全 文 ：第 2 3卷 第 l期
中 国 种 堂 ( c辑 )
S C I EN C E IN CH N I A( Sr e i e s C )2 0 0 2 年 2 月
蓝猪耳受精过程中中央细胞和初生胚乳细胞中
微丝骨架的组装和细胞核的迁移 *
袁 明①② 傅 缨①③十 王 凤② 黄炳权① 徐是雄① *
P K
.
H ep lr e④
(①香港大学植物学系 , 香港 ; ②中国农业大学生物学院植物生理生化实验室 , 北京 10 0 09 ;4 ③武汉大学发育生物学
研究中心生命科学学院 , 武汉 4 3 0 0 72 : ④D e p a rt m e n t o f B i o l o g y , U n i v e r s i t y o f M a s s a c hu s e t t s , A m b e r s t ,
M A 0 10 0 3
,
U S A )
摘要 通过对蓝猪耳 (oT er in a fo u nr i er i) 活体胚囊的研究, 发现中央细胞和初生胚乳细
胞中的微丝骨架在细胞核迁移时发生了显著的变化 . 授粉前 , 微丝在中央细胞的周质
位置呈现短束状随机分布 . 开花两天后 , 它们 组装成截然不 同的微丝 网络 , 在这个 阶
段 , 次生核位于中央细胞中央位置并与短束状的微丝列阵相联系 . 在授粉发生后不久 ,
分布在珠孔端的微丝发生片断化 , 此时次生核与卵器相邻 . 受精后 , 初生胚乳细胞核从
卵细胞处移开 , 在初生胚乳细胞 中微丝又重组形成清晰的网络结构 . 用 l at r u nc ul in A
(L A T
一
A )和细胞松弛素 (B cy t oc ha l as in B , C )B 破坏微丝骨架 , 得到的试验结果说明 , 微丝
参与了中央细胞中的细胞核迁移运动 . 数据也表明, 在受精过程中, 微丝骨架的动力学
特性在中央细胞和初生胚乳细胞的胞质重组中起重要作用 .
关键词 微丝 胚囊 中央细胞 蓝猪耳 (oT re n ia of ur in er i L )
开花植物的双受精过程包括精 、 卵细胞的融合 , 胚的发生 , 以及另一个精细胞与中央细胞
的融合导致胚乳的发生 . 在大多数植物种类中 , 雄配子和中央细胞之间发生的配子融合过程
中包含着一系列的细胞学和形态学上的变化 , 其 中包括极核融合形成次生核 , 极核 (或次生核 )
向中央细胞珠孔端的迁移和细胞极性的改变 . 在受精作用发生后 , 胚乳细胞核向胚乳细胞合
点端的迁移和珠孔细胞壁的重建随之产生 [ ’ ,2] . 尽管这些胚乳细胞发育的早期事件极其重要 ,
但是对它的调控机制还 了解甚少 .
在极核融合和精细胞与 中央细胞发生配子融合过程 中 , 中央细胞的细胞核会发生迁移 .
极核的融合过程中或者由合点端的细胞核向珠孔端的细胞核迁移 l3] , 或者由珠孔端和合点端
的细胞核同时向中央细胞的中央位置迁移 4[] . 授粉作用可以加速次生核向中央细胞的珠孔端
迁移 , 为配子融合做准备 5l[ . 在受精过程 中中央细胞建立极性 , 这可以从细胞核 、 细胞质和细
胞器在胚囊珠孔一端定位的极性分布上得以证明 . 中央细胞甚至在被分离出来后仍然保持着
20 0 1
一
0 8
一
27 收稿 , 2 0 0一 12 一 0 6 收修改稿
* 香港研究基金 R G C , 香港大学 C R C 瓜 美国 N S F (批准号 : M C B 一 9 6 0一0 8 7 ) , 闰家杰出青年科学基金 (批准 号: 39 6 2 5 0 0 3 )
和国家重点基础研究规划以七准号 G 19 9 9引 17 01 )资助项 目
* * 联 系人 , E 一 m a i l : b o t a n g y a @ h k u e e 上k u 五 k
十并列第一作者
中 国 科 学 (C 辑 ) 第 3 2卷
它的极性 1] 6 .两个极核 中的一个或是次生核与一个精细胞融合 , 形成初生胚乳细胞核 . 受精作
用发生后 , 胚乳细胞核离开卵器 5[, 7] , 这个过程还包括细胞质 的重组和胞质分区的重新定位 18J .
这些行为不仅被雌 、 雄配子的相互作用所促进 , 而且还需要细胞骨架的参与 3[,4 } .
细胞骨架 , 尤其是微丝 一肌球蛋白系统参与细胞器和雄性生殖单位在花粉管中的运输 〔9一 ’ 2 1,
而我们对细胞骨架在受精过程 中的行为和功能却了解很少 [ ’ 3一 , 5 ]. 较早的研究结果 已经说明了
胚囊 中微丝骨架的重组与受精过程的一系列事件同时发生 , 包括花粉管的接收 、 雄配子的迁移
以及它们与靶细胞的融合等 1’ 4 一 , 7 } .
