全 文 ：第 2 卷 第 2 期
1 9 8 9 年 4 月
林 业 科 学研 究
FO R E S T R E3 EA R C H
V o l
。
2
A P r
。 ,
N o
。
2
1 9 8 9
杉木种子吸涨期间亚细胞结构的发育 ‘
曾广文 傅远志 符梅忠
(浙江农业大学 ) (浙 江省林业科学研究所 )
摘要 本研 究班较 了衫木具不 同活 力的 自由授粉种子 (高活 力 的掖 2 4 4 ; 低活力
的沌 5 )在 3 d 吸 涨期 间 , 种子胚细胞亚结构的发育。 结果表明高活 力的沁 2 4 种子
在吸涨第一天可 以看到 发育的线拉体。 第二天 以后线粗体数量明显增加 , 多位于细
胞核周 围 。 内质网在吸涨第三 天也明显增加 , 发育良好 。 脂质体和糊粉粒却在吸涨
第三 天消失了 , 出现 了大童大 小不等的淀粉粒 。 而低活 力的池 5 种子胚细胞亚结构
的发育 , 相 比之下要迟缓得 多 , 直到吸涨的第三 天 , 细胞仍被 大量的脂质体和糊粉
杜所占据 , 难以 见到线拉体 、 内质网 , 也看不到有淀粉拉的形成。
关越词 衫木 , 种子活 力 , 细胞亚结 构
杉木 (C u n n in g ha m ia la o c e o la t a ) 系我国南方主要的用材树种。 由于生长期长 , 加上缺乏
早期预测手段致使劣势家系种子用于育苗、 造林直接影响木材产量 。 如能在种子萌发及幼苗
阶段通过生理生化或细胞学的方法进行早期鉴定 , 选取生长势旺且速生的优良家系用于繁殖、
造林将会大大提高杉木生产量。
关于早期鉴定的研究 , 在大田作物方面进行得比较广泛 、深入 。 尤其在杂种优势预测指标
方面有 : 胚的大小 , 种子 比重 , 种子大小 , 种子发芽率 , 发芽势 , 幼苗生长速率 , 双亲提取液的
互补 , 叶绿体互补 , 线粒体互补等等 。在木本植物方面 , 比较后进一些 。但近些年来亦 日见活
跃 。 叶培忠证明杉木苗期生长优势直到造林后第十六年仍然保持着 。 苗期的生长优势是与种
子萌发势 、 种子活力 (种子在土壤中产生幼苗的能 力 以及种子适应环境范围的水平 , 常用活
力指数来表示 )和种子吸水萌发过程中亚细胞结构的发育紧密相联系的 。种子活力与种子吸水
萌发期间亚细胞结构发育关系的研究多见于大田作物 , 如 花 生 (Mar c u s & Fe le y , 1 9 6 4 、
一9 6 6 ) 、 利马豆(K le in & B e n 一Sh a u l, 1 9 6 6 )、 棉花 (B e rja k & v illie rs , 1 9 7 0 ) 、 大豆 (V a n
D e r E b & N ie u w d o r p
, 1 9 6 7 )
、 蓖 麻 (B re id e n ba eh e t a l, 1 9 6 5 ) 。活 力高的种子在吸水萌
发过程中 , 细胞亚结构发育较早 , 速度较快 , 尤其 是线粒体与内质网系统 。 而在林木种 子 方
面几乎不太看到这方面的研究报道。 本文以杉木种子 为材料 , 比较了高活 力(活 力 指 数 为
39 9
.
