大麦胚乳表层细胞的发育

1. 开题报告 大麦胚乳表层细胞的发育 学生：戴 云 霞 学号：m05306 导师：王忠　教授

2. 目录： 1、选题的依据 2、研究目的和意义 3、试验材料与方法 4、研究计划及预期研究结果

3. 1、选题的依据 大麦在世界粮食作物中的地位仅次于小麦、水稻和玉米，具有生育期短、早熟、丰产、适应性广、抗逆性强等特性， 又因营养价值高，兼有食用、饲用、酿造用等多种用途，在全世界广为种植。并且染色体少而大，2n=14，便于观察，是细胞遗传学、遗传工程学、生理学等研究的理想实验作物。

4. 在大麦产量和品质中起决定作用的是胚乳细胞的增殖与发育状况。大麦籽粒的90％ 左右是胚乳。 　　　关于谷物胚乳和糊粉层的发育及其功能的究，国内外已有很多的报道，但大多集中在结构变化的描述上，且材料的选择大多为水稻，小麦，玉米，而关于大麦的研究很少。现就有关大麦胚乳糊粉层和转移细胞方面的一些研究综述如下：

5. 1.1 关于大麦胚乳糊粉层细胞和胚乳转移细胞的发育和结构特点 1.1.1 大麦胚乳糊粉层细胞的发育和结构特点 席湘媛，叶宝兴（1997）研究发现大麦开花后8d，糊粉层原始细胞形成。与王 忠，顾蕴洁等（1996）的研究结果一致。 Kvaale和Olsen认为：糊粉层停止分裂时间约是开花到种子成熟时期的一半。 ＊

6. 版图Ⅰ：糊粉层停止分裂时间与开花到种子成熟时期的对照图版图Ⅰ：糊粉层停止分裂时间与开花到种子成熟时期的对照图 图中： 　“Bomi”： Kvaale和Olsen（1986） 　“Midas”： Cochrane和Duffus（1981） 　“阿恩特１３”： 　席湘媛 叶宝兴（1997） 　结果符合Kvaale和Olsen的结论。

7. 版图Ⅱ： １、从非休眠大麦子粒中离析的糊粉层细胞的电子显微图。 ２、开花后33 d的大麦糊粉层。x 294 ３、为小麦花后30d的小麦颖果糊粉层．x ４００ IWL：内壁层； OCW：外细胞壁;L：油脂体；ECW：胚乳细胞壁； P蛋白体；S：小淀粉粒；ＥＮ：胚乳细胞。

8. 1.1.2 大麦胚乳转移细胞的发育和结构特点 转移细胞定义： 是一类特殊的薄壁细胞, 其特征是细胞壁向内突起生长, 形成壁内突, 质膜紧贴细胞壁生长的结构。 超微结构特征： • 　细胞核较大。 • 　细胞质浓, 并富含线粒体、高尔基体等细胞器。

9. 1.1.2 大麦胚乳转移细胞的发育和结构特点 在种子发育的一定阶段胚乳表层的某些部位细胞显示出细胞壁向内增生，质膜跟随褶皱，形成许多折叠片层的情况。这些细胞壁和质膜显著内突的细胞被称为胚乳转移细胞，胚乳转移细胞主要发生在靠近维管束的胚乳表层中。大麦胚乳转移细胞的壁内突程度较玉米，小麦等小。

10. 依据细胞在胚乳组织中所处的位置和功能，我们将谷物胚乳细胞分为两种类型：依据细胞在胚乳组织中所处的位置和功能，我们将谷物胚乳细胞分为两种类型： 贮藏淀粉和蛋白质等物质，为胚发育提供营养。 内胚乳细胞: 胚乳细胞 糊粉层细胞 胚乳表层细胞 胚乳转移细胞

11. 胚乳中转移细胞的类型－王秀玲等(2004) 胚乳转移细胞 胚乳表层细胞 糊粉层细胞 糊粉层转移细胞 胚乳合点端部分 胚乳吸器

12. 版图ⅢA–D. H. vulgare珠心突起转移细胞 A、一些细胞中, 平行的条形细胞壁内突生长(箭头). 插入的是高分辩率下的平行长条形细胞； B、临近细胞网状细胞壁内突生长 ；C、在同一珠心突体中不同的细胞内，条形和网状细胞壁都向内生长；D、 是高分辨率下的C图