通过传统的乙醛固定方法研究微丝在胚囊中定位的有关报道很少 l ’ 3 , ’ 4 , ’ 8一20j , 这是因为在
技术上很难保存和观察到胚囊 中的细胞骨架 , 此外 , 乙醛 固定会导致受精过程 中的细胞在形
态上发生显著改变 , 从而难以保证其真实性 12 ’ 1. 利用显微注射荧光标记的鬼笔肤技术可以避
免这些问题 , 并且已经成功地用于标记和观察活体植物细胞的微丝骨架 12 一251 . 我们将 lA e xa
4 8 8
一鬼笔肤显微注射蓝猪耳 ( oT er in a fo ur in o ir L . )中央细胞的试验结果做 了报道 : 在开花后 , 微
丝会组装成清晰的网络结构分布在中央细胞的周质 ; 授粉后 , 中央细胞珠孔端的微丝会发生
片断化 l ’ “ ] , 另外还报道 了在 中央细胞的次生核周围有笼状的微丝结构围绕 . 这些结果使我们
对研究微丝骨架在核迁移过程中所起的作用产生兴趣 .
本研究 中 , 我们详细地调查 了受精过程中中央细胞内微丝骨架的重组过程 , 特别是微丝
骨架参与核迁移过程时的情况 , 主要围绕以下几个问题展开研究 : ( i ) 中央细胞中微丝骨架
是如何变化的 ? ( 1 ) 受精过程 中 , 中央细胞的细胞骨架的作用是什么 ? ( i ) 次生核的迁移是
否依赖于微丝或微管进行 ?
为了回答这些问题 , 我们调查了在蓝猪耳 的胚囊 中 , 中央细胞和初生胚乳细胞在受精过
程中和受精后微丝的组装和次生核的行为 . 另外 , 还使用 了微丝和微管的抑制药物来证明微
丝和微管骨架在中央细胞和初生胚乳细胞中核迁移过程 中的作用 . 结果显示 , 中央细胞中微
丝骨架的排列在受精过程中发生了明显的变化 , 对胞质的重组和核迁移也有作用 . 这些发现
与早期在 白花丹 (lP “ m b ag o) 、 烟草 (iN co t ian a) 和玉米的研究报道中提出的结果一致 , 即中央细
胞中微丝骨架通过促进次生核的迁移和胞质极性的形成而活跃地参与受精过程 .
1 材料与方法
L l 材料
蓝猪耳在生长箱 ( C o n v i r o n , CM P 3 2 4 4 C o n t r o l l e d E n v i r o n m a t s LT D )中以 z 6 h光照 / s h黑暗 ,
50 %湿度 , 25 ℃温度条件培养 . 采摘处于不同时期的花作为试验材料 , 例如开花前 , 开花当天 ,
开花后 l d , 开花后 Z d 和授粉后几个小时的花 , 授粉是在开花 Z d 后用新鲜的花粉进行人工授
粉 , 在授粉后 5一 17 h 采花 .
L Z 胚囊显微注射
子房切开后立即用一薄层 1%的低熔点琼脂糖 ( ty eP Vl , is g m a) 固定在载玻片上 . 琼脂糖用
培养子房的培养液配制 , 培养液成分为 5 m m o l /L H E p E S , 1 mm o l /L K e l , 1 m m o lz L M g e l Z , 0 . 1
m m o l /L C a C 12
,
3% s u e r o s e
,
p H 7
.
0
. 材料再用一滴惰性 油 (Vo l t a l e f p C T F E 0 11, yT p e 一0 5 ,
lA ot hc
e m
,
U )K 覆盖防止变干 . 显微注射用的玻璃针用直径 1 . 0 m m 硼硅酸盐玻璃毛细管在
N a r i s h i g e p B
一
7 拉制器上拉制 .
试验包括一系列的显微注射 , 试验材料为上述不同时期花 中的胚囊 . 注射 lA ex a 4 8 8一鬼笔
第 l期 袁 明等 :蓝猪耳受精过程中中央细胞和初生胚乳细胞中微丝骨架的组装和细胞核的迁移 5 1
肤或共注射 A la e x 4 8 8一鬼笔肤和碘化丙陡 (p r叩记i nm io di e d, PI )来标记中央细胞 中的微丝和细
胞核 , 发红色荧光的 IP 已被 K r a n z 等人 l6] 证明可以特异标记细胞核仁 . 注射罗丹明标记的微
管蛋 白可以显示细胞中的微管结构 .
标记微丝的注射液配制方法 : 取 5 林L 用 甲醇溶解的 lA e xa 4 8 8 一鬼笔肤母液 (6 . 6 林m ol / )L ,
使其 自然蒸发去甲醇后重悬浮于适当体积的注射缓冲液 ( 10 m m of 几 K cl , 2 m m o l/ L H E P E S ,
p H 7
.
0) 中 , 终浓度为 4 林m ol 几 lA xe a 4 8 8一鬼笔肚 . 配制共注射溶液方法 : 向注射液中另加人 1
m g /m L p l 母液 , 使终浓度为 4 林m o l /L A l e x a 4 8 8 一鬼笔肚和 2 0 林g /m L p l . 注射液在室温下 13 0 0 0
r/ m in 离心 巧 m in , 然后装人注射用的针中 , 具体方法见文献 [23 ] .
标记微管的注射液配制方法 : 将购买的浓度为 10 m g/ m L 罗丹明 一微管蛋白用注射缓冲液
( 2 0 m m
o l / L g lu t a m i e a e i d
,
2 m m o l /L M g C 12
, 用 K O H 调至 p H 6 . 9 )稀释成终浓度为 1 . 5 m g /m L ,
注射方法同上 .
显微注射试验用倒置显微镜 (L e i e a D M I R B )观察 . 注射系统为 N a r i s h i g e M N 一 1 8 8 三维操
纵器控制 . 注射液的体积约为细胞体积的 1% , 从胚囊的侧面注人中央细胞中 , 每一发育阶段
的胚珠注射 10 ~2 0 个中央细胞 , 注射后的胚囊用激光共聚焦扫描显微镜观察 , 同时采集透射光
和荧光图像 .
