冬枣大小孢子发生及雌雄配子体发育

为完善冬枣生殖生物学和枣树遗传改良理论基础,以不同发育时期的冬枣花蕾为材料,采用压片技术和常规石蜡切片技术,对冬枣大小孢子发生及雌雄配子体发育过程进行观察。结果表明,冬枣具五枚花药,花药四室,花药壁由表皮、药室内壁、1~2层中层和腺质型绒毡层组成,花药壁的发育属于基本型。小孢子母细胞胞质分裂为同时型,四分体的排列多数呈四面体型,成熟花粉具3个萌发孔,3沟,为二细胞型花粉。冬枣为2室子房,倒生胚珠,多胚珠,内外双层珠被,厚珠心;大孢子母细胞经减数分裂形成的四分体沿珠心呈直线排列,靠近合点端的大孢子发育为功能大孢子,经连续三次有丝分裂发育为七细胞八核的成熟胚囊,胚囊发育属于蓼型。冬枣雄蕊发育显著早于雌蕊,小孢子发育过程存在不同步和异常现象,花朵开放时雌、雄蕊发育趋于同步,大小孢子的发育进程与花蕾外部形态具有相关性。本研究揭示了冬枣大小孢子发生和雌雄配子体发育过程中的基本现象和规律,为枣胚胎学的进一步研究以及倍性育种提供了重要参考。     

三个棉花雄性不育株花药发育的过程

利用20Gy的60Co射线对陆地棉品种苏棉22号的花粉进行辐照处理,处理后的花粉给雌蕊授粉,并收获种子。从M1群体中选取3个雄性不育株,采用石蜡切片技术对花药发育过程进行研究。通过与对照比较,3个雄性不育株各个时期的败育特征有一定差异,但它们的主要败育特征是一致的：从小孢子母细胞时期至小孢子发育阶段都有败育,小孢子母细胞、绒毡层和中层细胞以及花药的形态都受到不同程度的影响,包括小孢子母细胞有微核及双核现象、减数分裂阶段小孢子母细胞的细胞质膨胀、绒毡层及中层细胞异常等。     

三个棉花雄性不育株花药发育过程的研究

利用20Cy的~(60)Co γ射线对陆地棉品种苏棉22号的花粉进行辐照处理,处理后的花粉给雌蕊授粉,并收获种子.从M_1群体中选取3个雄性不育株,采用石蜡切片技术对花药发育过程进行研究.通过与对照比较,3个雄性不育株各个时期的败育特征有一定差异,但它们的主要败育特征是一致的:从小孢子母细胞时期至小孢子发育阶段都有败育,小孢子母细胞、绒毡层和中层细胞以及花药的形态都受到不同程度的影响,包括小孢子母细胞有微核及双核现象、减数分裂阶段小孢子母细胞的细胞质膨胀、绒毡层及中层细胞异常等.     

热害胁迫条件下水稻花药发育异常的早期特征

田间条件下持续高温(而非短期高温)是导致水稻生殖生长期高温危害的重要条件,由此推测水稻花粉母细胞减数分裂至抽穗的一段期间,可能均为水稻的高温敏感期,且高温诱导可能具有累积效应。本研究模拟田间典型灾害天气条件,在人工气候箱内对杂交水稻"金优63"花粉母细胞减数分裂期进行连续3d的热害胁迫处理,对处理后不同发育时期的花药组织取样切片观察,从组织、细胞水平探讨水稻受高温胁迫后花药可能出现的早期异常特征。结果表明,受高温胁迫后,在小孢子形成阶段,水稻花粉母细胞发育异常、四分体无法适时分散;在花粉粒成熟阶段,水稻生殖细胞失去正确的排列方向、绒毡层细胞发生非正常分解、花药壁和花粉粒发生形态异常并出现败育。此外,植株减数分裂期受高温胁迫后,开花时花粉活力显著降低。这些结果表明,抽穗前的高温直接导致水稻花药组织和生殖细胞异常发育,从而减少有效花粉的形成和降低裂药与授粉性能,可能成为田间条件下持续高温引起水稻不育的重要原因。     

平流层辐射SP_3谷子雄性细胞发育的研究

对平流层辐射处理ＳＰ３谷子和对照ＣＫ３谷子雄性细胞发育的研究表明,雄性细胞正常发育过程从孢原细胞开始,经初生造孢细胞、次生造孢细胞、小孢子母细胞、二分体、四分体和单核小孢子中央期、单核小孢子液泡期（单核靠边期）、单核小孢子成熟期直到二细胞花粉、三细胞成熟花粉结束。其中四分体形成属连续型。雄性细胞异常发育有几种情况：小孢子母细胞强烈液泡化,细胞质收缩解体,不能进入减数分裂;小孢子母细胞液泡化,呈能进     

