全 文 ：植 物 学 报 19 9 1, 3 ( 6 ) : 4 8 2一 4 8 5
滩e t。 习。 t朋 i e o 3访 i e a
石防风悬浮培养中体细胞胚发生
各阶段的细胞超微结构
夏光敏 陈惠民
(山东大学生物系 , 济南 2 50 1 0 0 )
关键词 石防风 ; 细胞培养 ; 体细胞胚发生 ;超微结构 ;无丝分裂
U L T R A S T R U C T U R E O F T H E C E L L O F P E t IC E D A N 助肚
T E R E B I N T H滩 C石以M I N D I F F E R E N T S T A G E S O F
E M B R Y O G E N E S I S 【N S U S P E N S I O N C E L L
C U L T U R E
X i a
(B i
o l o g i c a l
G u a n g 一 m i n a n d
D亡 P a r t切亡月 t , S 人a耐。 月 r
C l飞e n H u i 一m i n
U 。 , 沙 e r ,: , y
,
J i n a
n Z弓0 10 0 )
A b s t r a e t
T h e u l t r a s t r u c t u r e o f th e e o ll s f r o m s i n g l e e o ll t o g l o b u l a r em b r 萝0 s t a g e 苏n s u s p e n s i o n
e u l t u r e w e r e in v e s t i g a t e d
.
T h e a m o u n : a n d 巴 o r p h o l o g y o f t h e o r g a n e l l es , e s p e e i a l l y th e p主a s -
t i d s s Ph e r o s o m e s a n d p
r o re i n bod l
e s e 正z a n g e d 。 。 v i o us ly d u r i n g th e e m b r y o g e n e s i s . I n em 匕 r y }
g e n e t i e e l u m P s at g e t h e r e o e e , l r e d i n : il e v a e u o lj t e d e e l ls d i r e e , n u e le u s d iv i s i o n a n d o e r i p h
e r a l
e y t o p la sm i e s w e l l i n g
.
T h e v a e : 旧 I a t e d e e l l s r et u r n e d t o e m b r y o n i e s t a re qu i e k lv i n 亡h i , w a y . I n
rh i s p a p e r th e p h y s i o lo g i e a l a n d ib o l o g i e a l si g n if i e a n
o e o f rh e u l t r a s r r u e t u r a l e h a n g es o f e e l l,
i n d if f e r e n t s t a g e s o f s o m a t i e e m b r y o g e n e s i s a r e d is e u 、 s e d
K e沙· w o r d s
s t r u e r u r e ; A m i r“ 15
eP “ c e d a n “ m “ r e b t刀 ; 寿u c e “ 扭 ; C e l l e u l t u r e : S o m a : i e em b r y og e n e s i s : U l t r a
-
关于细咆悬浮培养中休细咆胚发生的超微结 构 , 前 人 工 作 井不 多 , H a lp er in 等
( 1 9 6 7 )
〔` ,和 M 。 w i l l i a m 等 ( 1 9 7 4 ) 〔, ,曾在胡萝 卜细胞培养中作过电镜观察 , 但是他们的观
察都是从发生了胚性细胞的细胞团 , 即胚性细胞团以后开始的 , 没有作过全过程的观察 。
本文则用电镜观察了石防风 (凡二。 d a , u , `。 。 ib o h a ` “ 。 ) 细胞悬浮培养中从单细胞直
至原胚形成各阶段细咆超微结构的变化 。
本文于 1 9 8 , 年 1 月收 l2j , 修改搞于 t 9 9 。 年 ` 月收到 .