L 3 用微丝 、 微管解聚药物处理试验
用开花后 Z d 的花进行人工授粉 , 3 h 后采摘 , 剥出子房 , 去掉子房壁 , 使胚珠露出 . 材料
立即浸入含有 10 n m o lz L l a t r u n e u l i n A 或含有 50 林m o l /L 细胞松弛素 B 的培养液中 ( 5 m m o l zL
H E P E s
,
1 m m o lzL K e l
,
1 m m o l /L M g e l Z
,
0
.
1 m m o l /L C a C 12
,
3% s u c r o s e )
. 浸泡 4 h 后 , 将胚珠从
胎座上切下 . 作为对照的胚珠浸人没有 alt r un cu iln (A L A T ` )A 或 C B 的培养液中 . 处理后的胚珠
切下后 , 用 2 林g/ m L D A PI 染 l h , 可以看见次生核的胚珠在 L ie c a D M IR B 荧光显微镜下观察 .
微丝骨架用注射 4 林m ol L/ lA e xa 4 8 8一鬼笔肚的方法标记 , 在 L ie c a T C S N T 激光共聚焦扫描显
微镜下观察 .
做恢复试验时 , L A T ~ A 处理 l h 后用新鲜的培养液换洗 4 次 , l h 换 1次培养液 , 如上所述
观察次生核 .
解聚微管的方法 : 授粉后胚珠按照如上方法去掉子房壁 , 暴露在外的胚珠浸入分别含有
5
,
25 和 5 0 林m ol 几 的黄草消培养液 中 , 浸泡 4 h . 对照浸人没有黄草消的培养液中 . 中央细胞
的细胞核行为按上述方法观察 , 用注射 1 . 5 m g/ m L 罗丹明 一微管蛋白的方法标记微管 , 用 L e i c a
T C S N T 激光共聚焦扫描显微镜观察 (方法如下 ) .
L 4 激光共聚焦扫描显微镜
显微注射后的胚囊用 L ie c a T C S N T 激光共聚焦扫描显微镜观察并记录 . 激光共聚焦扫描
显微镜的 4 8 n m 激发光用于激发 lA xe a 4 8 8一鬼笔肤的荧光 , 56 8 n m 激发光用于激发 PI 和罗丹
明一微管蛋 白的荧光 . 透射图像和荧光图像同时进行采集 , 每一样品采集 12 ~ 20 个光切片 , 光
切步距 1一2 林m . 光切片图像用 L ie ca T c s N T 图像软件包进行整合 , 并进一步用 A d ob e
P h o to s h o p 4
.
0 编辑处理 .
2 结果
本研究描述了在开花前 l d 到授粉后 17 h 之间胚囊发育的不同阶段 中微丝的重组与它的

第 l 期 袁 明等 : 蓝猪耳受精过程中中央细胞和初生胚乳细胞中微丝骨架的组装和细胞核的迁移 17
露在外面的那部分胚囊中的雌性生殖单位 . 与大多数其他类型的胚囊一样 , 它由位于珠孔端
的一个卵细胞 、 两个助细胞和大的中央细胞所组成 . 向中央细胞中注射 lA e xa 4 8 标记的鬼笔
肤 , 并用激光共聚焦扫描显微镜观察 , 可以看到许多短的微丝束主要分布在细胞的周质 , 尤其
是在 一与卵器接近的地方较密 (图 2 (b) 和 ( c ) . 中央细胞中微丝的这种组装方式 (图 1 的 A 型 )普遍
存在于从开花前 l d 到开花后 Z d 的胚囊中 . 蓝猪耳的一个子房中包含 2 0 0 多个胚珠 , 这些胚
珠的发育阶段会有些不同 , 然而 , A 型中微丝的分布方式 (图 l) 在开花前 l d 是主要存在方式 ,
所 占的比例可达到 93 . 3 % , 在授粉后比例会大大降低 (表 1) . 在开花前的成熟胚囊中 , 中央细
胞中的两个极核已经融合形成次生核 15] . 开花前很少能看到次生核 , 因为它常位于胚囊的合点
端或是胚囊的中间弯曲区域 , 被不透明的胚珠组织所遮盖 (表 2 , 图 2 (a) 和 ( c ) .