小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析

为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至三核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。     

生长素可逆转高温造成的植物雄性不育

随着全球气候变暖,植物受到高温胁迫所造成的损伤成为越来越严重的问题。水稻、小麦、大麦和玉米等农作物在花药发育早期对于高温胁迫尤其敏感。据报道最近几年来全球变暖给全世界小麦、大麦和玉米每年造成的损失高达50亿美元。在大麦中,高温持续4天以上就会造成花药的完全败育。高温对花药早期发育的影响主要通过花粉母细胞的减数分裂进程提前、细胞     

作物单倍体细胞培养及胁迫筛选方法

<正>作物花药的小孢子是一高度分化的细胞,其为单倍体细胞。运用单倍体细胞培养系统,可以研究典型的细胞脱分化、再分化进程;可以研究非生物胁迫(生物胁迫)对高度分化型细胞的存活、脱分化和分化的影响;可以在     

凤眼莲的胚胎学研究 Ⅰ.大孢子的发生和雌配子体的发育

凤眼莲的孢原细胞发生于胚珠原基表皮细胞以內的一个细胞。孢原细胞进行平周分裂形成一个周缘细胞和一个造孢细胞。造孢细胞直接发育成大孢子母细胞,它进行减数分裂形成四个呈T—形排列的大孢子,只有合点端的一个大孢子发育成胚囊。单核胚囊经三次有丝分裂,形成八核胚囊,即雌配子体。成熟胚囊内具七个细胞。胚囊属单孢子的蓼型胚囊。     

热激对温敏核不育系“安农S-1”花药生理变化的影响

试验研究热激对温敏核不育系“安农S-1”花药生理变化的影响结果表明,温敏核不育系“安农S-1”在花粉母细胞形成至减数分裂期经热激(38℃)处理后,其花药中游离氨基酸总量、天冬氨酸和丙氨酸含量均显著高于低温(23℃)处理;而游离脯氨酸和可溶性蛋白质含量则显著低于低温处理。对照经热激(38℃)处理后,其花药中游离氨基酸和可溶性蛋白质含量与低温处理基本一致,这些生理变化可能影响花粉母细胞正常的形成和减数分裂,以致花粉不能正常发育并最终导致花粉败育。     

小热激蛋白基因(hsp23.5)在小麦BNS雄性不育系和转换系中的差异表达

23.5kD小热激蛋白(sHSP)是BNS(Bainong sterility)型雄性不育系和转换系花药的一个重要差异表达蛋白。为了探讨该蛋白与BNS不育性的联系,本研究利用荧光实时定量PCR方法,在不育发生的3个关键时期,四分体期、单核期和二核初期,定量检测该蛋白的基因hsp23.5在不育系及其转换系花药中的mRNA表达水平。结果显示,hsp23.5基因在转换系花药中从四分体到二核期呈持续上升趋势,但在不育系中表达量则显著下调,3个时期的表达量分别比同时期转换系下调3.8、20.0和4.6倍。克隆的hsp23.5片段序列,经BLAST比对,与来源于普通小麦(Triticm aestivum)的hsp23.6和硬粒小麦(T.turgidum)的hsp23.5小热激蛋白序列一致性最大,为94%,进化树分析遗传距离也最近。同时发现该基因在单核向二核期发育期间由于较高气温出现,表达量表现回复上调。这些结果表明,hsp23.5基因在BNS花药中组成型表达,同时也有温度诱导表达特性,在不育系中表达量显著下调。提示hsp23.5基因与BNS雄性不育发生有重要联系。     

一例特异细胞质雄性不育小麦mtDNA特异片段的克隆和测序

以具有同质同核的二角型小麦花药外露不育系与花药不外露突变不育系为试材,对其mtDNA进行了RAPD分析,筛选出特异片段S32-1582、OPAA16-1753,并进行克隆与测序。结果表明:花药外露型不育系与花药不外露型不育系细胞质内mtDNA存在明显差异,而ctDNA之间不存在差异;二角型花药外露型不育系转化为花药不外露型不育系,很可能是由于mtDNA自发的重排引起的。其差异片段S32-1582、OPAA16-1753序列与核基因组上的序列具有同源性;供试线粒体基因组能够在较短的演化时间内发生变异,从而引起二角型花药外露型不育系向花药不外露型不育系的变异,其特异质核互作可能起重要作用。     

