基于iTRAQ技术对亚洲百合与铁炮百合的柱头蛋白分析

柱头在花粉黏附、水合和花粉管生长中具有重要作用,柱头蛋白参与多种生物学过程。为比较亚洲百合与铁炮百合的柱头蛋白质差异,本研究以亚洲百合‘Brunello’和铁炮百合品种‘White Heaven’为试验材料,利用iTRAQ技术分析两种百合的柱头蛋白差异。结果表明亚洲百合和铁炮百合的柱头蛋白总数为3 963,参与的主要生物过程为代谢过程、细胞过程和刺激应答。定量分析结果表明,241个蛋白在2种百合的柱头上差异显著,功能涉及碳水化合物与能量代谢和运输、脂质运输和代谢、蛋白代谢、细胞壁/膜/包膜生物发生、无机离子转运和代谢、信号转导和辅酶转运和代谢等,其中涉及碳水化合物与能量代谢的差异蛋白数量较多。本研究为深入了解百合远缘杂交过程中柱头亲和性差异的分子机制提供技术数据。     

显花植物受精早期阶段的酶作用

显花植物受精早期阶段，即包括花粉正常发育、花粉与柱头相互识别、水合、萌发、花粉管在花柱内生长这几个过程．酶在这一系列过程中起着至关重要的作用。在花粉发育过程中。过氧化物酶（POD）与花粉细胞壁形成和细胞的呼吸代谢有关，酯酶参与磷酸代谢并作为花粉发育时期的生化指标。淀粉酶是花粉发育能量供应过程中的关键因素；成熟花粉中的保护酶具有清徐自由基，维持活性氧代谢平衡的功能；S-RNase是参与花粉识别机制的关键酶，是近年来国内外研究的热点；ROPs、AtRats和MG132控制着花粉管的极性生长。对这些酶需更进一步进行分子水平的研究，以了解其各阶段的调控机制。     

花粉在植物遗传研究中的应用

高等植物的花粉是一种理想的植物遗传转化材料。将花粉作为外源DNA的受体或媒介进行转基因研究,已成为现代植物遗传转化技术中的重要部分。小孢子花粉可以在植物体内自然发育为成熟花粉然后参与受精作用,或者经过小孢子培养进行孤雌生殖从而形成单倍体植抹,还可以在离体培养条件下使未成熟花粉发育成为可育花粉。笔者分别简要介绍了以上3种途径的研究现状、花粉培养方法以及在植物遗传转化中的应用,并通过对各方法优缺点的综合评价,为科研人员和育种工作者进行花发育机制研究、功能基因表达和作物遗传改良提供了一条新的思路。     

SWEET转运蛋白家族的发现、结构及功能研究进展

植物细胞间溶质转运的质外体途径是植物溶质(K~+,Na~+,糖等)转运的重要方式,该途径通常需要有溶质外排以及吸收两种转运蛋白的协同作用。其中,糖外排转运蛋白(sugars will eventually be exported transporters,SWEETs)由于能够选择性吸收不同糖底物并在植物生理活动与发育过程中发挥重要功能,近年来受到广泛关注。研究发现:植物的SWEET蛋白是具有7个跨膜结构域的转运蛋白;SWEETs蛋白在蔗糖流出叶片的过程中发挥功能,可以促进糖类物质跨过细胞膜顺浓度梯度的扩散;还可以在病原菌侵染植物过程中被微生物劫持来为其生长提供糖分;SWEETs家族蛋白还参与花蜜的分泌从而促进传粉、参与花粉发育和花粉管生长;为菌根共生体提供营养等。有关SWEETs蛋白的功能及其结构的深入研究将植物的生长发育与基础代谢有机地联系在一起。     

花粉中微管与花粉管伸长及其胞质颗粒运动的关系

采用ＳＤＳ－ＰＡＧＥ分离花粉中的微管蛋白。并用间接免疫荧光技术观察到花粉管中存在微管,这些微管呈束状形成花粉管伸长方向分布。花粉培养在含不同微管解聚剂的培养液中,发现这些药剂对花粉萌发均有抑制作用,但其抑制的有效浓度不同。以植物微管特效解聚剂甲基氨草磷抑制的有效浓度为最低。用ＡＰＭ处理已萌发的花粉,还发现它能减缓花粉管中胞质颗粒运动的速度,甚至使运动停止。但这种抑制是可逆的。以上结果表明花粉管中存     

小麦花药、子房和胚胎发育过程中的蛋白质含量和电泳谱带变化

近年来, 高等植物的有性生殖已成为植物发育生物学研究的热点. 在一些植物, 如松树[1]、黄瓜[2]、棉花[3]、兰州百合[4]和柏树[5]等的花药、子房或胚等生殖器官可溶性蛋白的分析研究中, 均发现具有各自的特异蛋白. 小麦作为重要的粮食作物, 对其生殖过程中蛋白质变化的研究甚少. 我们利用SDS-PAGE不连续凝胶电泳技术, 分析和     