助细胞在开花后开始退化 , 虽然发现过两个助细胞都退化的情况 , 但大多数情况还是只
有两个助细胞中的一个发生退化 (图 2 (d) ) . 此时 , 中央细胞胞质中的微丝骨架呈现清晰的网络
结构 , 单个的微丝比在开花前 l d 的胚囊中观察到的要长 (图 2 ( e )和 (动 , 微丝聚集在接近卵器
的部位 (图 2( e )和 (动 . 图 2 (g) 一 i() 显示开花后 Z d 在珠孔端观察到的中央细胞中的微丝网络 , 还
可发现纵向分布在穿过液泡的原生质丝 (胞质丝 )中的微丝 (图 2 (h) ) . 微丝骨架的这种排列方式
被指定为 B 型 (图 1) , 在开花后 Z d 时比例要更高一些 , 可达到 75 % (表 .l)
表 1 蓝猪耳胚囊的初生胚乳细胞和中央细胞中微丝列阵的变化情况 “ ,
A 型 B 型 C 型 D 型 E 型 注射细胞总数
开花前 l d 一4 (9 3 3 % ) 一( 6 . 7% ) o (o% ) 0 ( o% ) o (o % ) 一5
j于花当天 19 (6 7 , 9% ) 8 (2 5 , 6 % ) l ( 3 ,6 % ) o (o % ) o ( o % ) 2 5
) 「花 J舌 l d 一3 ( 6 5刀% ) 5 (2 5刀% ) 2 ( 10刀% ) o (o % ) o ( o % ) 2 0
} }
几花)丙 2 d s ( 20 .5 % ) 1 8 (7 5 % ) 一(4 . 2 % ) 0 (o % ) o (o % ) 2 4
授粉后 5 一7 h 一(5 3 % ) 一(5 3 % ) 14 ( 7 3 . 7% ) 3 (一5沼% ) o ( o % ) 19
授粉 J舌 9 一 10 h l ( 5月% ) l ( 5 . 9 % ) 4 ( 2 3 . 5% ) l 一(6 4 7 % ) o ( 0 % ) 一7
授粉后 12一 7 h 0 (o % ) o ( 0 % ) 6 ( 25刀% ) 6( 2 5刀% ) 12 ( 5 0% ) 2 4
a) 授粉前后不同阶段的胚囊中微丝主要分布方式的胚囊数量 (所占比例 )
中央细胞的次生核在开花后开始向胚囊的中心区域移动 , 但是可观察到次生核的胚囊所
占比例很低 : 在开花当天只有 .2 5 % , 开花后 l d 为 .6 6% , 开花后 Z d 为 14 . 2% (表 2) ; 授粉 7 h
后 , 在中心区域或与卵器接近的位置可观察到次生核的胚囊的比例从 14 . 2% 上升到 58 . 8% (表
2)
. 这说明授粉可 以加速次生核从中央细胞的合点端向珠孔端迁移 . 当次生核向中央细胞的珠
孔端迁移时 , 在核周有一个环形或笼状的微丝结构 (图版 I 一 1 , 2) , 中央细胞的胞质中也存在微
丝网络 (图版 I 一 2) . 此外 , 在次生核 (图版 I 一 4) 和靠近卵器的周质之间的胞质丝中还存在微丝
的束状结构 (图版 I 一 3) , 在胞质丝上有细胞器在活跃地移动 .
当花粉管到达胚囊时 (图版 I 一 5) , 中央细胞珠孔端 的微丝发生片断化 (图版 I 一6) . 当次生
核迁移到卵器附近时 (图版 I 一 7) , 核周的微丝列阵也发生片断化 (图版 I 一 8) . 这种类型的微丝
分布可以在授粉 5 一7 h 后胚囊的中央细胞中看到 , 为 c 型 (图 l) , 比例可达到 73 . 3 % (表 .l)
表 2
时期
在授粉前后可 以在中央细胞中看见次生核的胚囊统计结果
开花前 l d 开花当天 开花后 l d 开花后 Z d
15 9
4
2
.
5 土 3
.
3
140
】0
6
.
6 土 9 4
14 7
2 】
】4 2 士 3 . 5
授粉后 7 h a )
14 3
8 6
5 8
.
8 士 8
.
3
,`
0
,、口.月观察的胚囊 ,总数
可看 见次生核的胚囊数
比例 ” ) /%
a) 开花后 Z d 时授粉 ; b) 比例数用平均值和标 准差表示

第 l期 袁 明等 :蓝猪耳受精过程中中央细胞和初生胚乳细胞中微丝骨架的组装和细胞核的迁移 1 9
丹明 一微管蛋 白)可以显示微管在中央细胞周质的纵向分布 (图 3 () d) .为了证明微管是否在次生
核移动中起作用 , 将开花后 Z d 的胚珠用不同浓度的黄草消进行处理 , 结果中央细胞的周质微
管被破坏 , 胞质中遍布了破坏形成的点状微管结构 (图 3( e) 和 (助 . 结果表 明 , 黄草消处理与
L A -T A 或 C B 处理的结果不同 , 首先 , 黄草消处理并没有使细胞结构 (或胞质环流 )发生外观上
的变化 , 胞质丝仍保持正常状态 ; 此外 , 中央细胞中次生核发生迁移的比例在处理后的胚珠中
占 5 2 . 2% 一5 3 . 8% , 而对照为 58 . 5% (表 4) ; 再者 , 不同浓度 (5 一50 林m of / )L 的黄草消对次生核迁移
的影响几乎没有什么不同 (在 52 . 2% 和 5 3 . 8 %之间 , 表 4) . 这些试验结果说明微管系统并不参与
蓝猪耳中央细胞中次生核的迁移运动 .
表 3 授粉后 3 h 剥出子房用 L A-T A 和 C B 处理在中央细胞中
可看到次生核的胚珠比例统计结果
对照
5 0 7
2 50
10 n m o l /L L A T
.
A 洗去 L AT . A 后 卿
] 6 2
5 0 林m o l / L C B
观察胚囊总数 “ )
可看见次生核的胚囊数 “ )b
比WIJ c ) z% 4 9 . 6 士 5 2
】2 09
15 8
12
.
7 士 2 . 2
4 8
4 8
8 2
5 1
.
8 士 4 . 9
1 33
2 l
15
.
4 士 4 . 7
a) 3 次试验 的总数 ; b) 观察的胚囊总数 ; c) 比例数用平均值和标准差表示
表 4 授粉后 3 h 剥出子房用 or y az lin (o r y) 处理可在中央细胞中看到次生核的胚珠比例统计结果
对照
2 8 1
5 0 林m o l /L O r y 2 5 林m o l /L O r y s 林m o l /L O r y
观察胚囊总数 “ )
可看见次生核的胚囊数 “ ), “ )
比例 “ )/ %
16 2
5 8
.
5 士 4 . 0
2 32
1 2 3
5 2
.
9 士 5 . 1
2 5 1
1 3 6
5 3
.
8 士 4 . 6
2 5 1
1 3 1
5 2
.
