Functional genomics of microspore embryogenesis

Isolated plant microspores, when stressed and cultured in vitro, can be diverted from their normal gametophytic pathway towards sporophytic development, with the formation of haploid embryos and ultimately doubled-haploid plants. This process is called androgenesis or microspore embryogenesis, and is widely used in plant breeding programmes to generate homozygous lines for breeding purposes. Protocols for the induction of microspore embryogenesis and the subsequent regeneration of doubled haploid (DH) plants have been successfully developed for more than 200 species. These practical advances stand in stark contrast to our knowledge of the underlying molecular genetic mechanism controlling this process. The majority of information regarding the genetic and molecular control of the developmental switch from gametophytic to sporophytic development has been garnered from four intensely studied (crop) plants comprising two dicotyledonous species, rapeseed (Brassica napus) and tobacco (Nicotiana tabacum), and two monocotyledonous species, wheat (Triticum aestivum) and barley (Hordeum vulgare). In these species the efficiency of microspore embryogenesis is very high and reproducible, making them suitable models for molecular studies. In the past, molecular studies on microspore embryogenesis have focussed mainly on the identification of genes that are differentially expressed during this developmental transition and/or early in embryo development, and have identified a number of genes whose expression marks or predicts the developmental fate of stressed microspores. More recently, functional genomics approaches have been used to obtain a broad overview of the molecular processes that take place during the establishment of microspore embryogenesis. In this review we summarise accumulated molecular data obtained in rapeseed, tobacco, wheat and barley on embryogenic induction of microspores and define common aspects involved in the androgenic switch.     

球茎甘蓝小孢子培养胚诱导和植株再生研究

以10个球茎甘蓝品种（系）为试材,采用游离小孢子培养方法,研究胚状体发生及其再生植株获得方法。研究结果表明,添加适量6-BA不仅使胚诱导成功率达到了100%,还显著提高了出胚率;胚状体发育程度和整齐度与基因型及每皿出胚数有关;子叶期为最佳的转接时期;MS＋0.5 mg/L 6-BA＋0.1 mg/L NAA是最适的成苗培养基。     

通过花药漂浮培养提高花椰菜小孢子胚胎发生率

通过花药漂浮培养,成功地诱导两个秋花椰菜基因型的小孢子胚胎发生.在液体培养基与固、液体双层培养基上,小孢子胚胎产量相仿,但后者褐色胚产生较多.在液体培养基中加入62.5mg/L的硝酸银对诱导小孢子胚胎发生效果较好.试验结果表明,采用花药漂浮培养方法可以明显提高花椰菜小孢子胚产量.     

结球芥菜游离小孢子培养的胚状体发生

2009～2011年对6种不同结球芥菜品种进行了小孢子培养试验,结果表明:在相同的培养条件下,各品种胚状体的发育是不同步的,胚状体的平均产量也存在极显著的差异,以大平铺的平均产胚量最高,为3.52个/蕾,其次为哥历蕾。     

百日草小孢子发育时期与花器形态的相关性

[目的]为百日草花药培养接种材料的选择提供理论依据。[方法]以3个百日草杂交品种（F1）为供试材料,对花蕾进行形态观测和细胞学观察,研究小孢子发育时期与花器形态的相关性。[结果]百日草小孢子发育经过4个时期：四分体时期、单核期、双核期、三核期,各时期均具有明显的细胞学特征。百日草小孢子发育时期与花蕾外部形态、花药颜色等密切相关。[结论]根据百日草花器官的形态特征可推断其小孢子的发育时期,从而确定花药培养的最佳取材时间。     

油菜小孢子培养技术及其在遗传育种中的应用研究概况

小孢子培养作为一种辅助育种手段越来越受到育种家的重视,并应用于各个领域。由于影响小孢子成胚和成苗的因素较多,低诱导频率及成苗率严重限制了该技术在育种中的应用。为了全面了解小孢子胚状体发生能力及影响再生体系的各项因素,掌握该技术的研究动态和发展方向,本文总结了近年来国内外影响小孢子培养的主要因素：供体植株基因型、供体植株生长条件及生理状态、小孢子发育时期、培养基组成、培养条件,以及在双单倍体育种、诱变育种、转基因育种等领域中的应用。     

球茎甘蓝小孢子培养中影响胚诱导的几个因素

以10份球茎甘蓝品种(系)为试材,采用游离小孢子培养方法,研究影响胚状体发生的因素。结果表明:基因型是影响胚状体发生的关键因素,不同基因型间胚诱导率存在显著差异;初花期为最理想的取蕾时期;添加适量激素能够提高胚诱导率,6-BA的适宜浓度为0.2mg·L-1,NAA的作用因基因型而异;4℃低温预处理24h可以明显提高胚诱导率;添加0.25mg·mL-1活性炭不仅可以显著提高胚诱导率,而且能够改善胚状体发育状态。     

苹果属四倍性皱叶矮生株系小孢子败育过程的解剖观察

为了研究平邑甜茶与扎矮山定子杂交后代中四倍性皱叶矮生株系10#和23#植株的雄性不育表现和细胞学特征,在观测花朵形态基础上,采用石蜡切片法显微观察了四倍性皱叶矮生株系及父本扎矮山定子(对照)的小孢子发生和败育过程。结果表明,10#和23#株系能产生雄蕊,但在初花期就出现花药干瘪现象,也没有显现花粉。显微观察发现:10#和23#株系在小孢子母细胞的形态特征和发育过程上与对照没有明显区别,它们的小孢子母细胞也能进行减数分裂并形成形态正常的二分体和四分体,但未能形成单核花粉粒;到开花前它们的花药均表现空囊现象;因此,10#和23#株系的小孢子败育时期是在四分体到单核花粉粒期间。     

影响白菜游离小孢子培养关键因素分析

对影响白菜游离小孢子培养的关键因素进行分析研究。单因素研究结果表明: 54个基因型之间的小孢子胚诱导率差异显著; 对供体材料低温处理, 在0～5 d范围内小孢子胚诱导率差异不大, 超过5 d则明显降低; 高温诱导在12～60 h范围内差异不大, 超过此范围则小孢子胚诱导率明显降低; NLN培养基中添加生长素(NAA) 和细胞分裂素(6-BA) 对小孢子胚诱导率影响不大, 添加的浓度过大时小孢子胚诱导率反而降低; 活性炭的有无和浓度大小对小孢子胚诱导率影响极大。通过基因型、生长素、细胞分裂素、活性炭4因素分析表明: 基因型之间差异显著, 活性炭不同浓度之间差异显著; 基因型与活性炭不同浓度之间的互作差异显著; 其它的5个一级互作、4个二级互作和1个三级互作差异均不显著。     

濒危植物珙桐大小孢子形成和雌雄配子体发育观察

利用石蜡切片法对不同发育阶段的珙桐花器官进行解剖并研究。结果表明:花药壁的发育类型是双子叶型,小孢子母细胞减数分裂过程中的胞质分裂为同时型,四分体为四面体型。成熟花粉粒为二细胞型,具有3个萌发沟。珙桐的胚珠为直立胚珠,厚珠心,单珠被,胚囊为单孢子发生类型,为典型的蓼型胚囊发育方式,通过连续切片的观察,没有发现大小孢子发生及雌雄配子体形成的异常。