` 期 夏光敏等: 石防风悬浮培养中体细胞胚发生各阶段的细胞超微结构
材 料 和 方 法
细胞悬浮培养物建立以及体细胞胚发生阶段的划分见前文 「们。 用作观察单细胞的材
料为在含 。 .s mg / LZ , 4一 D 的 M S 培养液中培养了 4 天的培养物 。 培养 7天后的用作观察
细胞团 。 10 一 巧 天后用作观察含有胚性细胞的细胞团 , 此时在形态上已成为微愈伤组
织 。 此外 , 取培养 巧 天后转移到无激素培养液中 7 天的培养物观察向原胚的转变 。 用转
移至无激素培养基后 20 天的培养物观察球形胚的细胞超微结构 。 各阶段培养物经离心 ,
去掉培养液 , 用 p H 7 . 2 的磷酸缓冲液 ( 。 . l m ol / L ) 冲洗两次 , 在 3一 4 多 的戊二醛和 1外
的四氧化饿 (磷酸缓冲液配制 )中双固定 , 经序列酒精脱水和 Ep o n 8 12 混合物包埋后 (先
用半薄切片选出观察对象 )在 L K B一 v 型超薄切片机上切片。 切片经醋酸铀和柠檬酸铅
染色 , 在 J E M 10 c Xl l 型透射电镜下观察照像 。
结 果
培养开始时培养物中主要成分为单细胞。 液泡化单细胞内很容易见到通常情况下一
般细胞不常出现的细胞器— 圆球体 , 它们以球形或以多角形的形态出现 , 基质充满颗粒 , 电子致密 (图版 I , 1 ) ; 而在胞质丰富 , 分裂旺盛的单细胞中却数量很少 , 甚至有时难以
观察到 (图版 l , 2 ) 。 正在分裂和生长的细胞团 , 内部主要是分生组织细胞以及正在扩展
的细胞 (图版 I , 3 ) , 新分裂形成的细胞液泡较小 .细胞核较大 ,胞质中充满核塘体 , 有较多
的细胞器 (图版 I , 4 ) 。 质体有两种类型 : 一种是含淀粉粒的造粉体 ; 另一种不含淀粉位 ,
基质致密 ,多为长棒形 (图版 1 . 3 、 4 ) 。 此时胞质内的圆球体数量增多 ,其形态与单细胞时
相似 (图版 l , 3 、 4 ) 。 培养 10 一巧 天取样的胚性细胞团 , 在电镜下观察其中含有不同类型
的细胞 : 一类是胞质丰富的胚性细胞 (图版 I , , ) , 位于细胞团的表面或分散在内部 , 它们
的泡质富含各种细胞器 ;内质网发达 ;圆球体也较多 , 主要分布在胞质的边缘 ,基质颜色变
浅并由颗拉状变为均匀 。 其它细胞大多数是已经成长的液泡化细胞 。
当把上述培养物转移至无激素培养基中 , 胚性细胞团内部进一步发生深刻的变化 。
此时有一些含液泡的细胞脱分化返 回分生状态 (图版 l , 6 ) , 它们的胞质呈团块状膨大 , 向
液泡内伸展 ,把大液泡分割成一些小液泡 ;胞质扩大的部分初时内含物较稀 , 但随即为随
后进人的细胞器所充实 。 在这类细咆的分裂中 , 细胞核初时被拉长或表面凹凸不平 ,形伏
很不规则 (图版 l , 7 ) , 被拉长的核后来在中部或近中部溢缩 , 最后分裂成两个细胞核 (图
版 I , 8 、 9 ) , 在溢缩部位或其附近常常见到正面的膜孔 (图版 I , 8 , 局部放大部分 ) 。在此阶
段中 ,质体数量增加 ,形态多样 , 有棒形 、 柞形 、 环形 、 杯形和哑铃形等 (图版 I , 7 、 8 、 9) ; 基
质中常见质体小球 (图版 I , 7 ) 。 这类细胞中 ,多数圆球体的基质颗粒也逐渐消失 , 颜色变
浅而均匀 。 形状也逐渐趋向球形或椭圆形 。 球形原胚阶段的细胞胞质浓厚 , 含有大量的
核糖体 ,胞质中圆球体形态结构与胚性细胞团时相似 , 但数目更多 , 染色更浅 。 此阶段的
一个特征是细胞常有液泡蛋白体出现 ,同时液泡膜上有沉积而显得加厚 (图版 I , 1。) 。
讨 论
在离体培养中核的无丝分裂在 70 年代已被人开始注意 。 在小麦花粉生殖细胞 团 、 胡
4 84植 物 学 报 3 3卷
萝 卜单细胞即 、 小麦花粉细胞田都观察到核的劈裂或碎裂现象 。 但过去见到的现象都出现
在它们是作为外植体在植物激素作用下开始进行脱分化的时候 。 本文观察到的无丝分裂
在时机与方式上均与上述不 同 : 1.出现在体细胞胚的发育过程中 ;2 .用电镜观察到溢缩
式分裂 ; 3, 分裂的同时伴随着细胞质的迅速扩大 。 这些对无丝分裂现象可能都是新的补
充 , 但其意义尚待进一步探讨 。
圆球体很早 就被人们发现 。 rF e -y w ys s h gn 等 ( 19 6 2 )囚曾认为圆球体的成分是脂蛋
白 , 其基质染色的深浅与蛋白质及脂肪的相对含量有关。 本实验观察到石防风的圆球体
在体细胞胚发生发育不同阶段数量及形态上的变化 (表 l ) , 可以认为 ,在石防风体细胞胚
发育过程中 , 圆球体最初为蛋白质或脂蛋白的贮藏体 ,从单细胞开始不断积累 , 细饱团阶
段后逐渐消耗于胚体新细胞的建成 , 到球形胚时蛋白质几乎消耗尽而变为脂滴 。 脂的来
