Pollen tube attraction by the synergid cell

In flowering plants, guidance of the pollen tube to the embryo sac (the haploid female gametophyte) is critical for successful fertilization. The target embryo sac may attract the pollen tube as the final step of guidance in the pistil. We show by laser cell ablation that two synergid cells adjacent to the egg cell attract the pollen tube. A single synergid cell was sufficient to generate an attraction signal, and two cells enhanced it. After fertilization, the embryo sac no longer attracts the pollen tube, despite the persistence of one synergid cell. This cessation of attraction might be involved in blocking polyspermy.     

Conserved molecular components for pollen tube reception and fungal invasion

During sexual reproduction in flowering plants such as Arabidopsis, a tip-growing pollen tube (PT) is guided to the synergid cells of the female gametophyte, where it bursts and releases the two sperm. Here we show that PT reception and powdery mildew (PM) infection, which involves communication between a tip-growing hypha and a plant epidermal cell, share molecular components. NORTIA (NTA), a member of the MLO family originally discovered in the context of PM resistance, and FERONIA (FER), a receptor-like kinase, both control PT reception in synergids. Homozygous fer mutants also display PM resistance, revealing a new function for FER and suggesting that conserved components, such as FER and distinct MLO proteins, are involved in both PT reception and PM infection.     

Micropylar pollen tube guidance by egg apparatus 1 of maize

Pollen tube guidance precedes the double fertilization of flowering plants. Here, we report the identification of a small maize protein of 94 amino acids involved in short-range signaling required for pollen tube attraction by the female gametophyte. ZmEA1 is exclusively expressed in the egg apparatus, consisting of the egg cell and two synergids. Chimeric ZmEA1 fused to green fluorescent protein (ZmEA1:GFP) was first visible within the filiform apparatus and later was localized to nucellar cell walls below the micropylar opening of the ovule. Transgenic down-regulation of the ZmEA1 gene led to ovule sterility caused by loss of close-range pollen tube guidance to the micropyle.     

杉木胚珠的解剖学观察

为深入研究杉木胚珠在败育过程中的形态和结构变化,以Epon 812为包埋剂,采用半薄切片法对败育过程中的杉木胚珠形态和结构进行观察比较。结果表明,与可育的胚珠一样,败育胚珠内的花粉仍能形成花粉管继续向胚珠合点方向延伸,为受精活动做准备;可育胚珠中央的珠心组织内部会形成健全的雌配子体进而完成受精过程,而败育胚珠的珠心组织较瘦弱,其内不能发育形成健全的雌配子体,不能进行受精活动;涩粒物质最先出现在胚珠的珠孔端,然后逐渐向胚珠下部延伸;可育胚珠的雌配子体在发育过程中会把其外层的珠心组织分解吸收,而败育胚珠内部,因为雌配子体发育不健全,珠心组织会得以保留。     

激光扫描共聚焦显微镜观察水稻双受精过程

利用激光扫描共聚焦显微镜对水稻双受精过程进行了观察。结果表明:开花后0.5 h可见花粉粒在柱头上萌发,形成一定长度的花粉管,但仍未进入胚囊;开花后1~2 h花粉管进入胚囊,但尚未释放精细胞,此时,在卵器内有两条肌动蛋白冠的形成,肌动蛋白冠起始于助细胞的基部,1条终止于卵细胞核的位置,另一条终止于极核附近;开花后2~3 h花粉管释放精细胞,精细胞在肌动蛋白冠的作用下分别进入极核及卵细胞;开花后3~4 h,精核的染色质向卵核扩散,极核内的雄性核仁逐渐变大,最后增大至与极核的核仁差不多大小;开花后4~5 h,精核与极核完成受精作用,形成初生胚乳核,而此时在卵核内出现1个雄性核仁;开花后6 h左右,卵核核仁仍未完成与精核核仁的融合,此时初生胚乳核已分裂1~2次;开花后12 h,精核核仁与卵核核仁融合形成1个较大的核仁,至此合子形成;开花后24 h,合子有丝分裂1次,形成2个细胞的原胚,此时初生胚乳核已分裂形成8~16个游离核,绕胚囊周缘分布。水稻双受精作用属于有丝分裂前配子融合类型。     