2 士 5 . 7
a) 5 次试验的总数 ; b) 观察的胚囊 总数 ; c) 比例数用平均值和标准差表示
3 讨论
.3 1 受精前 、 后期 , 中央细胞和初生胚乳细胞中的微丝发生显著的重组
显微注射方法成功的应用使我们能够看到蓝猪耳的中央细胞在受精过程中微丝骨架的变
化过程中具有 5 种主要的微丝组织方式 (图 1) . 在授粉前 , 中央细胞的成熟伴随着微丝骨架的
重组 , 由随机分布的短微丝束 (图 1 , A 型 )转变成分布在胞质中的清晰的微丝网络 (图 1 , B 型 ),
这种网络由许多较长的微丝组成 , 分布在细胞的周质 , 有一部分微丝分布在胞质丝中 . 相似的
网络结构在玉米 [ ’ “ l 、 白花丹 (lP u m b ag 。 )[ ” ] 、 拟南芥 (A ar b id op 、 15)1 ’ ” l的中央细胞 中已经被观察到 .
虽然还没有全面 了解 中央细胞的这些列阵的功能 , 但可 以得 出一个结论 : 微丝网络与微管网
络在高度液泡化的中央细胞 中提供了框架结构 , 与肌球蛋白一起产生 了胞质环流 , 这一点可
以 由 L A T ~ A 和 c B 导致中央细胞的破坏 (待发表 )和胞质环流被抑制的试验结果来证实 .
在授粉后和受精期间 , 有一个显著的变化就是 中央细胞 中微丝网络的片断化 . 在授粉后
5刀 h 至花粉管到达胚囊之前 , 位于珠孔端和次生核周围的微丝网络断裂成许多短的片段 (图
1
,
C 型 ) . 当一个精细胞与次生核融合时 , 微丝骨架完全解聚成随机分布的点状结构 (图 1 , D 型 ) .
微丝骨架在一个精细胞和次生核发生同性配子融合时的解聚说明了这个变化与初生胚乳细胞
中微丝骨架的重组有关 . 相似的过程在果蝇 (D or s op hi la) 的合胞体胚胎中也被发现过 , 微丝网
络在细胞核轴 向扩展时 , 在细胞核的周围发生部分的分开 , 同时沿着前 一后轴方向发生胞质环
流和细胞核的迁移 129 1 .
2 0 中 国 科 字 ( C辑 )弟 2 3卷 )
在 同性配子融合发生后不久 , 初生胚乳细胞核向合点端迁移时 , 微丝网络在初生胚乳细
胞的胞质中重新建立 (图 1 , E 型 ) . 由于在大多数被子植物种类中胚乳细胞的发育早于胚胎发生 ,
微丝网络在初生胚乳细胞周质 中的重建可能与胞质分区的重定位有关系8[] .
.3 2 微丝骨架参与中央细胞和初生胚乳细胞中细胞核的迁移
极核的融合与次生核的迁移对于受精和胚乳发育至关重要 . 在一些被子植物中 , 极核的
融合与次生核的迁移在受精前发生 〔’ j , 蓝猪耳就属于这种类型 . 极核的融合发生在胚囊的成熟
过程中 , 开花引发了次生核的迁移 , 并且迁移可以被授粉作用加速 ISJ . 我们发现 , 授粉后在靠
近卵器 的位 置看到次生 核的 比例从开花 时的 14 . 2% 增加到 授粉时 的 58 . 8 % (表 2) , 这 一与
iH g as hi ya m
a 等人 l5] 的观察结果是一致的 , 说明雄性和雌性配子的相互作用可以加速次生核向
卵器方向迁移 . 次生核向卵细胞的迁移为精细胞提供了一个更短的向之移动的距离 , 从而影
响受精作用 .
受精过程中 , 中央细胞微丝骨架的动态变化和重组与次生核为与雄配子的融合而发生的
迁移有密切联 系 . 在开花后和授粉前 的一段时间里 , 可 以看见中央细胞里的两个清晰的微丝
列阵 , 包括在胞质丝的微丝列阵和周质中的微丝网络 (图 1 , B 型 ) . 授粉后 , 微丝列阵发生了显
著变化 . 当次生核向卵器移动时 , 两个清晰的微丝列阵与细胞核相连 : ( i ) 包裹着次生核微丝
笼形结构 ; ( 1 ) 从次生核上向中央细胞的珠孔端的周质发射出一束粗 的微丝束与卵细胞相接
近 . 当次生核移动到接近卵细胞 的位点后 , 这些列阵发生片断化 , 最后成为点状结构 . 然而 ,
受精后初生胚乳细胞核移 回合点端时 , 围绕细胞核的微丝笼重新出现 . 相似的笼状结构微丝
也在微星鼓藻 (M ic ar st ` ir as )的细胞核处发现 30t ] . 由于微丝与细胞核迁移的紧密联系 , 可以认
为微丝骨架使细胞核处于合适 的位置并为细胞核的移动提供动力 30[ ] . 因此 , 我们认为微丝列
阵对受精前后的中央细胞和初生胚乳细胞 中的核迁移有重要作用 .
通过不同的解聚剂 , 如 L A I’- A , 细胞松弛素和黄草消的处理可得 出相同的结论 : 微丝在核
迁移时发挥 了主要的作用 . L A T ` A 和细胞松弛素极大地抑制 了中央细胞中的核迁移 , 而微管
的解聚剂黄草消却没有明显的影响 . 微丝骨架在核迁移方面具有相似的功能已在花粉管中有
报道 , 其不仅有相似的微丝结构 , 并且 同样对细胞松弛素敏感 [ ’ 2 ] . 此外 , 微丝的马达蛋白—肌球蛋 白也 已被定位于营养细胞和生殖细胞 的表面 I” ] , 肌球蛋 白在花粉管中与微丝相互作用
产生的动力对细胞器和细胞核的运动是必需的 [ ’ o j . 我们的结论同样支持微丝骨架在花粉管中
对细胞器和细胞核的运输起重要作用 .
