3 个时期:原胚期、胚器官分化
期和胚成熟期。裸燕麦具体发育过程为:花后 1 ~ 2 d,合子第
一次有丝分裂,形成二细胞原胚;花后 2 ~ 3 d,形成四细胞原
胚;花后 4 ~ 7 d,胚细胞不断分裂,分别经过棒形胚期、椭圆形
原胚期、梨型原胚期,此期间胚乳达细胞化期;花后 7 ~ 8 d,胚
已进入分化期;花后 9 ~ 10 d,盾片与胚芽鞘分开,且分化出第
一叶原基;花后 10 ~ 11 d,第二叶原基形成,花后 12 ~ 13 d第
—59—江苏农业科学 2013 年第 41 卷第 6 期
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三叶原基形成,花后 14 ~ 15 d 第四叶原基形成,此时胚的各
基本器官已分化完毕,淀粉胚乳细胞核、细胞壁逐渐解体;花
后 15 ~ 25 d,为胚成熟期。
在燕麦合子分裂初期,其合子周围存在少量淀粉粒,它可
能是燕麦胚发育最初的营养来源[5 - 8]。另外,燕麦反足细胞
在籽粒发育初期迅速分化,在胚囊中占很大面积,它的分化解
体情况与小麦和水稻的情况基本相同,这与屠骊珠等研究认
为反足细胞能从珠心吸取营养物质供胚和胚乳发育的观
点[5]相一致。裸燕麦胚柄的发育与其他禾本科作物有所不
同,它出现的时间很短,消失较早,在胚柄消失之后,其胚分化
发育所需养分可能都是由胚乳细胞提供的。
参考文献:
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朱丽梅,崔群香,蔡元琴,等. 不同茄子品种田间病害调查及其抗病性鉴定[J]. 江苏农业科学,2013,41(6):96 - 98.
不同茄子品种田间病害调查及其抗病性鉴定
朱丽梅,崔群香,蔡元琴,郭迎迎
(金陵科技学院园艺学院,江苏南京 211169)
摘要:在温室自然发病条件下,调查了 51 个茄子品种的病害发生情况,并鉴定了其对成株期主要病害的抗性。结
果表明,茄子田间主要病害有早疫病、灰霉病、白粉病,其中早疫病发生最重,并呈暴发性趋势;其次为灰霉病;白粉病
发生最轻。对早疫病高抗的茄子品种主要包括牛角茄、香蕉茄、乐山早茄、五叶茄、东阳红茄等 15 个品种,中抗品种包
括紫长茄、六叶茄、大笨茄等 21 个品种,中感品种包括大叶白花、一口茄、南充墨茄等 11 个品种,高感品种包括茄杂 2
号、京茄 A号。
关键词:茄子;早疫病;灰霉病;白粉病;抗病性;鉴定
中图分类号: S641. 103. 4 文献标志码: A 文章编号:1002 - 1302(2013)06 - 0096 - 03
收稿日期:2012 - 11 - 09
基金项目:江苏省农业科技自主创新资金[编号:CX(10)104];江苏
省南京市农业委员会推广项目(编号:20121D47);金陵科技学院
博士基金(编号:40610045)。
作者简介:朱丽梅(1972—),女,甘肃酒泉人,博士,副教授,从事园艺
病虫害防治教学与科研工作。E - mail:91070316@ qq. com。
茄子是一种被广泛种植的高效益经济作物。随着茄子种
植面积逐年增加,茄子病害也呈明显上升趋势,并且常表现出
多种病害同时发生或交替出现,危害严重,防治困难。茄子病
害已成为制约茄子栽培的关键因素[1 - 3]。选育和利用抗病茄
子品种是一种经济、有效、安全的防病措施,鉴定不同茄子品
种的抗病性有助于更好地利用现有茄子品种,对筛选抗源材
料、选育抗病品种具有重要意义[4 - 12]。本研究采用自然病圃
法对 51 个茄子品种进行了田间抗病性评价,筛选出抗性材
料,以期为合理布局抗性品种、寻找抗病基因、选育抗病品种
以及探索抗病机制奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 材料
供试茄子品种共 51 种,分别为牛角茄、香蕉茄、紫长茄、
六叶茄、大叶白花、南充墨茄、一口茄、茄子、黑长茄、朗格、TG
黑美女、新长畸、辽茄 4 号、大笨茄等。
2010 年在金陵科技学院园艺站温室试验田内进行茄子
病害普查以及品种鉴定试验。按随机区组设计试验,1 个品
种 1 个小区,小区面积 10 m2,种植茄子 40 株,按常规栽培管
理,及时浇灌和施肥,整个生育期不施任何杀菌剂,自然发病。
1. 2 田间病害发生情况调查
采用棋盘式 10 点取样法进行茄子病害调查取样,根据植
株具体情况随机调查,并根据病害表现症状确定病害种类
(现场未能确定的病害带回实验室另行分析)。采用目测法
确定已知病害的病级值,具体方法为每个点调查 1 株,每株自
下向上调查 15 张叶片,按病害分级标准记载病情级数,调查
标准见表 1。每隔 3 d调查 1 次,连续调查 3 次,根据 3 次调
查结果计算平均病情指数。病情指数计算公式如下:
病情指数 =∑(各级病叶数 ×各级代表值)调查总叶数 ×最高级代表值
× 100
1. 3 田间抗病性鉴定
1. 3. 1 鉴定时间 茄子成株期为播后 90 ~ 100 d,温室温度
控制在15 ~ 20 ℃,湿度大于80%,该环境条件比较适合早疫
—69— 江苏农业科学 2013 年第 41 卷第 6 期