果实开裂的重要意义,就是使得成熟的果实释放出种子,从而扩大后代植株的生长范围,为繁荣种族、丰富植物的适应性提供有利条件.但是,在农业生产方面,果实开裂会造成未成熟种子的脱落,从而导致产量的降低；同时也会限制油料作物种子的进一步发育,影响种子的含油量。因此,果实开裂对农业生产有着重要的影响.另外,因果实开裂而散发的种子还会对其他农作物和环境造成污染.因此,探讨果实开裂的机理,以及探讨如何人工调控果实开裂,可以为实现降低果实开裂的负面影响提供理论指导。模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.)各种生态型的野生型植株均能发生果实开裂.由于拟南芥的遗传学和分子生物学背景相对清楚,因此以拟南芥作为研究果实开裂机理的模式植物,将加快深入研究果实开裂机理的进程。 本研究运用半薄切片技术、超薄切片技术和细胞化学技术等方法对野生型拟南芥及其相应果实不开裂突变体 ind-6,ful-1,alc,shp1,shp1 shp2的"果实开裂区"的结构特征、发生发育规律以及水解酶在"果实开裂区"的积累与分布情况进行了深入研究,旨在从细胞学角度探讨果实开裂的机理,并在此基础上探讨细胞分化的规律.研究发现:野生型拟南芥果实在果实发育过程中,逐渐分化出果实开裂区,导致在果实成熟以后发生果实开裂；而离层分化不完全的alc,shp1,shp1 shp2突变体在果实成熟以后不能发生整个果实完全开裂或者需要施加外力才能开裂,由此推测:离层的分化是果实开裂所必需的.我们还发现,ind-6突变体果实"开裂区"内的细胞在其早期发育阶段,没有如同野生型以及alc,shp1,shp1 shp2突变体那样出现细胞不均等分裂；ind-6突变体果实成熟以后,没有出现"果实开裂区"的分化,由此推断:果皮分生组织细胞的不均等分裂,是导致果实开裂区各类型细胞分化的前提.我们还观察到,在ind-6突变体的"果实开裂区"内的细胞表现出异常的形态,并表现出胞质分裂缺陷.由此推测,正是由于细胞分裂的异常导致了随后细胞不能正常分化,以致最终没有离层与木质化细胞的分化.由此进一步推断:在果实发育初期,IND调控着细胞的极性分裂.另外,我们还观察到,没有木质化区分化的ind-6突变体是一系列突变体中最难以发生果实开裂的突变体,我们由此推测:木质化区的分化是果实开裂所必需的最重要结构；而离层的分化也是果实开裂所必须的,离层分化不完全的alc,shp1,shp1 shp2突变体不能发生整个果实完全开裂或者需要施加外力才能开裂. 通过研究果实发育过程中果实开裂区的果胶酶、纤维素酶的积累与分布情况,发现果胶酶的积累与开裂区的形成在时空上密切相关,而纤维素酶的积累与果实开裂在时空上无关,我们由此推断:野生型拟南芥离层细胞的分离方式属于裂生型.我们从中观察到,胎座框边缘细胞通过大量积累果胶酶,从而调控离层细胞的分离,我们的研究结果首次揭示出胎座框边缘细胞也参与调控果实开裂过程.随着胎座框边缘细胞功能的揭示,我们为重新清楚划分开裂区的界限--"七层细胞区域"提供了新的证据。这个区域比传统的"开裂区"(Ferrándiz,2002)稍大,包括胎座框边缘细胞、离层区细胞、木质化区细胞、果实内表皮层以内的一层木化细胞."七层细胞区域"的鉴定,有助于对果实开裂过程中各种细胞分化情况的描述. 我们还发现,在果实开裂区分化阶段,果胶酶的合成与胎座框、离层的分化密切相关,凡是有胎座框、离层完全分化的野生型或者是不完全分化的突变体(alc,shp1,shp1 shp2突变体)植株,均有较多量果胶酶的合成与积累；而完全没有胎座框、离层的ind-6突变体则仅有极少量的果胶酶积累. 综合上述,突变体alc与shp1,shp1 shp2在自然条件下不会发生果实的完全开裂,但施加一定外力后又容易使果实开裂,因此这三种突变体在一系列果实不开裂突变体中具有比较理想的可人工调控果实开裂的性状.本研究结果为深入开展十字花科农作物果实开裂机理以及人工调控果实开裂提供了细胞学资料和理论指导.