相反 , 在其他进行顶端生长的细胞 中被报道得更多得是 : 微管对细胞核迁移起主要作用 .
例如在真菌菌丝中 , 细胞核的转移依赖于微管 〔, ’ 一 34 ;] 在威类的袍子萌发 `35] 和根毛细胞 的生长
过程 中 136 】的细胞核迁移也发现与微管有关 . 然而 , 我们 的数据表明 , 用黄草消破坏微管后 , 对
中央细胞中的核迁移只有轻微的影响 . 这些研究说明 , 细胞核的迁移随着细胞类型和种类的
差别而由不同的骨架系统控制 . 在某些体系中 , 微丝和微管共同参与细胞核的运动 , 例如在绿
藻中 , 细胞核的运动只在细胞松弛素 B 和秋水仙素的共同作用下才被抑制 137 〕. M en ze l 等人 38[ !
认为微丝是细胞核运动的必需的骨架成分 , 而微管则起锚定微丝的作用 . 根据我们的试验结
果 , 虽然微管在中央细胞中对细胞核的迁移没有明显的作用 , 但它也可能作为支架 以辅助微
丝执行功能 .
第 1 期 袁 明等 :蓝猪耳受精过程中中央细胞和初生胚乳细胞中微丝骨架的组装和细胞核 的迁移 1 2
致谢 感谢 c . J .s ta ige r博士和 E .C .Ye n ug 教授对本文的内容和写作提 出的宝贵意见 .
参 考 文 献
2
3
4
5
6
Ha ung BQ
,
R u s s e l l 5 D
.
F e m a l e g e r m u n i r : o r g a n i z a t i o n
,
i s o la t i o n a n d fu n e t i o n
.
I n t R e v C y t o l
,
19 9 2
,
140 : 2 3 3一 29 3
R u s s e l l 5 D
.
D o u b l e fe r t i l i z a t i o n
.
In t R e v C y t o l
,
19 9 2
,
14 0 : 3 5 7 一3 8 8
S u m n e r M J
,
v a n C a e s e e l e L V
.
T h e d e v e l o P m e n t o f t h e e e n t r a l e e l l o f B ar
s s i c a c a 刀 IP e s r r i s P r i o r t o fe r t i l i z a t i o n
.
C a n J B o t
,
19 90
,
6 8 : 2 5 5 3 一2 5 6 3
F o l s o m M W, C
a s s D D
.
Em b r y o s a e d e v e l o P m e n t i n s o y be a n: t h e e e n t r a l e e l l a n d a s Pe e t s o f fe r ti l i z a ti o n
.
A m J B o t
,
19 9 2
,
7 9 :
140 7 一 14 17
H ig a s h iy a m a T
,
K u r o iw a H
,
K a w a n o S
,
e t a l
.
K i n e r i e s o f d o u b l e fe r t i l i z a t i o n i n oT er n i a 户 u nr i e r ` b a s e d o n di r e e t o b s e r v a t i o n s
o f rh e n a k e d e m b r y o s a e
.
P l a n t a
,
19 9 7
,
2 0 3 : 10 1一 1} 0
K r a n z E
,
v o n W i e g e n P, Q u a d e r H
,
e t a l
.
E n d o s Pe r m d e v e l o P m e n t a ft e r fu s i o n o f i s o l a t e d
,
s i n g l e m a i z e sP e rm a n d e e n t r a l e e l l s
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,
19 9 8
,
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.
E m b r y o l o g y o f b a r l e y : t im e e o u r s e a n d a n a l y s i s o f e o n t r o l l e d fe r t一l i z a t i o n a n d e a r ly e m b r y o fo rm a t i o n b a s e d o n
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.
N o r d J B o t
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,
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.
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Pa t h w a y
.
P l a n 之C e l l , ] 9 9 4 , 6 : ] 24 1~ 12 5 2
P a l e v i t z B A
,
T i e z z i A
.
O r g a n i z a t i o n
,
e o m P o s i t i o n a n d fu n e t i o n o f t h e g e n e r a t iv e e e l l a n d s P e rm e y t o s k e l e t o n
.
I n t R e v C y t o l
,
199 2
,
14 0 : 14 9一 } 85
P i e r s o n E S
,
C r e s t i M
.
C y t o sk e l e t o n a n d e y t o P l a s m i e o r g a n i z a t i o n o f P o l l e n a n d P o l l e n t u b e s
.
In t R e v C y t o l
,
19 9 2
,
14 0 :
73 ~ 12 5
M i l l e r D D
,
S e o r d i l i s 5 P, He P l e r P K
.
Id e n ti if e a t i o n a n d lo e a l i z a t i o n o f t h r e e e l a s s e s o f m y o s i n s i n P o l l e n t u b e s o f L f l i u m
l o n g l7j 口 r“ 爪 a n d iN e o t ia n a a al at
.
J C e ! 1 S e i
,
199 5
,
10 8 : 2 54 9一 26 5 3
H e s l o P
一
H a r r i s o n J
,
H e s l o P
一
H a r r i s o n 丫 M y o s i n a s s o e i a t e d w i t h t h e s u r fa e e s o f o r g a n e l l e s , v e g e t a t i v e n u e l e i a n d g e n e r a t iv e
c e l l s i n a n g i o s P e r m Po l l e n g r a i n s a n d t u b e s
.