3) 与低活 力(活 力指数为2 08 . 89 )的自由授粉种 子 在萌发前吸涨期间种胚亚细胞结 构 发
育的差异 , 试图找出种子活力的细胞学基础 及种子活力鉴测的细胞学指标。
本文 于1 9 8 8 年 1 月 1 5 日收到。
· 该课魔系 , 1, 国科学院自然科学基金资助课题。
2 期 曾广文等: 杉木种子吸涨期间亚细胞结构的发育 12弓
材 料 与 方 法
试验材料 系浙江省余杭县长乐林场初级种子园 19 8 6年采集的自由授粉种子 , 代 号 2 4 刁
(高活力 , 据测得活力指数 V l = 3 9 9 . 3 0 ) , 代号 5 (低活力 , V l = 2 0 5 . 5 9 )。
样品处理 选取完整种子 , 于水中分别吸涨 1 、 2 、 3 d 。 剥 取 种胚用于制超薄切片。
超薄切片制片程序 (见 R ol and , 1 9 了8) 样品先用2 . 5 %戊二醛固定一 4 %饿酸固定一3 0 % 乙醇脱水一1 0 % 乙醇脱水一 10 0 %丙酮脱水一8 12 环氧树脂浸透一 包 埋一切片(L K B 切片机 ) 。 片厚5 0一7 on m 。
结 果 与 讨 论
经 1 986 、 19 8 7两年试验 , 2 4 号种子平均活力指数(V l) ‘》为3 9 . 30 , 远较 5 号种子平均活 力
指数2 0 8 . 8 9为高 。
活力不同的这两个样品的种子在吸涨开始至萌发前的 3 d 吸涨过程中 , 种胚细胞亚结构
的发育有明显的差异 。 主要表现在线粒体、 内质网的发育速度 , 脂质体的消失以及淀粉粒的
形成与累积方面。
(一 ) 线粒体的发育
高活力的2 4 号种子吸涨 l d 即可见到线粒体 (图版 I一A 一 1 ) 。 吸涨 Z d 以上的 , 线粒体 数
量显著增加 , 围绕在细胞核周 围 (图版 I一A 一2 , A 一3 a 、 b ) 与V a n D e r E b 等人 (1 9 6 7 )在 大
麦种子萌发期间观察到的情况一致 。 而低活力的 5 号种子 , 吸涨期间线粒体发育表现出很迟
缓 , 即便吸涨 3 d 的种子也难以看到线粒体的存在 (图版 亚一B 一3a 、 b )o
(二 ) 内质网的发育
高活力的 2 4 号种子吸涨第三天可以看到发育得很好的内质 网(图 版 I一A 一 3 b) 。 这 与
K le in & B e n
一s ha u l (1 9 6 6 ) 在 利马豆种子萌发早期胚轴细胞及 B r ia r ty 等人 (1 9 7 0 )在 萌
发蚕豆种子中观察到内质 网增加的情况一致 。 而低活力的 5 号种子 , 即使吸涨 3 d , 仍不见内
质网的增加(图版 丑一B 一 3 b )。
(三 ) 糊粉粒及脂质体的减少 、 消失和淀粉粒的出现和累积
高活力的2 4 号种子 , 吸涨 l d , 种胚细胞中还有不少糊粉粒及大量围绕在其周围 的 脂质
体(图版 工一A 一 1 ) ; 吸涨Z d , 细胞中糊粉粒变小 , 脂质体迅速减少 (图版 工一A 一2 ) (这与K le in
& B en- sh a u l (19 6的在利马豆和 H o r n e r & A r n o tt (1 9 6 6 )在丝兰种子的观察结果一致 ) ;
吸涨 3 d , 细胞中脂质体和糊粉粒基本消失 , 代替它们的是许多大小不等 的淀 粉 粒 (图 版
工一A 一3a
、
b)
。显然 , 这些新形成和累积的淀粉粒是由脂质体的类脂水解成脂肪酸 , 进而 转 化
成唬泊酸 、 苹果酸 , 后两者再经乙醛酸途径转化生成的。 这些淀粉粒的形成和累积很可能是
作为临时贮存物 , 为种子发芽准备了易以被动员的能源 , 因为淀粉比脂质更易被利用 。与24 4
号种子相比 , 5 号种子在 3 d 吸涨过程中未见到淀粉粒形成 。 即使吸涨了 3 d 的种子 , 除了细
胞核以外 , 整个细胞基本上仍被糊粉粒和脂质体所占据 (图版 亚一B 一3a 、 b) , 根本看不到淀
户 犷I = ‘I “牙 f 其中, 犷几 种子活力指敌 . G l: 种子 萌发指数 , 平入 幼苗地上 部鲜重 ,
1 2 6 }水业 科 学 研 究 2 卷
粉粒的存在 。 看来 自脂质向淀粉转化对于杉木种子的萌发有重要的生理意义 。 在萌发前的吸
涨期间种胚细胞内淀粉粒形成速度有可能作为种子活力和苗期生长势早期鉴定的一项指标 。
从以上结果可 以看出 , i舌力不同的种子在萌发速度、 萌发势方面表现出明显的差异 , 而
且在这些差异表现出来之前 , 在种子吸涨期间 , 在细胞亚结构的发育和细胞代谢方面早就表
现出了差异 。 了几力高的种 子 , 线粒体 、 内质网发育早 、 发育快 。 细胞代谢起动早 。 作为种子
贮藏物质的糊粉粒 、 脂质体迅速水解 , 为其它细胞器发育提供材料 , 或转化成淀粉 , 以淀粉
粒形式临时贮存起来 。 很可能是为种子萌发准备易以被动员利用的能源。 这些细胞器的发育
以及细胞代谢起动的早迟与速度看来与种子活力有着十分密切的关系 。
参 考 文 献
仁z 〕A b d u l一 B a k i, 八 . 八 . e t a l . , 1 0 7 3 , 八 re c h a n g e s in e e llu la r o r g a n e lle s o n m o m b r a n e s r e la te d
t o v ig o r 10 5 5 in s ee d s ?
,
S e e d S c ie n c e a n d T e e h n o lo g y
,
1 . 5 9一 1 2 5 .
