栽培稻种子内一般一个胚，萌发时一粒种子产生一个芽。如果一粒种子内含有多个胚，萌发时出现多个芽；或者单个胚，萌发时出现多个芽，都属于生殖变异现象。通过对生殖变异现象的研究，不仅可以阐明变异生殖模式的发生机理，而且也有助于揭开正常生殖现象发生的某些机理。所以，对生殖变异现象的研究，具有重要的理论意义。4001是一份以多芽变异的水稻品系。为了弄清其多芽形成的细胞学机理，本研究以正常的单胚单芽水稻IR36为对照，采用扫描电子显微术、整体染色透明激光扫描共聚焦显微术(whole-mount eosin B staining confocal laser scanning microscopy，简称WE-CLSM，下同)和塑料半薄切片术等技术对4001的萌发形态、受精特点和胚胎发育过程等进行系统研究。主要取得以下结果： (1) 萌发形态和解剖学特征。与对照IR36的相比，4001萌发形态出现多样性，包括芽的数目和形态等都与IR36有较大的差异。在所统计的1100粒萌发的4001种子中，17.6％的芽与IR36相同，其余的则出现各种异常。其中最主要的是出现多芽现象，多芽的频率达58.9％。多芽中79.1％的是多个芽多个鞘(最主要为2芽2鞘)，其余是多芽单鞘。多芽的芽鞘通常是畸形的，由于畸形芽鞘的胚通常没有鳞片、外胚叶短小或缺失，所以芽鞘裸露，果皮、种皮直接覆盖芽鞘。少数共用一个鞘的多芽还表现共用第一叶或第二叶。4001根变异的频率相对较低，绝大多数的种子为正常单个种子根，只有少数(6.9％)出现变异，表现为多种子根。通过解剖观察，发现在所解剖的1500粒4001的种子中，所有的种子只有一个胚胎，说明4001是一份单胚多芽水稻变异材料。 (2) 受精特点。通过WE-CLSM对4001的成熟胚囊和双受精的情况进行观察发现，无论是成熟胚囊还是双受精的过程都和IR36的基本一致。即4001的胚囊为蓼型胚囊，成熟胚囊的珠孔端含有一个卵细胞和2个助细胞组成卵器，卵器上方2个极核，合点端1团反足细胞团；花粉管内的一个精子与卵细胞受精发育成胚胎，另1个与极核受精发育成胚乳，完成正常的双受精过程。由此认为，4001多芽的形成可能是在受精以后才发生的，与双受精过程可能没有联系。 (3) 胚胎发育。对授粉后不同时间段的胚胎进行扫描电镜观察发现，4001在胚胎发育的进度上与IR36存在明显差异，前者胚胎发育和分化迟于后者(对照)。IR36在授粉后3天，胚胎已出现明显分化，而4001却未见明显的分化，其胚胎发育进度相当IR36授粉后2天的情况。4001在授粉后4天，胚胎开始出现分化。授粉后7天，4001的胚胎分化基本完成，此时与IR36授粉后5天的胚胎相似，出现胚胎的各个部件。4001的胚胎不仅在发育进度上和IR36有差异，而且在胚胎外形、芽鞘个数和芽鞘类型也和对照有差异。4001胚胎外形呈多样性，胚胎上芽鞘个数、芽鞘类型和分布位置呈多样性。依胚上芽鞘个数可划分为3类：多芽鞘胚、单芽鞘胚和无芽鞘胚。依芽鞘类型可划分2类：正常芽鞘和畸形芽鞘。畸形芽鞘的胚多数无鳞片、外胚叶短小或缺失。在所统计的286个4001胚中，只有21.4％的胚具有正常的单芽鞘，37.6％的畸形单芽鞘，36.9％的具有多芽鞘，4.1％的无芽鞘；同一个胚上的多个芽鞘之间，发育程度有差异；芽鞘类型也不一定相同。 通过塑料半薄切片技术观察发现，无论是多芽一鞘还是多芽多鞘的胚胎均可能分化出多个茎端分生组织，进一步发育成多个胚芽。多个茎端分生组织的分化形成是4001多芽形成的胚胎学原因。综合认为，4001是一份单胚多芽的水稻变异体，其多芽类型丰富，变异多样；多芽是在授粉后6天，部分胚胎分化出多个茎端分生组织的结果。