J C e l l S e i
,
19 89
,
9 4 : 3 19一 3 25
H u a n g B Q
,
P i e r s o n E S
,
R u s s e l l S D
,
e t a l
.
C y t o sk e l e t a l o r g a n i z a t i o n a n d m o d i if e a t i o n d u r i n g P o l l e n t u b e a r i v a l
,
g a m e te
d e l i v e r y a n d fe r t i l i z a t i o n i n p l u m b a g o 之e 夕la n ic a . Z y g o t e , 19 9 3 , I : 14 3一 15 4
H u a n g B Q
,
R u s s e l l 5 D
.
F e r t i l i z a t i o n i n N i e o t i a n a t a b a e “ 爪 : C y t o s ke l e t a l m o d i if e a t i o n s i n t h e e m b r y o s a e d u r i n g s y n e r g id
d e g e n e r a t i o n
.
P l a n t a
,
199 4
,
19 4 : 2 0 0一 2 14
H u a n g B Q
,
S h e r id a n F W
.
A e t in e o r o n a s i n n o r m a l a n d i n d e t e rm i n a t e g a m e t o P h y t e 1 e m b r y o s a e s o f m a i z e
.
S e x P l a n t R e P or d
,
19 9 8
,
11 : 25 7 一2 6 4
H u a n g B Q
,
F u Y, Z e e S Y
,
e t a l
.
T h r e e
一
d im e n s i o n a l o r g a n i z a t i o n a n d dy n a m i c e h a n g e s o f t h e a e t i n e y t o sk e l e t o n i n e m b r y o
s a e s o f Z o a 爪 a y s a n d oT 即 n i a fo u nr i e r i
.
P r o t o Pl a s m a
,
19 9 9
.
2 09 : 10 5 ~ 1 19
F u .Y Y u a n M
,
H u a n g B Q
,
e t a l
.
C h a n g e s i n a e t i n o r g a n i z a t i o n i n t h e l i v i n g e g g a P P a r a t u s o f OT er n i a fo u r n i e r i d u r i n g
fe r t i l i z a t i o n
.
S e x P l a n t R e P r o d
,
2 0 00
,
12 : 3 15 一3 2 2
B e d n a r a J
,
W i l l e m s e M T M
,
v a n L a m m e r e n A A M
.
O r g a n i z a t i o n o f th e a c t in e y t o s k e l e t o n d u r i n g m e g a s Po r o g e n e s i s i n
G a s t e r i a v e r r u e o s a v i s u a l i z e d w i t h fl u o r e s e e n t
一
l a b e l e d P h a l l o i d i n
.
A e t a B o t N e e r
,
19 9 0
,
3 9 : 4 3碑 8
we
bb M
,
o u n n i n g B E S
、
Em b r y o s a e de v e l o p m e n t i n A r a bi d叩 5 15 t h a l i a n a fl . t h e c y t o s k e ] e t o n d u r i n g m e g a g a m e t o g e n e s i s .
S e x P l a n t R e P r o d
,
19 94
,
7 : 15 3 一 16 3
eY X L
,
Z e e 5 .Y eY
u n g E C
.
S u s P e n s o r d e v e l o P m e n t i n t h e N u n o r e hi d
,
P h a i u s t a n k e r v i l l i a e
.
In t J P l a n t S e i
,
19 97
,
15 8 : 7 0 4 ~
7 12
R u s s e l l 5 D
.
F e r t i l i z a t i o n i n P l u m b a g o z ey l
a n i c a : E n t r y a n d d i s c h a r g e o f t h e P o l l e n t u b e in t o t h e e m b r y o s a e C a n J B o t
,
19 82
,
60 : 2 2 19 ~ 2 2 3 0
S e h m i t A C
,
L a m b e r t A M
.
M i e r o i nj e e t e d fl u o r e s e e n t P h a l l o id i n i n v i v o r e v e a l s t h e F
一
a c t in d y n a m i e s a n d a s s e m b ly i n h ig h e r
2 2中 国 科 学 (C 辑 ) 第 犯 卷
3 2
2 4
25
2 6
7 2
2 8
29
3 0
3 l
3 2
IJ4飞ù内 j
3 5
3 6
3 7
3 8
P la n tm i to ti e e e l ls
.
P la n tC e l l
,
1 99 0
,
2 : 12 9 一 13 8
S t a ig e r C J
,
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,
Va l
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.
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e r o inj e e t e d P r o f i l i n a fe
e t s e y t o P l a s m i e s t er a m i n g i n Pl a n t c e l l s b y r a Pid l y
d e Po l ym e r i z i n g a e t i n m i e r o if l a m e n t s
.
C u r r B i o l
,
19 9 4
,
4 : 2 15一 2 19
C l e a r y A L
,
F
一
a e t i n r e d i s t r i bu t i o n a t t h e d i v i s i o n s i t e i n Ii v i n g T) ’a d e s e a n t i a s t o m a t a l e o m P ] e x s a s r e v e a l e d by m i c r o inj e e t i o n
o f r h o d a m i n e
一
P h a l l o id i n
.
P r o t o P l a s m a
,
19 9 5
,
18 5 : 15 2~ 165
Va l
s t e r A H
,
H e p l e r p K
.
C a fe i
n e i n h i bi t i o n o f e y t o ki n e s i s : e fe
e t o n t he P h r a g m o P l a s t e y t o sk e l e t o n i n l i v i n g lT u de s e a n l i a
s t a m e n h a i r e e l l s
.
