花药绒毡层发育相关基因的研究进展

在花粉发育中,花药绒毡层具有重要功能.绒毡层发育中的任何异常都将导致花粉败育.近年来,在对花粉发育的研究中,鉴定并克隆了一些与绒毡层发育相关的基因.对花药绒毡层发育相关基因的克隆、表达、调控及基因工程应用等方面作了综述.     

利用CRISPR/CAS9技术定点编辑水稻花粉特异表达基因OsIPA

水稻雄配子发育是水稻得以繁殖的关键发育过程,同时水稻的雄性不育在水稻杂种优势利用中也发挥着重要作用。花药/花粉特异表达基因可能在雄配子发育中发挥关键作用。本研究利用CRISPR/CAS9技术对水稻品种明恢86中的花药特异表达基因OsIPA定点编辑,获得OsIPA突变体,以期研究OsIPA基因在水稻花粉发育过程中的功能。试验最终成功的对OsIPA基因第1外显子上的2个不同的靶位点进行了定点突变,经检测发现有24株T0代在相应的靶位点发生了突变,共有8种不同的类型,包括碱基缺失、替换以及单碱基的插入等不同类型。     

水稻花药发育相关基因研究进展

花药是花粉发育场所,它为花粉发育提供营养物质并传递信息。综述了水稻花药发育相关基因研究进展,以期促进该研究的进一步开展。     

糜子花药和花粉的发育

把糜子花药和花粉发育的过程,划分为花药原基、孢原及造孢细胞、小孢子母细胞及其减数分裂、小孢子四分体、小孢子单核早期、小孢子单核中期、小孢子单核晚期、花粉第一次有丝分裂、2—细胞花粉和3—细胞花粉等10个时期.详细描述了各期的细胞形态学特征,并讨论了花药早期个体发育及花药、花粉发育过程中的极性现象.     

水稻花粉发育相关基因的研究进展

综述了目前研究已发现的与水稻花粉发育相关的基因,包括小孢子母细胞发育、花粉囊蜡质发育、绒毡层发育、胼胝质沉积、小孢子母细胞减数分裂、雄配子发生过程、花药开裂等,并就水稻花粉基因研究的动态,阐述了今后研究的重点和方向。     

棉花花药全生育期均一化全长cDNA文库的构建和分析

【目的】深入了解棉花花药发育的分子机制,并为其不育机理的研究提供参考序列。【方法】构建棉花花药全生育期的均一化全长cDNA文库并测序获得9 896条高质量的EST,利用生物信息学和荧光定量相结合法对所得数据进行系统分析。【结果】该cDNA文库库容为1.2×107,插入片段分布在1—3 kb。将所测得的高质量EST进行拼接得到6 643条unigenes,平均长度为779 bp。经过序列比对注释和生物信息学分析,得到一系列在棉花花药发育过程中起重要作用的基因,并获得28条参与花粉壁合成的基因。荧光定量结果表明,这些基因均在花药发育前期优势表达,尤其是在四分体时期表达量最高。【结论】获得大量的棉花花药表达基因,并分析得到一些调节棉花花药发育的重要途径以及参与棉花花粉壁合成相关基因。     

光敏核不育水稻花药中Ca2+分布及其与花粉育性的相关性研究

 【目的】研究光敏核不育水稻花药发育过程中Ca2+分布与花粉败育的关系。【方法】采用焦锑酸钾沉淀法,研究光敏核不育水稻农垦58S和可育品种农垦58N花药发育过程中药隔、药壁和花粉细胞中Ca2+的分布变化。【结果】不育花药与可育花药中Ca2+分布有很多差异：（1）可育花粉细胞表面逐渐积累丰富的Ca2+沉淀,花粉壁发育完全,细胞质中Ca2+很少;而不育花粉细胞表面Ca2+较少,花粉壁形成异常,细胞质中积累丰富的Ca2+沉淀。（2）不育花药绒毡层提前启动解体,且解体过程十分缓慢;不育花药较可育花药提前形成乌氏体,但其表面无Ca2+沉淀直至单核晚期才有明显分布,且数量少于同期可育花药。总体上看,除乌氏体以外,不育花药各壁层细胞中的Ca2+沉淀多于可育花药。（3）花药发育过程中,药隔组织中的Ca2+沉淀逐渐增多,同期相比,不育花药多于可育花药。【结论】光敏核不育水稻绒毡层细胞提早解体及乌氏体功能异常,导致Ca2+向药室的运输发生障碍,致使花粉表面缺乏Ca2+而引起花粉外壁形成不正常;花粉发育后期细胞质内积累大量Ca2+是花粉败育的主要因素之一。     