仁2 〕八 b u 一 5 h a k r a , 5 . 5 . e t a l . , 1 9 6了, M ito e h o n d r ia l a et iv ity in g e r m in a tin g n e w a n d o ld s o y b e a n
s e e d s
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C r o p S e ie n c e
, 7 1 1 1 5一 1 1 5 .
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fin e s t r u e t u r e a n d b io e he m is tr y
,
J
.
E x Pt
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B o t
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2 2 1 51 3一 5 2 4 .
仁4 3 卜Io r n e r , 1 1 . T . Jr e t a l . , 1马6后, A h is to e he m ie a l a n d u ltr a 一 st r u e t u r a l s t u d y o f Pr e 一 a n d
p o s t
一
g e r m in a te d y u e e a s e e d s
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B o t
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G a z
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仁5 〕K le in , 5 . e t a l . , 1 06 6 , C h a n g e s in ee ll fin e st r u e t u r e o f L im a b e a n a x o s d u r in g e a r l丫 g e r m i-
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C a n
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J
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B o t
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4 4
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11(2 ) : 3 51一 3 5 5 .
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C e ll B io l
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2 5
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2 期 曾广文等: 杉木种子吸涨期间亚细胞结构的发育 1 2 7
DE V E LO PME NT OF CE LLULAR ULT R AST R UCT U R E
O F C U N N IN G H A 五fIA L A N C E O L A T A
SE E D S D U R ING IMB IB IT ION
Z e n g G u a n g w e n Fu Y u a n z hi Fu M e iz h ong
(Z 丙e jfa ” 9 A g r i. U ”fv e r s . ) (Z he jia ”9 F o r e s tr g l ”s rit“te )
A b str a et T he d e v elo Pm e n t o f th e r a d ic le e e ll u lt r a s t ru et u r e o f m o n o g e n e t ie
Pr o罗n y s e ed s o f C左 n n in g无a功玄a la n e e o la ta w ith hig h v ig o r (沁 2 4 4 ) a n d lo w
v ig o r (地 5 ) w a s in ve st i卯ted d u r in g th e im b ib itio n . T h e re s u lt s h o w e d t h a t
fo r th e h igh
v ig o r se d s
,
m it o e h o nd
r ia e a n be s e en o n th e fir s t d a y o f
im b ib it io n
.
A ft e r th e s e c o n d d a y o f im b ib it io n
, t h e n u m be r o f m it o e h o n d r ia
e v id e n tly in e rea se d
, a n d m o st o f t h em lo e a te d a lo n g the n u e le u s
.
