巨胚稻胚生长动态的比较研究

杜 冰， 金应浩， 柏 鹤， 李美善*， 许明子， 刘宪虎

(1.延边大学农学院，吉林 延吉 133002；2.珲春市农业技术推广总站，吉林 珲春 133300)

巨胚稻胚生长动态的比较研究

杜 冰1， 金应浩2， 柏 鹤1， 李美善1*， 许明子1， 刘宪虎1

(1.延边大学农学院，吉林 延吉 133002；2.珲春市农业技术推广总站，吉林 珲春 133300)

本文采用石蜡切片法观察分析了普通稻和巨胚稻胚的生长动态。结果表明：1) 普通稻和巨胚稻胚的生长在开花后前9 d较快，是胚的快速生长期；从开花后第9～21天，胚生长缓慢，胚进入稳定生长期；开花后第21～30天，胚生长不再明显，胚基本成熟；2) 同一时期，巨胚稻的胚大于普通稻，且细胞数目多于普通稻，盾片细胞大小也大于普通稻。

巨胚稻；胚；石蜡切片；生长动态

水稻起源于并被广泛种植于亚洲的热带区域[1]，是我国第1大粮食作物，种植面积和总产量均居全国首位，分别占粮食作物种植面积和总产量的30%和40%以上[2]。中国作为栽培稻的原产地之一，具有丰富多样的水稻种质资源，包括带有特殊性状和用途的特种稻种质资源[3]。

巨胚稻作为特种稻的一种，其高营养的特点符合现在人们对饮食的需求。虽然前人曾对巨胚稻进行了一些研究[4-20]，但对其生长发育的研究鲜有报道，因此，需要对巨胚稻的生长特点尤其是巨胚的特点进行研究。本研究利用石蜡切片技术对普通稻和巨胚稻的胚生长过程进行对比研究，观察胚在生长发育过程中的相关特征，探究巨胚的形成原因，为巨胚稻的基础研究和开发利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选用延边大学农学院水稻育种室保存的2个水稻种质，普通稻品种(吉玉粳)和巨胚稻种质“黑巨胚”。试验地点为延边大学农学院水稻试验田；常规方法处理种子(浸种催芽)，4月19日播种，大棚旱育苗，5月26日单本移植，移植密度30 cm×20 cm。其他管理同当地大田。

1.2 方法

1.2.1 取样

在供试材料开花盛期，选取同一天开花、长势一致的稻穗150个，每穗选取1个大小基本一致、刚开过花的水稻枝梗挂牌标记。每隔3 d对标记枝梗进行取样，至开花后第30天止。供试材料每次取10个标记枝梗，立即放入事先装有FAA固定液的离心管中固定，室温放置，备用。

1.2.2 切片

采用石蜡制片法制片，其主要步骤为：取材→固定(FAA固定液)→软化(30%氢氟酸10 d)→脱水(乙醇为脱水剂)→透明(二甲苯为透明剂)→浸蜡→包埋→切片→粘片及展片→脱蜡(二甲苯)→染色(龙胆紫染色法)→透明(二甲苯)→封片(加拿大树胶)→观察。

1.2.3 观察测量

通过光学显微镜观察开花后不同时期胚的结构。在同一时期的切片里，供试材料随机选取5个效果较好、具有代表性的视野，用万能成像装置(LY-WN-HPCCD)测量胚的长度和厚度、胚芽的长度和宽度、胚根的长度和宽度，同时在每个视野随机选取10个盾片细胞，测量其长和宽，并统计胚纵切面细胞个数。

2 结果与分析

2.1 普通稻和巨胚稻胚长和胚厚的生长动态比较

在开花后第6天时，普通品种吉玉粳平均胚长564.95 μm，平均胚厚254.68 μm，均明显小于黑巨胚(1 005.16 μm，506.42 μm)，在第6～9天，供试材料胚的平均长度和平均厚度明显增大，平均胚长吉玉粳850.71 μm、黑巨胚达到了1 775.46 μm；平均胚厚吉玉粳400.56 μm、黑巨胚增加到856.49 μm。