MAP18参与ABA调控拟南芥花粉生长的研究

[目的]探讨微管结合蛋白MAP18在ABA调控拟南芥花粉生长中的作用,为进一步深入研究植物的极性发育模式提供线索。[方法]以拟南芥野生型(生态型Columbia,Col-0)及相关突变体花粉为试验材料,进行遗传学和药理学分析,研究花粉萌发和花粉管生长的调控因子。[结果]内源和外源ABA均显著抑制拟南芥花粉的萌发,但内源ABA对萌发的花粉管有促进伸长的作用。遗传学证据表明,微管结合蛋白MAP18过表达植株的花粉对ABA表现超敏感,而RNAi沉默株的花粉对ABA则表现出脱敏感现象,显示MAP18蛋白参与了ABA对花粉萌发及花粉管生长的调控过程。[结论]该试验结果为研究花粉萌发与花粉管生长调控模式提供了线索。     

Glutamate receptor-like genes form Ca2+ channels in pollen tubes and are regulated by pistil D-serine

Elevations in cytosolic free calcium concentration ([Ca(2+)](cyt)) constitute a fundamental signal transduction mechanism in eukaryotic cells, but the molecular identity of Ca(2+) channels initiating this signal in plants is still under debate. Here, we show by pharmacology and loss-of-function mutants that in tobacco and Arabidopsis, glutamate receptor-like channels (GLRs) facilitate Ca(2+) influx across the plasma membrane, modulate apical [Ca(2+)](cyt) gradient, and consequently affect pollen tube growth and morphogenesis. Additionally, wild-type pollen tubes grown in pistils of knock-out mutants for serine-racemase (SR1) displayed growth defects consistent with a decrease in GLR activity. Our findings reveal a novel plant signaling mechanism between male gametophyte and pistil tissue similar to amino acid-mediated communication commonly observed in animal nervous systems.     

Generation of self-incompatible Arabidopsis thaliana by transfer of two S locus genes from A. lyrata

Transitions from cross-fertilizing to self-fertilizing mating systems have occurred frequently in natural and domesticated plant populations, but the underlying genetic causes are unknown. We show that gene transfer of the stigma receptor kinase SRK and its pollen-borne ligand SCR from one S-locus haplotype of the self-incompatible and cross-fertilizing Arabidopsis lyrata is sufficient to impart self-incompatibility phenotype in self-fertile Arabidopsis thaliana, which lacks functional orthologs of these genes. This successful complementation demonstrates that the signaling cascade leading to inhibition of self-related pollen was maintained in A. thaliana. Analysis of self-incompatibility will be facilitated by the tools available in this species.     

花粉萌发与花粉管生长的信号调控机制

花粉萌发与花粉管生长是植物生殖过程中的重要生理现象,它关系到植物能否正常完成受精过程.该过程涉及大量的信号通路介导,包括小G蛋白调控、磷酸肌醇信号调控及Ca2+信号通路等.这些信号通路直接或间接影响着花粉萌发与生长过程的各个方面,包括花粉管的极性生长及细胞骨架变化等.综述了不同信号通路对花粉萌发与生长过程的影响,重点关注各个信号分子的作用基础和原理,旨在更深入地展现花粉萌发全过程中信号通路调控下的胞内全景,结合现有试验结果,提供关于花粉萌发与生长的新模式.     

油松无性系雌雄配子体的形成及胚胎发育

油松雄球花于６月下旬开始分化，小孢子发生在翌年的４月２０日左右，４月底或５月初散粉．成熟的花粉粒为４个细胞．雌球花７月中旬分化，次年４月下旬或５月上旬形成大孢子母细胞，经减数分裂后，形成大孢子．雌配子体经历游离核、细胞化、颈卵器及卵细胞形成等阶段后，５月下旬受精，从传粉到受精约需１３个月．胚胎发育包括原胚、胚胎选择及发育和胚胎成熟３个阶段，历时３个半月．不同无性系在雌雄球花发端时间和大小孢子发育进程上存在较大差异，观察的５个无性系进入同一发育阶段的时间最多可相差１０ｄ，平均变幅为一周上下．该文还对新梢生长与花芽分化、胚珠和花粉败育作了讨论．     

