莖瘤芥莖膨大的解剖學與細胞學研究.pdf

1、莖瘤芥(Brassica juncea var.tumida Tsen et Lee)是十字花科蕓薹屬芥菜種的一個變種,以其膨大的肉質(zhì)瘤狀莖做為加工腌制的優(yōu)異原料。目前生產(chǎn)中存在著瘤狀莖農(nóng)業(yè)性狀及品質(zhì)較差,加工成菜率低等諸多問題。之前的相關研究多集中在品種選育及栽培措施改善上,對其膨大基本機制的研究很少涉及。為了深入了解瘤狀莖生長發(fā)育的膨大機制,我們以莖瘤芥為試材,對其生長發(fā)育過程中解剖學結構的變化進行了研究,在此基礎上分析了細胞倍性及

2、生理代謝物質(zhì)的變化規(guī)律并對相關細胞周期蛋白基因的保守序列進行了克隆,以期闡明瘤狀莖膨大的解剖學、細胞學機制并為其分子調(diào)控機制的研究打下基礎。主要研究內(nèi)容及結果如下:1.研究了瘤狀莖膨大過程中解剖學結構的變化,結果發(fā)現(xiàn)瘤狀莖膨大主要歸因于皮層、髓部細胞數(shù)目的增加及相應部位薄壁細胞的體積增大,沒有發(fā)現(xiàn)環(huán)髓帶的產(chǎn)生及活動。瘤狀莖形成層細胞首先進行切向分裂增加細胞層數(shù),然后進行徑向分裂,形成莖的長軸,隨后在各部位組織中出現(xiàn)不定向分裂,使得瘤狀莖

3、向各個方向生長,在此過程中一直伴隨著細胞膨大的進行。由于形成層向內(nèi)外分裂的細胞數(shù)目不同;皮層、髓部細胞的膨大程度不同,導致皮層及髓部組織對瘤狀莖最終體積形成的貢獻差距明顯。2.研究了瘤狀莖膨大過程中細胞核內(nèi)DNA相對含量的變化規(guī)律。研究結果發(fā)現(xiàn)瘤狀莖中存在由核內(nèi)再復制導致的多倍化現(xiàn)象,細胞最高倍性可達16C(生物體單倍體基因組所含的DNA總量稱為C值)。對瘤狀莖不同發(fā)育時期及成熟期不同發(fā)育部位的細胞進行流式細胞術檢測,發(fā)現(xiàn)隨著生育期的進

4、行,瘤狀莖的核內(nèi)多倍化程度不斷提高,平均細胞倍性持續(xù)增加,由3.14C升至5.18C。成熟莖從外向內(nèi)呈現(xiàn)出平均細胞倍性先降低后升高的趨勢,形成層附近細胞平均倍性值最低,最高值則出現(xiàn)在髓部最內(nèi)層。結合解剖學結構我們發(fā)現(xiàn):成熟瘤狀莖皮層、髓部細胞膨大明顯且髓部細胞由外向內(nèi)體積依次增大,表皮、形成層細胞相對體積較小。這與核內(nèi)多倍化的變化程度完全吻合,表明核內(nèi)多倍化程度與細胞的體積大小具有明顯的正相關性。瘤狀莖在不同環(huán)境中表現(xiàn)為膨大與非膨大兩種

5、情況下,其核內(nèi)多倍化程度差距明顯。將不同發(fā)育時期的瘤狀莖髓部進行組織培養(yǎng),誘導形成的愈傷組織中沒有再檢測到核內(nèi)多倍化的產(chǎn)生,其中生長發(fā)育早期的髓部組織還誘導分化出芽。對莖瘤芥不同組織器官及其近緣屬種的系統(tǒng)研究檢測發(fā)現(xiàn),核內(nèi)多倍體的分布具有器官特異性、種屬特異性。3.研究了瘤狀莖生長發(fā)育過程中生理代謝物質(zhì)的變化。對其含量變化的測定表明,核內(nèi)多倍化過程需要旺盛的物質(zhì)合成代謝并與貯藏物質(zhì)的積累有關。4.研究了與細胞分裂及核內(nèi)再復制相關的細胞周