百合小孢子母细胞形成和发育过程中细胞间连接形态和结构的变化.docVIP

百合小孢子母细胞形成和发育过程中细胞 间连接形态和结构的变化3 王新宇 聂秀菀 潘有福 张大伟 郑国 (兰州大学细胞生物学研究室, 兰州 730000) 摘 要 超显微结构水平观察发现造孢时期造胞细胞的壁较厚, 由中间层、初生和次生壁组成, 细胞 间的连接为典型的胞间连丝。减数分裂前间期的细胞壁主要由中间和初生壁组成, 典型的胞间连丝 消失, 但局部位置上的中间层和初生壁组分缺失, 构成约 200～ 800nm 宽的“豁口”。进入分裂期后, 次 生壁组分急剧增加。当整个细胞壁加厚到 240—500nm 时, 细胞壁出现穿孔。穿孔过程似乎有下列两 种方式: 1) 在细胞壁的一侧或两侧出现电子致密物, 这种电子致密物因不断积累, 在与细胞壁垂直的 方向上向壁内延伸。它们穿过次生壁、初生壁和中间层, 最后整个细胞壁被贯通; 2) 细胞壁的两侧同时 出现类似分泌泡的结构, 可能由于这些分泌泡的作用使它们所处部位的细胞壁变薄, 最终被贯通。当 细胞壁进一步加厚至 470—1700nm 时 (偶线2粗线期) , 细胞壁出现很宽阔 (200～ 1500nm ) 的细胞融合 道 (cy tom ic t ic ch anne l) , 其中并伴随有核物质或细胞器通过。文章讨论了细胞发育过程中次生胞间连 丝与细胞融合道形成的机理及其相互联系。 关键词 胞间连接 细胞壁穿孔 细胞融合道 胞间连丝 电子显微术 中图法分类号 Q 94211 Q 94514 Q 24 Q 336 高等植物的细胞之间也存在着多种功能上与动物细胞间隙连结 (gap co n ju n c t io n ) 相类似的 连结 ( in te rce llu la r co n n ec t io n , IC ) , 这种连接在控制细胞间的物质运输、通讯、细胞分化, 以及细 胞生长和分化等方面起着十分重要的作用1- 2 。 目前发现高等植物细胞间存在两种不同形式的 连接, 即细胞融合道(cy tom ic t ic ch an n e l, CC ) 和胞间连丝 (p la sm o de sm a ta, PD )。细胞融合道又叫 胞 质通道或胞质连接 ( cy top la sm ic ch an n e l o r co n n ec t io n )。 胞间连丝又有初生的胞间连丝 (p r im a ry PD , P PD ) 和次生的胞间连丝 ( seco n da ry PD , SPD ) 之分。P PD 最早发现于十九世纪末 期3 , 距今已有一百多年的历史。 关于它们的结构、起源、形成机制和生理功能, 尤其最近二十多 年来, 已有很深入的研究。CC 和 SPD 最早分别发现于本世纪初期和七十年代4, 5 , 目前虽然发现 这两种胞间连结普遍存在于各种植物的不同细胞和组织1, 6- 11 , 但是关于它们的结构、形成机 制、生物学意义以及与其它胞间连接形式的联系还不清楚。本研究对于了解这些问题有一定的意 义。 材料和方法 本研究使用的材料为大卫百合 (L ilium dav id ii)。 所用植株生长于本校生物园大田, 生长健 壮, 未受任何旱、涝或病虫害的影响。 在开花早期, 通过镜检取用小孢子母细胞处于减数第一次分裂早前期的花药切成约 1mm 2 的小节立即投入含 215% 戊二醛的磷酸缓冲液 ( 100mm o l?L , pH 712) 中固定 2～ 4h ( 室温)。 随 后, 用上述磷酸缓冲液彻底冲洗, 再于含 1% O sO 4 的磷酸缓冲液(同上) 中后固定过夜(4℃)。固 来稿日期: 1996 年 9 月 25 日 3 国家自然科学基金资助项目 定后的组织块用蒸馏水冲洗, 然后于梯度乙醇中脱水, 环氧丙烷过渡, 环氧树脂 Epo n 812 渗透和 包埋。 包埋块在 L KB - 4800 型超薄切片机上切片, 切片 ( 80～ 100nm ) 经铀- 铅双染后 P h ilip s EM 2400T 透射电子显微镜下观察和照相。 结 果 造孢细胞时期的细胞呈不规则的多边形, 细胞核圆形或椭圆形, 核内有两个较大的核仁。 细 胞质稠密, 含丰富的细胞器。 细胞壁(CW ) 厚约 230～ 270nm , 由中间层 (M L )、初生壁 (PW ) 和次 生壁 (SW ) 组成, 每侧初生壁的厚度约占细胞壁总厚度的 30% 。细胞壁上可看到的连接为典型的 胞间连丝 (图版l|I , 1- 2)。 减数分裂前间期细胞的核质比有所增加, 但 CW 较薄 ( 约 110～ 150nm ) , 主要由 PW 和M L 组分组分, PW 的电子不通透性较强。此时