“十里香”茶大小孢子发生发育的细胞学研究

 本文报道了"十里香"茶大小孢子发生和雌雄配子体的形成过程。"十里香"茶花粉母细胞减数分裂为"同时型",四分体为"田"字形或四面体形,其外胼胝质壁的形成和溶解都是向心的。雄配子体形成和发育过程中其核的形态和位置变化均具有规律性。中轴胎座,倒生胚珠,双珠被,薄珠心,胚囊属双胞型胚囊,其发育类型为"葱"型。二极核在受精前融合,反足细胞宿存至受精,合点端具承珠盘。     

甜菜无融合生殖单体附加系M14雌配子体发育的超微结构观察

【目的】阐明甜菜无融合生殖单体附加系M14雌配子体发育的超微结构特征。【方法】以甜菜无融合生殖单体附加系M14(Beta vulgaris L.VV+1C、2n=18+1)为实验材料,利用电子显微镜技术对其雌配子体的发育过程进行研究。【结果】甜菜无融合生殖单体附加系M14为兼性无融合生殖体,二倍体孢子生殖为蝶须型(Antennaria-type)和韭型(Allium odorum-type),有性生殖为蓼型(Polygonum-type)。蝶须型为主要发育方式,超微结构特征为:雌配子体发育速度较快,从功能大孢子直到细胞化雌配子体时期,细胞器的种类与数量呈现增长趋势:细胞核核仁较大,存在核仁泡,核孔明显;核糖体数量多;线粒体的数量一直较多,从二核雌配子体出现内嵴,膜的结构变得清晰,八核雌配子体的线粒体基质呈电子透明状,细胞化后期恢复到原来的状态;质体的数量变化不大,形状多样,有的含淀粉粒;内质网呈分枝的管状或交织成索状分布在细胞核、液泡或细胞壁附近;高尔基体的数量相对较少,但在未退化的助细胞中十分丰富,活跃地分泌小泡;脂滴一直都存在,常与液泡及线粒体相互靠近;细胞化后期,绝大多数雌配子体的助细胞先后退化,极少数雌配子体只有一个助细胞退化,另一个宿存。韭型与蓼型雌配子体发育速度较慢,与蝶须型相比,直到单核雌配子体时期未见细胞器种类与数量发生明显变化。蝶须型与韭型、蓼型雌配子体仅在功能大孢子与单核胚囊时期通过是否有胼胝质壁加厚以及珠孔端有无退化的细胞痕迹进行区分。【结论】蝶须型、韭型、蓼型雌配子体发育过程中的超微结构特征差异明显,蝶须型雌配子体从功能大孢子至细胞化时期,雌配子体体积增大,细胞器的种类与数量随之增加,呈现代谢旺盛状态。推测蝶须型雌配子体在其后的发育中占优势。单核雌配子体之前依据珠孔端是否有退化细胞痕迹以及有无胼胝质壁加厚可将蝶须型与韭型、蓼型从结构上予以区分。韭型、蓼型从功能大孢子至单核雌配子体时期,雌配子体的体积以及细胞质的成熟程度均呈缓慢增长趋势。推测在其后的发育过程中大量退化。     

花生的双受精作用

本文观察了花生受精作用的全过程。开花前２－４ｈ散粉。花粉在柱头上萌发后，花粉管进入花柱，没中空的花柱道向子房室生长。在子房室内，沿珠柄侧的子房内壁生长至与胚珠珠孔相当部位时，花粉管离开子房壁进入珠孔，经珠心冠细胞之间隙抵达胚囊。开花后９ｈ，花粉管通过一个助细胞的丝状器进入助细胞而释放精子和内容物。     

樟科檫木的大孢子发生和雌配子体发育

采用常规石蜡切片技术对檫木的大孢子发生和雌配子体的发育过程进行了观察。结果表明:檫木单子房,子房卵形,光滑无毛;具1枚胚珠,双珠被,厚珠心;大孢子母细胞由1个雌性孢原细胞直接发育而成,大孢子四分体呈线型;蓼型胚囊,成熟胚囊为8核,包括1个卵细胞、2个助细胞、一个含2核的中央极核和3个反足细胞。檫木的雌配子体很少出现数目齐全的胚囊核,且珠心组织有解离现象,推测这影响了雌配子体的正常发育,导致胚囊败育和结实率低。     

羊奶果的大、小孢子发生与雌雄配子体发育

通过对羊奶果的大、小孢子发生和雌雄配子体发育的研究,结果表明,大孢子的发生滞后于小孢子,小孢子母细胞完成减数分裂Ⅰ期时,大孢子的发生还只处于孢原细胞时期,授粉后,大孢子可能受到某种刺激作用而加速发育,二者的发育进程和谐且都较快,一般在7 d之内完成.绒毡层发育为腺质型,胞质分裂为同时型,成熟花粉为3细胞型.倒生胚珠,基底胎座,厚珠心,双珠被,蓼型胚囊,孢原细胞直接长大成大孢子母细胞、反足细胞退化早.     