源及命运如何? 在圆球体中蛋白质消失的同时却出现液泡蛋 白体 , 这二者的消长关系意
味着什么 ? 质体各阶段变化伴随着什么生化反应等 , 它们的生理意 义如何 ? 都是值得进
一步探讨的问题 。
表 l 石防风的圆球体在体细胞胚发生发育不同阶段的变化
T a b l e 1 C h a n g e s o f s p h e r o s o m e s i n d i f f e r e n t d e v e l o p m
e n t a l s t
a g e s o t s o m a t i e e m b r y o g e n e s i s
圆球体的变化
C h a n g e s o f
s P h e r o 吕 o m e s
发生发育阶段 d e v e l o p m e n t a l s t a g e s
胚性细胞 团
E m b r y o n i c e e l l
e l u m P
球 形 胚
G l o b u l a r e m b r y o
数 量
Q u a n t i t y
较 多
C o n s i d e r a b l e
毯口工O U n t
很
L a r g e
多
a l口 O U n r
基质深浅 , 颖拉伏
或均匀
D e e P n e s s a n d
b o m o g e n e i t y o t
t h e ` t a i n e d s t r o m a
变浅颖校逐渐消失
T u r n i n g t o P a l e
g r a n u l e s d i m i n i
-
戊 均 匀
P a l e
,
h o m o g e n o o u s
~ 一 -一一 .一 . , . . . ~形 伏 椭圆或 圆
S h
a
P e
黑 ~哗四N o n e o r l 了 , 丝 ! C o n s i d e r a b l e !瑞公{公D e e甲· } D e e .P , } D e 只, }面翼韶誉刊撰三…K o 比 n d e d o r l _ 宁用 声以 . 1 _ 子用 护以 . 1p 。 `$g ,些, } ” “ ` , ` 。 n “ } ” 0 ` , ` “ n ` “ } T 已川 P t i e o rr o u n d e d
参 考 文 献
1
.
J,.1J,1,`布jrILr1Lr.`
{; {
孙敬三 、 朱至清、 李守全 , 1 9 8 4 : 小麦离体花药中花粉核无丝分裂的电子显微镜观察。 实验生物学报 , l补
2 8 1一 2 8 9。
陆文裸 , 19 8 :0 低温中小麦花粉生殖细胞的无丝分裂 。 科学通报 , 25 : 7妇一 7 , , 。
陆文裸 , l , 83 : 离体培养中胡萝卜细胞脱分化伏态下无丝分裂的活体连续观察 。 中国科学 ( B ) , ( 4 》 3 21 一
3 2 8
.
夏光敏 、陈惠民 , t 9 8贬 石防风细胞悬浮培养中的体细胞胚发生 。 实验生物学报 , z1 : 2 6弓一 2 7 1。
F r e y一 W y
s s l i n g
.
A
. ,
E
.
G r ie s h a b e r a n d K M
u h l e t h a l e r 1 96 2
:
O r i g i n o f s P h e r o s o 皿 e 3 i n P l a n r
e e l l s
.
J
.
U I; r a s t r u e z “ 护口 R 亡了君 a r e人, 8 : 5 0 6一 5 1 6
H
a
lp e r i n
.
W
. a n d W
.
A
.
J e n s e n
,
1 96 7 : U l t r
a s t r u e t u r e e h a n g e s d u r i n g g r o 份 t h a o d e m b r y o g e n e s i .
i n e a r r o t c e l l e u l t u r e s
.
]
.
U I : , a , r邝 c , “ r , R e s口 a r c h 1 8 4 2 8一 4 4 3 .
M
e w i l l i a m A
.
A
. ,
5
.
M
.
s m i t h
a n d H
.
E
.
s t r e e t一 9 7 4 : T h 已 o r i g i n a n d d e v e l o p m e n t o f e m b r 丫o i d -
i n s u s p e n s i o n c u l t u r e s o t c a r r o t ( D a “ c “ , 。 a r o t a )
. 汉 , 。 . B o : . 3 5 : z牛3一 z , 0 .