高温诱导银白杨花粉染色体加倍研究

以银白杨为试验材料,在掌握小孢子母细胞减数分裂规律的基础上采用高温处理诱导花粉染色体加倍,对不同处理温度和处理持续时间在不同减数分裂时期的诱导效果进行了研究。结果表明：温室水培条件下,银白杨完成小孢子母细胞减数分裂大约需3~4d,不同时期和花药颜色变化有相关性;高温诱导银白杨2n花粉的最佳时期是中期Ⅰ,处理条件为36℃持续4h,最高2n花粉百分率39.6%,平均2n花粉百分率32.75%。高温处理后导致银白杨散粉延迟,相对于同一环境条件下的正常花芽散粉晚大约2~3d, 且花粉量很少。     

基于iTRAQ技术的不同耐热性水稻花药差异蛋白分析

为从蛋白质水平揭示耐热与热敏感水稻花药响应高温胁迫的分子机制,本研究以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628为材料,采用iTRAQ技术对高温和适温条件下水稻花药进行差异蛋白质组学分析。结果表明,在996高温-996适温、4628高温-4628适温、996高温-4628高温和996适温-4628适温4个比较组中,共筛选到957个差异表达蛋白,其中上调表达蛋白398个,覆盖率达20%以上的蛋白占鉴定总蛋白的50.96%。GO分析显示,抽穗开花期花药差异蛋白主要集中于代谢过程和细胞过程,在细胞组成方面主要分布于胞内部分、细胞器和细胞,分子功能主要涉及催化活性、绑定等。花药差异蛋白通路分析显示,来源于bZIP和DOF家族的2个转录因子差异表达,DOF家族基因上调,bZIP家族基因下调;18个HSPs基因中大部分表达上调;与植物激素和信号传导相关基因大部分表达下调;10个活性氧(ROS)相关基因中5个表现为上调;与次生代谢相关基因大部分下调。本研究结果为揭示水稻花药高温胁迫的应答分子调控机制提供了一定的理论基础。     

玉米CMS-C不育系及保持系vdac基因的克隆与表达分析

为了探讨玉米C胞质花粉败育的分子机制本研究利用RT-PCR技术在玉米不育系C48-2及保持系N48-2单核期花药中克隆了vdac1a和vdac1b基因。序列分析发现,C48-2和N48-2间vdac1b的序列完全一致,而vdac1a在C48-2和N48-2间存在单碱基差异。vdac1a推定蛋白质的生物信息学预测显示,相对于N48-2,C48-2编码的VDAC1a蛋白理化性质以及结构发生了变化,可能导致C48-2线粒体膜上电压依赖性阴离子通道(VDAC)关闭,活性氧(ROS)上升,线粒体渗透孔(PTP)持续开放,最终引起细胞凋亡。通过Real-Time qPCR检测了vdac1a基因在C48-2和N48-2小孢子发育的花粉母细胞时期、四分体时期、单核期以及双核期的表达情况。结果表明,相对于N48-2,花粉母细胞时期和双核期vdac1a基因在C48-2中上调表达。这些结果为进一步探索vdac1a基因差异表达与花粉败育的关系奠定基础。     

小麦生理型与遗传型雄性不育相关基因锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)及果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)的表达分析

锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)是一种重要的抗氧化剂,果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是叶绿体光合碳化阶段起重要调节作用的关键酶.本研究以小麦(Triticum aestivum L.)生理型与遗传型等基因雄性不育系及其对应育性正常的保持系为材料,选取花粉小孢子发育各时期的花药及三核期子房,对供试材料花药全蛋白表达差异研究的基础上,对雄性不育相关基因(Mn-SOD)及FBA进行核酸水平的实时荧光定量PCR分析,结果发现,与可育保持系相比,(1)生理型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期、单核期和三核期表达量显著下调,而酶活力在幼穗期上调,在单核期下调;遗传型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期和单核期表达量下调,酶活力在幼穗期上调,在二核期下调.(2)生理型雄性不育系和遗传型雄性不育系FBA基因表达量在幼穗期和单核期均下调,而对应同时期的FBA酶活力也下调,而遗传型不育系FBA基因在三核期表达量和FBA酶活力均上调.(3)Mn-SOD和FBA在遗传型雄性不育系三核期子房和花药中表达量均高于生理型雄性不育系和正常可育系,而在生理型雄性不育系花药中,Mn-SOD表达量明显低于对照可育系,在子房中其表达量略高于正常可育系.基因表达具有组织特异性,其蛋白表达较基因表达具有一定滞后性.Mn-SOD基因过量表达(单核至二核期),从而清除花药代谢紊乱产生的过多的活性氧,维持细胞正常功能;而花粉败育(生理型和遗传型雄性不育)导致花药失去活力,从而使花药叶绿体光合能力下降,FBA下调表达.研究结果提示,不同发育时期FBA及Mn-SOD酶活力变化与基因表达水平相一致,且这两个指标的变化直接或间接的影响了小麦花药的育性程度.     