开花后第9～21天，供试材料胚增长的速度逐渐放缓，到第21～30天，胚基本不再生长，说明胚的生长发育已经基本完成(表1)。

表1 胚长和胚厚的生长动态比较

注：表中的数据为5个重复的平均值±标准差(SD)

2.2 普通稻和巨胚稻胚芽的生长动态比较

胚芽的生长趋势同胚的生长趋势，开花后前9 d快速生长，等9～21天生长缓慢，等21～30天胚芽已基本停止生长，基本发育完成(表2)。

表2 胚芽的生长动态比较

注：表中的数据为5个重复的平均值±标准差(SD)

2.3 普通稻和巨胚稻胚根的生长动态比较

胚根的生长趋势同胚的生长趋势，开花后前9 d快速生长，第9～21天生长缓慢，第21～30天胚根已基本停止生长，发育趋于完成(表3)。

表3 胚根的生长动态比较

注：表中的数据为5个重复的平均值±标准差(SD)

2.4 普通稻和巨胚稻胚纵切面细胞数目和盾片细胞大小的比较

开花后各个时期吉玉粳的胚纵切面的细胞数目均少于黑巨胚，随开花后时间的推移，细胞数目也明显增多，开花后前9 d，供试材料的细胞数目增加最快，开花后第9～21天，细胞数目仍然在逐渐增加，但增加幅度小，开花后第21 d之后，细胞数目基本不再增加，保持稳定。

开花后各个时期吉玉粳的盾片均明显小于黑巨胚。吉玉粳的盾片细胞长度开花后前9 d迅速增大到21.5 μm；在第9～21天，吉玉粳盾片细胞长仍略有增大，但不再明显，第21天之后基本不再增大。黑巨胚在开花后前9 d，盾片细胞长度迅速增大到35.5 μm；开花后第9～21 天略有增大，但不再明显，开花后第21天为39.8 μm；开花后第21～30天，盾片细胞长度基本保持不变。盾片细胞宽度变化同长度基本一致，供试材料开花后前9 d细胞宽度增加明显，开花后第9～21天，略有增大，开花后第21天之后基本不再增大，保持稳定。

综上，水稻胚的增大应当是盾片细胞个数的增多和细胞体积的增大共同引起的，这是导致巨胚稻的胚比普通品种大的原因(表4)。

表4 胚纵切面细胞数目和盾片细胞大小的比较

注：表中的数据为10个重复的平均值±标准差(SD)

3 讨论

根据观察结果，同一时期，吉玉粳和黑巨胚的胚芽、胚根、盾片等结构都随着胚的增大而增大，变化规律与胚的变化规律相似。据章清杞等(2003)的研究结果表明，细胞数目对胚增大不起决定作用，而细胞自身体积的增大是导致胚增大的原因。本研究在观察盾片细胞数目时发现，随着黑巨胚胚的增大，细胞数目和细胞体积也在逐渐增加和增大，这说明黑巨胚的胚增大应当是细胞的数目增多和细胞体积增大共同作用的结果，这与章清杞[7]的研究不同。关于巨胚稻胚增大的具体原因，还需进一步的深入研究。

[1] 蔡洪法.我国水稻生产现状与发展展望[J].中国稻米，2000，6：5-8.

[2] 廖西元，陈庆根.我国优质水稻生产现状与发展对策[J].农业技术经济，2002，5：32-34.

[3] 马丽莲，郭龙彪，钱前.水稻大粒种质资源和遗传分析[J].植物学通报，2006，23(04):395-401.

[4] 叶浩田，张琳琳，张登宇.水稻巨大胚突变体MH-ge1的萌发生理研究[J].安徽农业科学，2016，7：111-113.