P r o t o P l a sm a
,
19 9 7
,
10 6 : 15 5 一 16 6
A s t r o m J
,
S o r r i o
,
R a u d a s k o s k i M
.
R o l e o f m i e r o t u b u l e s i n t h e m o v e m e n t o f ht e v e g e t a t i v e n u e l e u s a n d g e n e r a t i v e e e l l i n
t o b a c e o P o l l e n t u b e s
,
S e x P l a n t R e P r o d
,
19 9 5
,
8 : 6 1拓9
M e e u rd y D W, G
u n n i n g B E 5
.
R e o r g a n i z a t i o n o f e o r ti e a l a e ti n m i e r o if l a m e n t s a n d m i e r o t u b u l e s a t Per Pr o Ph a s e a n d m i t o s i s
i n w h e a t r o o t
一
t i P e e l l s : a d o u b l e l a b e l i m m u n o fl u o er s e e n e e s t u d y
.
C e l l M o t i l C y t o s k e l e t o n
,
19 9 0
,
15 : 7 6 一8 7
P e r e r s e n J
,
N i e l s e n o
,
R i c h a r d E
,
e t a l
.
F
一
a e t i n d i s t r ib u t i o n a n d fu n e t i o n d u r in g s e x u a l d i fe er
n t i a t i o n i n S e h i z o s a e e h a or m y e e s
P o m b e
.
J C e l l S e i
,
19 9 8
,
11 1 : 86 7 一8 7 6
Vo
n
一
D a s s o w G, Se h u b ig e r G H o w a n a e t i n n e tw o r k m ig h t e a u s e of
u n t a i n s t r e a m in g a n d n u e l e a r m ig r a t i o n i n th e s y n e y t i a l
D r o s o Ph i l a e m b r y o
.
J C e l l B i o l
,
] 9 9 4
,
] 2 7 : 16 37 一 165 3
M e in d l U
,
Z h a n g D
,
H e P l e r P K
.
A e t i n m i e r o if l a m e n t s a r e a s s o e i a t e d w i th t h e m ig r a t i n g n u e l e u s a n d t h e e e l l e o r t e x i n t h e
g r e e n a lg a M i
e ra s r e r ia s
.
J C e l l S e i
,
19 9 4
,
10 7 : 19 2 9 一 19 3 4
H e a t h M C
.
F u n g a l g r o w ht
,
h a u s t or i a l d i s or g a n i z at i o n an d h o s t n e cr o s i s i n 2 e u l t i v a r s o f e o w P e a (竹君n a s 止n e n s 班s ) i n o c u l a t e d
w i t h a n i n e o m P a t i bl e r a e e o f t h e e o w P e a r u s t fu n g u s ( U or m夕c e s P h a s e o l i v a 卜 v i g n a e )
.
P h y s i o l P l a n t P a t h
,
19 8 2
,
2 1 : 3 4 7一 3 6 0
H e r F B
,
H e a th M C
.
T h e e fe
e t s o f a n t i m i e r o t u b u l e a g e n t s o n o r g a n e l l e P o s i t i o n i n g i n th e e o w Pe a r u s t fu n g u s
,
U or m y c e s
P h a s e o l i v ar v i g n a e
.
E x P M y
e o l
,
19 8 2
,
6 : 15 一2 4
o a k l e y B R
,
M
o r i s N R
.
N u e l e a r m o v e m e n t 15 b e t a
一
t u bu li n
一
d e Pe n d e n t i n A sP e gr i l l u s n id u la n s
.
C e l l
,
19 8 0
,
19 : 2 55 一 26 2
M
e众 r ac h e r L J , H e a ht 1 B . M ie r ot u b u l e s a r o u n d m ig r at i n g n u e l e i i n e on v e n t ion a ! ly 一 if x e d a n d fr e e z e 一 s u b s t i tu t e d e e l l s .
rP o t o P l a s m a
,
19 8 5
,
12 5 : 16 2一 17 2
Vo g
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,
B a s s e l A R
,
M i l l e r J H
.
E fe
e t s o f m i e r o t u b u l e i n h ib i t o r s o n n u e l e a r m i g r a t i o n a n d rh i z o id d i fe re
n t i a t i o n i n
g e rm i n a t i n g fe r n s P o r e s (O n o e l e a s e n s ib i l i s )
.
P r o t o P la s m a
,
19 8 ]
,
10 9 : 2 9 5一 3 16
L l o y d C W, P
e a r e e K J
,
R a w l i n s D J
,
e t a l
.
E n d o P l a s m i e m i e or t
u b u l e s c o n n e e t th e a d v a n c i n g n u e l e u s t o t h e t i P o f l e g u m e r o o t
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,
bu t F
一
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n 15 i n v o l v e d 豆n b a g iP e t a l im g r at i o n
.
C e l l M
o t i l C y to s ke l
e t o n
,
19 8 7
,
8 : 2 7 一3 6
K a d o t a A
,
Wa d a M
.
C y r o s k e l e t a l a s Pe e t s o f n u e l e a r m ig r a t i o n d u r i n g t i P
一
g r o w t h i n th e fe r n A d i a n r u m P r o t o n e m a l e e l l
.
P r o t o P l a s m a
,
19 9 5
,
18 8 : 170 一 17 9
M
e n z e l D
,
Jo n i t z H
,
E l s n e r
一
M
e n z e l C
.
T h e Pe r i n u e l e a r m i e r o r u b u l e s y s t e m i n t h e g er e n a l g a A e e at b u l a r i a : A n c h o r o r m o t i l i t y
d e v i e e
.
P r o t o P l a s m a
,
19 9 6
,
19 3 : 6 3 ~ 7 6