細(xì)胞質(zhì)雄性不育辣椒花藥發(fā)育過程中細(xì)胞程序性死亡的細(xì)胞學(xué)研究.pdf

1、辣椒（Capsicum annum L.）是一種非常重要的蔬菜作物，有很高的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值，同時還具有顯著的雜種優(yōu)勢。細(xì)胞質(zhì)雄性不育(Cytoplasmic Male Sterility，CMS)是辣椒雜優(yōu)利用的基礎(chǔ)。CMS與程序性細(xì)胞死亡(Programmed Cell Death，PCD)密切相關(guān)。本研究以辣椒細(xì)胞質(zhì)雄性不育系8214A及其相應(yīng)的保持系8214B為材料展開研究，一方面，利用TUNEL（脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)

2、的缺口末端標(biāo)記法）檢測技術(shù)，在光學(xué)顯微鏡下觀察了敗育過程中不育系花粉母細(xì)胞和絨氈層細(xì)胞中的TUNEL陽性信號，并了解細(xì)胞核DNA斷裂的發(fā)生;另一方面，用透射電子顯微鏡技術(shù)觀察了在敗育過程中不育系花粉母細(xì)胞與絨氈層細(xì)胞中Ca2+的分布特征，獲得了以下研究結(jié)果:
　　TUNEL檢測發(fā)現(xiàn)，不育系花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂初期核部位有明顯的陽性信號，說明花粉母細(xì)胞核DNA開始出現(xiàn)片段化。不育系花粉母細(xì)胞在其減數(shù)分裂至四分體時期核DNA普遍斷裂，而

3、在保持系中并未出現(xiàn)此現(xiàn)象。在四分體形成時期，無論是不育系還是保持系的絨氈層細(xì)胞核均呈TUNEL陽性反應(yīng)，說明絨氈層細(xì)胞都出現(xiàn)程序性細(xì)胞死亡。
　　Ca2+超微化學(xué)細(xì)胞定位結(jié)果表明，保持系花藥在花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂前，花粉母細(xì)胞整齊排列在藥室內(nèi)，細(xì)胞核大，居中，花藥壁分化完全。此時鈣顆粒很少，主要分布在花粉母細(xì)胞的液泡中和細(xì)胞壁上，絨氈層細(xì)胞壁上也有少量的分布。在花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂早期，花粉母細(xì)胞體積增大，隨著細(xì)胞核消失，出現(xiàn)清晰可辨

4、的染色體。這時，藥壁絨氈層細(xì)胞體積徑向增大，細(xì)胞器變得豐富。花粉母細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)濃度增大，液泡和細(xì)胞壁上開始聚集鈣顆粒，絨氈層細(xì)胞間隙也開始聚集鈣顆粒?；ǚ勰讣?xì)胞減數(shù)分裂第一次分裂結(jié)束時，花粉母細(xì)胞中含有兩個細(xì)胞核，此時已形成胼胝質(zhì)壁，鈣顆粒向胼胝質(zhì)壁上聚集。到了四分體時期，四分體小孢子細(xì)胞質(zhì)更加濃厚大量鈣顆粒積累在開始形成的小孢子花粉外壁上。此時絨氈層細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)大的液泡，細(xì)胞形狀開始不規(guī)則，其細(xì)胞間隙的鈣顆粒也越來越多。在小孢子早期，小

5、孢子細(xì)胞核大且位于細(xì)胞正中，鈣顆粒均勻分布在花粉外壁上，這時絨氈層細(xì)胞開始呈現(xiàn)退化跡象。隨后進(jìn)入小孢子晚期，這時絨氈層細(xì)胞完全退化，僅剩下殘跡。在此時期，鈣顆粒大量聚集在小孢子外壁上，絨氈層退化后的殘跡上的鈣顆粒向花粉外壁聚集。然后小孢子完成第一次有絲分裂，形成含有大液泡和大量細(xì)胞質(zhì)的營養(yǎng)細(xì)胞和較小的生殖細(xì)胞的二胞早期花粉。在二胞晚期及成熟花粉時期，花粉細(xì)胞質(zhì)中積累大量的淀粉粒，這時藥壁僅剩下表皮細(xì)胞和出現(xiàn)纖維狀條紋增厚的藥室內(nèi)壁細(xì)胞，

6、此時的鈣顆粒仍均勻分布在花粉外壁上。
　　不育系花藥在花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂前花藥的超微結(jié)構(gòu)與保持系相似。在花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中，第一次分裂結(jié)束后，花粉母細(xì)胞質(zhì)膜出現(xiàn)局部收縮和破裂。這時花藥壁絨氈層細(xì)胞呈明顯退化跡象，細(xì)胞形狀不規(guī)則，細(xì)胞電子密度增大，細(xì)胞核不完整。此時不育系花粉母細(xì)胞未出現(xiàn)像保持系一樣的鈣顆粒分布特征，前者鈣顆粒很少。花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂完成后，藥室體積未增大，形成的四分體相互粘連，四分體小孢子不正常，未見花粉外壁