O n th e
third d a y o f im b ib it io n
, e n d o P ]a sm ie r e t ie u lum in e rea s e d a n d d e v e lo Pe d
w e ll
, a n d a n u m b er o f s ta r e h g r a in s aPPea re d in d ist in e t s iz e w ith t h e
d isa PP e a r a n e e o f liPid b o d ies a nd
a le u r o n e g r a in s
.
F o r lo w v ig o r s e e d s (冲 5 ) ,
h o w e v e r
, th e w h o le e e ll w a s s till o e e u Pie d by a la r g e a m o u n t o f liP id
b o d ie s a n d a le u r o n e g r a in s e x e ePt n u e leu s e v e n o n th e th ird d a y o f im b ib it io n
.
N o m ito eh o n d r ia
, en d o P la sm ie r e t ie u lu m e a n be fo u n d a n d n o st a r e h g ra in s
a p p e a r e d
.
K e y W
o r d s C u n n了n g 无a m fa la n c e o la t a ; v ig o r o f se e d ; u lt ra s tr u e tu r e
美国加州森林立地和土壤考察简况
根据美国国际树作研究所与国际树作研究所中国办事处的中美森林考察交流计划 , 以中
国林科院林研所研究员 、 副所长盛炜彤同志为团长的第一个组团 (成员有张万儒 、 刘寿坡、 仲
崇琪 、 刘小坡 ) , 从 1 0月 1 日到1 4日对美国加州进行了考察和学术交流二美方接待并陪同的是
美国国际树作研究所主任迈尔斯 · 默文 , 董事会成员劳丽 · 利培特 。 这次考察共访间了 17 个
单位与地点 , 重点单位是辛普森木材公司 , 参观了 自动化木材加工工艺 , 森林采 伐 更新 现
场 , 工厂化育苗生产 , 森林资源微机管理 , 正在营造的按树短轮伐期纸浆林 , 二是伯克利加
州大学林业与资源系布洛吉特森林研究站 , 考察了森林立地类型划分 , 立地评价及应用等 ;
三是与伯克利大学林业与资源系进行学术交流。 该系主席及教授分别介绍了加州森林的分布
与立地条件 、 立地分类与评价 , 生长模型及土壤方面的研究 。 刘寿坡副研究员介绍了大兴安
岭火灾区森林环境的特点及火灾后的情况 。
这次考察是成功的 , 收获较大 。了解到美国非常重视森林的 自然保护 , 森林立地分类与评
价在加州森林经营中普遍得到应用 , 美国森林土壤当前科研和技术发展动态 , 普遍地应用微
机进行森林资源管理以及重视发挥森林多功能多用途的经营等。 这些收获对我国正在进行的
森林立地研究帮助很大, (梅 林)
曾广文等 : 杉木种子吸涨期间亚细胞结构的发育 图J板 工
2 4 4号亲本 自由授粉种子吸涨后的胚 细胞 电 子 显 微镜照片 。 其 中 : A 一 1 为 吸 涨 l d , 1 0 0 0 o x ; A 一 2 为 吸 涨 Zd,
几o 0 0 0 x ; A 一 3a 为 吸 涨 3 d , 1 0 0 0 0 又 ; A 一 3 b为 吸 涨 3 d , 8 0 0 0 义 。 (图例 : a g—糊粉粒 ; e w— 细胞 壁 ; e r— 内质网 ; m—线粒体 , n—细胞核 , L—脂质体 , 5 9— 淀粉粒 。 )
曾广文等 : 杉木种子吸涨期 间亚细胞结构的发育 图版 五
5 号亲本 自由授粉种子吸涨后的胚细胞电子显微镜照 片 。其中 : B 一 1为吸涨 l d , 10 0 0 x ; B 一 2为吸 涨Z d , IO O0 x ;
B
一 3 a 为吸涨 3 d , 1 0 o o o x ; B 一 3 b 为吸涨 s d , 8 o o o K 。 (图例* a g—糊 粉 粒 , e w—细 胞 壁 , n — 细胞核 ,
L—脂质体 。 )