京白梨与鸭梨雄配子体发育特性的比较及其花粉败育的研究

探讨了京白梨花粉萌发率低的原因。用石蜡切片等技术对京白梨和鸭梨雄配子体发育以及花粉败育进行了解剖学观察。结果表明：京白梨花药大小、花药重以及每朵花中的花药数略低于鸭梨;花粉染色率两者之间差异不大,而京白梨花粉萌发率为23.19%,鸭梨为58.77%,京白梨明显低于鸭梨。京白梨和鸭梨在雄配子体发育特征方面没有显著差异,但在京白梨雄蕊发育的各个阶段都观察到了不同类型的发育异常,即不能形成正常的小孢子母细胞、花药发育异常、绒毡层细胞不退化或退化不及时、形成少花粉的花粉囊或空花粉囊等,同时在大量切片中很容易观察到绒毡层发育异常类型。据此推断京白梨雄蕊败育类型属于花药退化型和绒毡层发育异常型,并认为造成京白梨花粉萌发率低的主要原因可能是绒毡层细胞发育的异常。     

花药绒毡层细胞程序性死亡研究进展

绒毡层作为花药壁最内层的特殊体细胞,与小孢子母细胞以及花药发育后期的小孢子直接相互作用,在花粉发育过程中起着至关重要的作用。花药绒毡层发育到一定阶段,绒毡层细胞需要经过一个细胞程序性死亡的降解过程为小孢子的发育提供营养和物质保证,而且绒毡层细胞降解的提前或者延迟都将导致雄性不育。近年来人们利用分子生物学手段已相继克隆到了一些与绒毡层细胞程序性死亡相关的基因,使人们对绒毡层的降解机制有了更深入的认识。本文旨在综述花药绒毡层细胞程序性死亡特征及其调控机制研究的最新进展。     

花药绒毡层细胞程序性死亡研究进展

绒毡层作为花药壁最内层的特殊体细胞,与小孢子母细胞以及花药发育后期的小孢子直接相互作用,在花粉发育过程中起着至关重要的作用。花药绒毡层发育到一定阶段,绒毡层细胞需要经过一个细胞程序性死亡的降解过程为小孢子的发育提供营养和物质保证,而且绒毡层细胞降解的提前或者延迟都将导致雄性不育。近年来人们利用分子生物学手段已相继克隆到了一些与绒毡层细胞程序性死亡相关的基因,使人们对绒毡层的降解机制有了更深入的认识。本文旨在综述花药绒毡层细胞程序性死亡特征及其调控机制研究的最新进展。     

粳稻台中65及其F1花粉不育近等基因系和它们的F1花药培养特性

利用粳稻台中65及其F1花粉不育近等基因系和它们的F1作研究材料,对这些遗传背景基本相同但具有不同F1花粉不育基因座位材料进行花粉愈伤组织诱导率及花药开裂性的研究．结果为：亲本与杂种在离体条件下的花粉愈伤组织诱导率无显著差异,杂种F1花粉部分败育并未导致花粉愈伤组织诱导率下降,表明F1花粉不育基因与花粉愈伤组织诱导能力性状无直接联系;但亲本与杂种间的花药裂药性却存在显著差异,并随着花粉败育率的提高花药开裂率下降,表明F1花粉不育基因与花药开裂性状有关．     