异源细胞质对小麦雄性不育系主要农艺性状、花粉粒核分裂及花药绒毡层降解的影响

为了更好地利用核质互作小麦雄性不育系并解析不同类型细胞核与异源细胞质互作对花药绒毡层细胞及花粉粒核分裂特征的影响,本研究以2套核(偃师9号细胞核和90-110细胞核)质(K型、B型、S型、V型和Ven型细胞质)互作雄性不育系及其保持系(偃师9号保持系和90-110保持系;偃师9号细胞核属1B/1R类型;90-110细胞核属非1B/1R类型)为材料,调查其主要农艺性状(株高、穗长、穗下节间长和分蘖数),观察不育系及其保持系花药绒毡层降解和花粉粒核分裂特征。结果表明,核质互作雄性不育系细胞核是1B/1R类型或非1B/1R类型时,其农艺性状受细胞质类型的影响,且存在不同程度的差异。S-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在单核早期,属典败型;Ven-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在单核晚期,属典染杂合型;K-偃师9号和V-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在二核期,属染败型;B-偃师9号花粉粒核分裂异常发生在三核期,属染败型。K-90-110与S-90-110花粉粒核分裂异常发生在单核晚期,分别属染败型和圆败型;V-90-110和Ven-90-110花粉粒核分裂异常发生在二核期,V-90-110属染败型,Ven-90-110属典染杂合型;B-90-110花粉粒核分裂异常发生在三核期,属染败型。V-偃师9号和Ven-偃师9号花药绒毡层细胞降解异常发生在单核早期,K-偃师9号和B-偃师9号花药绒毡层细胞降解异常发生在二核期,而S-偃师9号花药绒毡层细胞降解异常发生在三核期;B-90-110、S-90-110和Ven-90-110花药绒毡层细胞异常降解发生在单核早期,K-90-110和V-90-110花药绒毡层异常降解发生在单核晚期。上述结果表明,异源细胞质分别与1B/1R类型细胞核和非1B/1R类型细胞核间存在互作模式的差异,会不同程度地影响核质互作雄性不育系的农艺性状,同时引发花药绒毡层细胞差异性代谢异常,最终导致花粉粒核分裂异常,产生不同的败育类型。本研究为进一步揭示小麦核质互作雄性不育机理和更好地利用异源细胞质提供了理论依据。     

茄子游离小孢子培养中小孢子发育的细胞学观察

本文以茄子（Solanum melongena L.）杂交F1代的植株为试验材料，通过游离小孢子的培养，对小孢子脱分化、再分化形成再生植株的发育途径，进行了较为详细的形态细胞学观察。其结果如下：（1）小孢子进行均等分裂和营养细胞分裂两种方式都能形成胚状体或愈伤组织。生殖细胞仅分裂1-2次。（2）多细胞小孢子从花粉沟或萌发孔突出来脱掉花粉壁。（3）花药组织在胚状体形成过程中起着重要作用。（4）从获得的再生植株中，随机取37株进行根尖细胞染色体观察发现，22株为单倍体，14株为二倍体，1株为四倍体。     

基因枪法介导的辣椒花药遗传转化技术研究

为建立基因枪法介导的辣椒遗传转化体系,以小孢子胚胎发生率较高的辣椒品种L5的花药为受体,利用基因枪法将绿色荧光蛋白(GFP)基因导入L5花药小孢子中,并进行花药培养诱导小孢子胚胎发生,探讨基因枪法转化辣椒花药小孢子的适宜参数。结果表明,辣椒小孢子处于单核靠边期的花药在9℃下暗培养4 d时为最佳受体;CaMV35S启动子能启动GFP基因在辣椒花药培养的小孢子胚胎中表达;基因枪各轰击参数对小孢子胚胎发生有显著影响(P0.05),随着基因枪轰击次数和轰击压力的增加以及轰击距离的减小,小孢子胚胎发生数量逐渐减少;最适的轰击参数为基因枪轰击2次、轰击压力1 350 psi和轰击距离9 cm,此时获得的转化胚胎数量最多;在最适的轰击参数下辣椒花药小孢子的平均转化效率为4.2%;体式荧光显微镜下共检测到14个转化胚胎。本研究结果为进一步建立基因枪介导的辣椒花药稳定遗传转化体系提供了一定的理论基础和技术支撑。