[5] 蔡治君，黄菊，王英存，等. 分子标记辅助育种选育黑色香型巨胚水稻[J].分子植物育种，2014，6:1112-1118.

[6] 纪哲，韩尧雯，时亚琼，等. “上师大5号”巨胚水稻幼穗再生体系的建立[J].种子，2014，5:71-73.

[7] 章清杞，杨艳荔，李毓，等.籼稻巨胚不育系龙特浦geA的选育[J].核农学报，2003，17(04)：245-248.

[8] 李毓，章清杞，杨艳荔，等.籼型巨胚稻的发现及其遗传育种研究[J].作物学报，2004，30(02)：122-125.

[9] 平宝哲，时亚琼， 谢米雪，等. 1个新巨胚等位基因的鉴定与表达分析及其性状考察[J].西北植物学报，2015，5:1518-1523.

[10] 张标金； 张祥喜； 罗林广. 籼型巨胚功能稻新品系赣巨1号的选育与应用[J].江西农业大学学报，2014，1：16-20.

[11] 郑植，黄忠财，张艳华，等. 巨胚水稻的研究进展 [J].亚热带农业研究，2012，4：221-225.

[12] 赵则胜，蒋家云.高营养功能性巨胚稻米研究初报[J].上海农业学报，2002，18(增刊)：5-8.

[13] 章清杞，张书标，黄荣华，等.籼稻巨胚不育系98-14geA的选育与研究[J].上海交通大学学报：农业科学版，2005，23(03)：223-228.

[14] 章清杞，郑宝东，张书标，等.功能性特种巨胚稻—MhgeR的选育及应用[J].核农学报，2009，23(02)：180-184.

[15] 章清杞，黄荣华，张书标，等.巨胚杂交稻的农艺及产量性状[J].热带作物学报，2007，28(02)：33-36.

[16] 韩龙植，南钟浩，全东兴，等.特种稻种质创新与营养特性评价[J].植物遗传资源学报，2003，4(03)：207-213.

[17] 章清杞，张书标，黄荣华，等. 巨胚稻的生物学特性研究[J].作物学报， 2007，33(06)：1034-1037.

[18] 章清杞，黄荣华，林光，等. 籼稻巨胚种质的诱变获得及遗传研究[J].中国农业科学，2007，42(07)：1309-1314.

[19] 张祥喜，罗林广，刘凯，等. 籼型巨胚水稻新品系莲塘巨胚红的选育与应用[J].江西农业科学，2012，24(05)：1-3.

[20] 魏振承，张名位，池建伟，等. 引进巨胚稻与普通稻的米质和营养成分分析比较[J].植物遗传资源学报，2005，6(04)：386-389.

Comparative studies on embryo growth dynamics of giant embryo rice

DU Bing1, JIN Yinghao2, BAI He1, LI Meishan1, XU Mingzi1, LIU Xianhu1

(1.AgriculturalCollegeofYanbianUniversity,YanjiJilij133002,China;2.AgriculturalTechnologyExtensionStationofHunchunCity,HunchunJilin133300,China)

In this paper, dynamic growth of embryo between giant embryo rice and ordinary rice was observed by paraffin section. The results showed that both embryos of giant embryo rice and ordinary embryo rice grew fast in initial 9 days after flowering, being defined as embryo rapid growth stage. From 9 to 21 days after flowering, both embryos were growing slowly and were in a stable growth stage. Embryos of both rice did not grew obviously, and become mature from 21 to 30 days. During the same stages, the giant embryo rice was larger in size of embryo and scutellum cell than ordinary rice, and the embryo cell number of giant embryo rice were great than ordinary embryo rice.

giant embryo rice; embryo; paraffin section; growth dynamics

2016-11-18

杜冰(1988—)，男，吉林长春人，硕士，在读博士,研究方向为植物遗传育种。李美善为通信作者，

E-mail：lims@ybu.edu.cn

1004-7999(2016)04-0342-04

10.13478/j.cnki.jasyu.2016.04.011

S511

A