13. 1.2.1 糊粉层的生理功能 1.2 关于大麦糊粉层和胚乳转移细胞的生理功能 从分布位置和结构特点推测，糊粉层细胞的生理功能主要有二方面： 　一是：转运与积累养分功能。 　二是：产生水解酶分解胚乳为胚生长提供养分的功能。

14. 1.2.2 大麦转移细胞的生理功能 质膜折叠能有效地促进囊泡的吞并，加速物质的分泌或吸收； 　　　转移细胞的细胞壁纤维排列松散十分利于物质的输导，而且它又位于颖果的维管束旁。因而推测，胚乳转移细胞在将母体运来的营养物质转运到胚乳组织的过程中起了重要的作用。

15. 1.3 大麦胚乳糊粉层的营养价值 • 蛋白质含量高、种类多，品质优。 • 食物纤维和脂肪含量高，且多为不饱和脂肪酸，是动物必需脂肪酸的良好来源。 • 较多的多酚类物质，萃取后可作为抗氧化剂类食品添加剂。 • 富集磷、钾、钙、镁等矿质元素。

16. 如果能确定糊粉层中营养物的种类和特性，加以合理利用，或直接从糊粉层中分离出对人体健康有益的蛋白质、维生素、矿质元素和生物活性物质，必将给人类社会带来巨大的效益。如果能确定糊粉层中营养物的种类和特性，加以合理利用，或直接从糊粉层中分离出对人体健康有益的蛋白质、维生素、矿质元素和生物活性物质，必将给人类社会带来巨大的效益。 现已成功地从麦麸中分离出细颗粒状的糊粉层物质，纯度达96%以上。无味,口感好,不仅可以单独食用，也能作食品添加剂。　

17. 2 、研究的目的和意义 目的： • 探明大麦胚乳表层细胞结构和发育上的特点。 • 探明大麦糊粉层和胚乳转移细胞发育过程和控制因素。 • 探明大麦糊粉层和胚乳转移细胞生理功能和灌浆物质进入胚乳的途径。

18. 意义： • 为大麦生产提供理论和方法 • 提出大麦胚乳表层细胞发育和功能新观念 • 深化对谷物胚乳发育的研究 • 充实细胞生物学、形态解剖学和作物生理学的知识 • 为糊粉层的开发利用、谷物品质遗传、谷物的生产和加工提供新的理论与方法

19. 3.1 试验材料 • 供试大麦品种为1154。 • 田间分期播种，并设置小区增施氮肥以供比较用。采用挂牌与点颖相结合的方法来准确标记颖花的开花日期和颖果发育的时间。 • 每隔2d将吸足水分的大麦种子播于附有湿纱布的培养皿中发芽，当首批播种的小苗长至3叶期（断乳期）时，收集萌发不同天数的种子，供实验用。

20. 3.２ 研究方法 3.２.1 糊粉层细胞成分和酶的组织化学检定 3.２.2 供光镜和透射电镜(TEM)观察的样品制作 3.２.3 细胞壁的荧光观察 3.２.4 供扫描电镜(SEM)观察的样品制作 3.２.5 谷物种子中矿质元素分布分析 3.２.6 胚乳细胞的分离与核酸与蛋白质成分分析 3.２.7 糊粉层在种子萌发过程中结构和功能的观察 3.２.8 灌浆物质进入胚乳途径的观察

21. 用扫描电镜观察结构，并同步测定观察区中的元素种类与含量用扫描电镜观察结构，并同步测定观察区中的元素种类与含量 发育不同天数的颖果 比较分析各发育阶段细胞结构内含物种类，酶活性的变化 探明谷物糊粉层和胚乳转移细胞发育机制和生理功能 冰冻切片，组织化学法检定细胞成分和酶活性 树脂切片后特异性染色，免疫荧光观察显微结构和细胞器内含物 萌发不同天数的颖果 超薄切片结合免疫定位，用透射电镜重点观察与物质转运的细胞器如质膜、胞间连丝等超微结构 3 、研究方案