高粱A_3类型CMS A_3JW败育过程的细胞学研究

以A3JW/B3JW为材料,对A3类型雄性不育系的减数分裂过程中染色体行为和花药发育过程中绒毡层的变化进行了细胞学观察研究。结果表明:A3JW与B3JW减数分裂过程中染色体行为无差异,均表现正常;从造孢细胞期到幼龄花粉粒期内,二者无明显差异;只是在花粉粒发育的后期,B3JW所有花粉粒都能被碘染色,而A3JW所有花粉粒均不被碘染色,花药中观察到变形的花粉粒。这说明,在这个时期,缺乏淀粉粒的沉积,A3JW花粉粒发育受阻。     

甘蓝型油菜生态雄性不育系533S花药发育的细胞学研究

对甘蓝型油菜生态雄性不育系533S的花药发育过程进行了石蜡切片和显微观察,结果表明:533S的花药发育受阻于孢原细胞时期,其主要特点是不能形成正常的孢原细胞进而分化出花粉囊,属无花粉囊型不育系。在败育过程中,花药的大小一直在增加,但始终无花粉囊的分化。随着生态条件的变化,533S的部分花药可分化出1～2个花粉囊,产生少量可育花粉粒。最终,随着生态条件的进一步变化,花药的发育完全正常,产生大量正常可育花粉粒。     

BcA9启动子调控的反义BcMF12对白菜基因沉默的效果

 【目的】探讨花药绒毡层特异启动子BcA9调控的反义BcMF12基因对白菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis, syn. B. rapa L. ssp. chinensis）基因沉默的效果,明确其对花粉发育的影响。【方法】在从白菜花蕾cDNA中克隆BcMF12基因的保守区段的基础上,将白菜花药特异表达启动子BcA9与反义BcMF12基因融合,构建反义表达载体,并经农杆菌介导导入到白菜基因组中,利用抗生素筛选和分子检测筛选出转基因植株。【结果】PCR和Southern检测结果表明,BcA9启动子驱动的反义BcMF12-GUS报告基因已整合到白菜基因组中;Northern杂交显示转基因植株花蕾和花中的BcMF12在mRNA水平的表达明显受到抑制,而且花粉萌发率显著下降。【结论】BcA9调控的反义BcMF12基因明显抑制了BcMF12的表达,从而影响白菜花粉的发育。     

文冠果败育花药和花粉发育的解剖学研究

通过对文冠果败育花药及花粉发育进行显微结构的观察,发现：败育花药缺少唇细胞;绒毡层细胞延缓解体;花粉外壁始终连续,且此处有某些物质填充,花粉内壁很厚;花粉细胞质中细胞器明显减少,淀粉粒数量少,这些异常现象影响花粉的正常发育。     

Microsporogenesis and Male Gametophyte Development of Euphorbar pulcherrima

The microsporogenesis and male gametophyte development of Euphorbia pulcherrima were studied with paraffin section method. The results showed that the anther of Euphorbia pulcherrima had four chambers. The development of anther wall was dicotyledonous type; its wall consisted of epidermis, endothecium, middle layer and tapetum. The mature male gametophyte development experienced seven major stages as the followings: archesporial cells, aporgenous cells, microspore mother cells, tetrads of microspores (tetrahedral), uninucleate microspores, 2-uncleate pollens and 2-celled pollen stage. The anther wall varied with the pollen development: the epidermis of anther ruptures at the anther mature stage; the middle layer disappears at tetrad stage; the endothelium became fibrous layer at the anther mature stage; the tapetum (glandular) was the most development at the microspore mother cells stage and disappeared at anther mature stage. The abnormal anther development was observed simultaneously.     

非1B/lR小麦雄性不育系花药发育的细胞学研究

为了研究非1B/lR小麦雄性不育系花粉败育时期花药结构的变化,利用透射电镜对非1B/lR小麦雄性不育系732A及其保持系732B的花药发育过程进行了超微结构观察。结果表明,不育系花药中的绒毡层组织在单核花粉粒时期迅速解体消失,中层组织直到二核花粉粒期仍可以看到;保持系花药中的绒毡层组织解体缓慢,到三核花粉粒期才完全消失,但中层组织在单核花粉粒期就解体消失。由此表明,绒毡层与雄性败育有关,不育系中层细胞一直保持完整,可能是由于绒毡层迅速退化而造成的。