1. J,J尹0tlt`r.L
` 期 夏光敏等 :石防风悬浮培养中体细胞胚发生各阶段的细胞超微结构 呜 8 5
图 版 说 明
人 m .造粉体 Cy .细胞质 . G高尔基体 M.线粒体 N .细胞核 N p· 核膜孔 . P质体 P. b
蛋白体 5.圆球体 V· 液饱
卜液泡化单细胞中的圆球体 , 内含颗拉状基质 。 K 2 3 。。。 .2 培养 4 天胞质丰富的单细胞 。 火 4 3。。 .3 细胞
团中正在生长的细胞 。 界 1 8。。 斗 .细胞团中新分裂形成的细胞 。 火 7 6。。 , .胚性细胞团中的胚性细胞 ; 胞质及各种
细胞器丰富 。 K 斗` 0。 ` .胚性细胞团中处于脱分化状态的液泡化细胞 , 胞质 ( c 力正在膨胀 。 火 2 , 0 0 .7 胚性细胞
团中无丝分裂前的细胞 , 细胞核 ( N ) 被拉长 , 胞质中充满各种细胞器 。 又 7 0。。 8 .正在进行无丝分裂的核 ,溢缩分
裂已将完成 ; 细胞中回球体逐渐变圆 , 染色逐渐变浅 ; 质体 ( P )形状多种多样 。 火 3 9。。 .9 巳经完成无丝分裂的细
胞核 。 K 魂3 0 0 10 . 球形胚的细胞 ,液泡 中出现蛋白体 。 K ,斗 0 0
E x P la n a t i o n o f P l a t e
A m
.
A m y l o p l a s t 伪 . C v t o p l a s m G . G o l g i bo d , M M i t o e h o n d r i a N . N u e l o u s N p . N u c l e a r 卯 r e p . p l盆* t id
P b
.
P r o t e i n bo d夕 5 . Sp h e r o s om
e V
.
V a e u o l e
FBI
.
1
.
A 即 ly a n g u l a r s p h e r o s o m e i n a s i n g l e , a e u o l a t e d e e l l . x 2 3 0 00 F i g . 2 . A ` i n g l。 c e l l a f t e r 4d a 萝` o f
c u l t u r e
.
x 4 3 00 F ig
.
3
.
T h e g
r o w i n g e e l l s i n r h e e
e
l l a g g r e g a t e
.
x 18 0 0 F i g
.
4
.
^ n e w l , f o rm e d e e l l in
t h e ` el a g盯馆 a t e . x 7 6 0 0 F i g . , . A n e m b r y o n i e e e l l i n t h e e m b r y叩 e n e t i e cl u m p , be i n g f u l l o f d e n s e c y , 。 p l a` m
. n d . bu
n d a n t o r g a n el l e s
.
x 4 4 0 0 F i g
.
6
.
I n t h e e m b r y o g e n e t i e c l u田 p , 。 v a e u Ol a t e d e e l l 15 q u i e k l , . w e l l i n g i .t
P e r i P h e r a l e界 o p l a sm i e v o l u m e a n d t r a n s f o r m e d i n t o d e d一f f e r en t i a r e d . t a t e . x 2 9 0 0
F i g
.
7
.
A e e l l be f o r e n u e l e u : d i r e e t d i v i s i o n i ; t h e
e
m b r扣 g e n e t i c d u二 p . T h e n u e l e u : ( N ) 15 e l o n ` a t de .
x 7 0 0 0 F i g
.
8
.
D i
r e以 d i , 15沁 n o f a un cl e u : In · c r l l o f .加 b r , o g e o et i c cl u m p . T五。 d i诚。 i on i* n e a r l , 。 o m价ct e d ;
t h
e p l
a s t i d s ( P ) a r e
v e r , d i f f e r e n t i n s h a碑 a n d o i z e . x 39 0 0 F ig . 9 . T五e d i r e e r d i v i s i o n o f n u e l e u: , s 。 ,二 p l -e
比 d . x 43 0 0 F ig . 10 . A e e l l in t b o g l o bu l a r e m b r 、 o ` b o 初 n g p r o t e i n bod i e : ( P b ) i n t h e , a e u o l e (V) , r址 一p h e r o -
加m e * a比 翻 r e . b u n d a n t a dn aP l e . x 5 40 0