22. 3.2.1 糊粉层细胞成分和酶的组织化学检定 取颖果，冰冻切片 染色 I-IK试剂－－蓝黑色的颗粒　－－淀粉粒 苏丹Ⅲ试剂－－红色的液滴－－圆球体 判断成分和酶的定位 邻苯二酚试剂－－茶褐色部位－－多酚氧化酶处

23. 3.2.2 供光镜和透射电镜(TEM)观察的样品制作 前固定 后固定 取样 包埋 置换 脱水 半薄切片 TBO染色 光镜观察 电镜观察 双重染色 超薄切片

24. 3.2.3 细胞壁的荧光观察 将切片放在荧光显微镜下用紫外光激发观察，发出的蓝色荧光的部位为细胞壁。用此法可以观察糊粉层细胞壁和胚乳转移细胞壁的发育情况。 图版Ⅶ 花后20d小麦胚乳细胞的显微照片(1)和糊粉层细胞壁的荧光照片(2) A．糊粉层；ES.内胚乳；NE.珠心表皮；Pe.果皮；W.退化珠心层的残壁和糊粉层壁。（顾蕴洁2004）

25. 3.2.4 供扫描电镜(SEM)观察的样品制作 前固定 后固定 二甲亚砜过渡 丙酮脱水 醋酸异戊酯过渡 液氮断裂 SEM观察 CO2临界点干燥 离子溅射镀金

26. 3.2.5 谷物种子中矿质元素分布分析 利用我校测试中心附有能谱仪的扫描电镜，在观察断面结构的同时，分析观察区中的矿质元素种类与含量。 能谱仪对本项目中测定种子中矿质元素的含量，分析重金属元素在颖果中分布是十分有用。

27. 3.2.6 胚乳细胞的分离和核酸与蛋白质成分分析 纤维素酶 果胶酶 去果皮和胚 提取内含物 显微镜观察 取材 酶解 电泳 糊粉层细胞（先） 胚乳细胞（后）

28. 3.2.7 糊粉层在种子萌发过程中结构和功能的观察 取萌发不同天数的种子。采用上述大多数方法可用于研究糊粉层在种子萌发过程中超微结构的变化，分析糊粉层细胞的生理功能。

29. 3.2.8 灌浆物质进入胚乳途径的观察 取发育15天数左右的大麦穗，留下同一天标花的颖果，其余全部剪除。将穗茎插入含有14C-蔗糖液中，每隔半小时取下颖果后冰冻切片，将切片贴在玻片上，烤干后在切片上涂感光乳胶，进行同位素自显影，根据浸穗不同时间后颖果横切面自显影显微观察到的情况，分析14C-蔗糖液到达颖果各部位的时间与进入胚乳途径。

30. 另外,也可用荧光显微法观察灌浆物质进入胚乳途径。例如给大麦小穗饲喂荧光示踪物如小分子量的葡聚糖，每隔半小时取出颖果后徒手切片，在荧光显微镜下观察颖果横切面上由葡聚糖分子发出的绿色荧光，由此可分析灌浆物质进入胚途径。另外,也可用荧光显微法观察灌浆物质进入胚乳途径。例如给大麦小穗饲喂荧光示踪物如小分子量的葡聚糖，每隔半小时取出颖果后徒手切片，在荧光显微镜下观察颖果横切面上由葡聚糖分子发出的绿色荧光，由此可分析灌浆物质进入胚途径。

31. 4、研究计划和预期研究结果 4.1 研究计划: 这学期计划是种植大麦，进行室内种子萌发实验，取萌发不同天数的残剩胚乳，固定、包埋、制片，观察糊粉层细胞在种子萌发过程中超微结构变化，探明谷物糊粉层和胚乳转移细胞生理功能。

32. 氮素含量处理 • 大量标花 • 采集发育不同天数的颖果 • 组织化学鉴定 • 样品的固定与包埋 • 树脂切片 • 结构观察 • 撰写高质量论文 下学期研究计划

33. 4.2 预期研究成果 • 探明大麦胚乳表层细胞的超微结构和发育上的特点。 • 探明糊粉层细胞和转移细胞结构和功能。 • 阐明糊粉层细胞和转移细胞分化过程和调控分化的因素。

34. 谢谢，敬请批评指正！