黑穗醋栗(Ribes nigrum L.)雌雄配子体发育过程中淀粉粒的动态变化

本文对黑穗醋栗雌雄配子体在发育过程中,淀粉粒的动态变化进行了观察。结果表明,雌雄配子体不同发育时期,淀粉粒按一定途径有规律地转移;同一部位不同发育时期淀粉粒有一定的消长规律。小孢子发育时期,萌发孔部位花粉內壁有明显的PAS反应,此反应可准确地确定萌发孔的数量。在成熟胚囊中,中央细胞、卵细胞和助细胞有大量淀粉积累;助细胞的丝状器具有明显的PAS反应。     

华北落叶松雌雄配子体的形成及胚胎发育

华北落叶松的雄球花７月中旬开始分化，小孢子发生在次年的３月下旬至４月上旬，４月底散粉，成熟花粉为五个细胞。雌球花７月初分化，翌年４月上、中旬形成大孢子母细胞，经减数分裂后，形成大孢子。雌配子体经历游离核、细胞化、颈卵器及卵细胞形成几个阶段后，６月上、中旬受精，从传粉到受精约需４０ｄ．胚胎发育包括原胚、胚胎选择及发育和胚胎成熟３个阶段，历时两个半月。     

辣椒RWP-RK转录因子分析

RWP-RK基因家族是植物特有的转录因子家族。该家族在植物氮元素信号传导和配子体发育过程中起核心的调控作用。使用公开的中国重要栽培品种遵辣1号及其野生亲本墨西哥辣椒种"Chiltepin"的基因组序列,鉴定出辣椒基因组中含有RWP-RK结构域的基因,并进行系统进化、染色体定位、保守序列和可能功能等分析。遵辣一号基因组中与拟南芥氮代谢重要调控因子AtNLP7同源的是CaZunla01g000097、CaZunla01g004485和CaZunla00g000405。遵辣1号的2个基因Capana03g001990和Capana03g000787与拟南芥卵细胞形成相关转录因子AtRKD1、AtRKD2和AtRKD4同源。这些基因在栽培品种遵辣1号和其野生祖先品种基因组中保持了高度的保守性。此外,辣椒基因组中存在特有的RWP-RK转录因子亚家族。这一亚家族的蛋白质氨基酸序列中含有独特的保守序列。这些序列在拟南芥RWP-RK转录因子中并不存在。辣椒栽培品种遵辣1号中有在其野生祖先"Chiltepin"中不存在的RWP-RK转录因子基因。鉴定出了分别与拟南芥RWP-RK转录因子高度相似、存在重大差异以及辣椒野生种和栽培种之间存在差异的RWP-RK转录因子成员,为后期辣椒RWP-RK转录因子家族的克隆和功能研究提供了重要的信息。对这些基因进行功能研究,会极大的促进辣椒对氮元素匮乏环境响应以及辣椒配子体发育的分子机制研究。     

女贞的胚胎学及其在木犀科中的系统地位

 应用光学显微镜对女贞的传粉和受精、胚乳和胚胎的发育、果皮和种皮的发育等胚胎学特征进行了研究,对木犀科六属的胚胎学特征进行了比较.虫媒传粉,珠孔受精,花粉管通过一助细胞进入胚囊;初生胚乳核先于合子分裂,核型胚乳发育;胚胎发育属茄型,种子具丰富的油质胚乳和匙形稍弯的双子叶的胚;果皮分3层:外果皮细胞厚壁,中果皮细胞薄壁,内果皮细胞厚壁且木栓化;种皮也分3层.胚胎学特征显示女贞属与茉莉属有较近的亲缘关系,支持木犀科分成3亚科的分类.