植物花粉发育的基因工程研究进展

植物花粉发育过程极其复杂,众多基因参与其中并对花粉发育的正常进行发挥着重要作用。植物花粉发育的基因工程研究是将花粉发育的分子水平研究和植物个体发育调控研究联系起来的中间环节,有助于全面认识植物花粉发育的机理。综述了植物花粉发育相关基因的分离、表达及其调控的研究进展,探讨了利用基因工程创造雄性不育的几种方法,并对今后的应用前景进行了展望。     

植物雌雄识别分子机制被揭示

正在被子植物中,精子是通过花粉管来传递的,但花粉管是如何将精子传递到卵子的呢?这是植物生殖生物学几十年来关注的主要问题,也是杂交育种的技术瓶颈之一。日前,中国科学院遗传与发育生物学研究所杨维才研究组首次分离到了花粉管识别雌性吸引信号的受体蛋白复合体,并揭示了信号识别和激活的分子机制。在模     

杨维才研究组发现植物雌雄识别的分子机制

正受精需要精子和卵细胞的结合,而精子能否被及时的传递到卵子是受精的关键。在被子植物中,精子是通过花粉管来传递的,但花粉管是如何将精子传递到卵子的呢?这是植物生殖生物学几十年来关注的主要问题,也是杂交育种的技术瓶颈之一。日前,中国科学院遗传与发育生物学研究所杨维才研究组首次分离到了花粉管识别雌性吸引信号的受体蛋白复合体,并揭示了信号识别和激活的分子机制。     

植物有性生殖对高温胁迫的响应机制

极端高温天气频发,严重威胁农作物的生产。高温胁迫对有性生殖过程的影响与作物减产密切相关,解析其中的分子机制对于指导作物耐高温遗传改良具有重要意义。然而,与模式植物拟南芥相比,目前有关作物有性生殖过程中耐高温的相关研究十分有限。本文从植物有性生殖过程出发,概述了在减数分裂、花粉绒毡层降解、小孢子发育、花粉管萌发与授精以及籽粒发育等一系列生殖发育过程中响应高温胁迫的分子机制。据此,我们提出了作物耐高温改良的可行策略,以期为耐高温品种的遗传改良提供理论依据。     

Factors affecting pollen shedding capacity in wheat

Summary Twenty-two promising wheat varieties were studied for their plant height, length of filament, size of anther, number of pollen grains/anther and the extent of pollen shed outside the florets. Plant height and length of filament ranged from 54 cm to 136 cm and 4.5 mm to 11.9 mm, respectively. Taller plants showed a tendency to longer filaments. The number of pollen grains/anther varied from 581 to 2153. This character was particularly correlated with plant height. Tall varieties with more pollen grain/anther shed greater quantities of pollen outside the florets. This was due to longer filaments of most of the tall varieties. The size of anther was also positively correlated with pollen grain/anther.     

Pollen production in hexaploid triticale

Summary Comparative studies were made of the pollen characteristics of triticale, wheat, and rye. Measurements were made of the anther length, width, and percent extrusion; pollen viability; size and number of pollen grains per anther; and dispersal on 10-mm² slide area pollen traps. Triticale anthers were intermediate in length between and significantly different from both wheat and rye. Rye pollen grains per anther were four and two times greater in number than those of wheat and triticale, respectively. Pollen viability was not significantly different between species. Rye pollen grains were smaller than those of wheat and of some triticale cultivars. Simple correlations between anther length and anther width, pollen grains per anther, pollen grain trapped per 10 mm² slide area, and plant height were significantly positive.     

Reproductive development response to high daytime temperature in field pea

Flowering plants are highly sensitive to heat stress during reproductive phase, which covers development from floral initiation to seed maturity. The objectives of this study were to diagnose high temperature effects on pollen production and morphology, production of reactive oxygen species (ROS) in pollen grains and ovules in pea cultivar “CDC Golden.” This study also investigated timing and duration of heat exposure at specific developmental stages of floral buds, open flowers and early set pods on flower and pod abortion, seed development and seed yield in “CDC Golden” and a second cultivar “CDC Sage.” The experiments were conducted in growth chambers with two temperature regimes (24/18°C and 35/18°C day/night temperature for 4–14 days) during reproductive development. Heat stress reduced the number of pollen grains per anther, induced smaller pollen grains and increased ROS production in pollen grains, but it did not affect ROS accumulation in ovules and ovule number per ovary. Heat exposure when young floral buds were visible at the first reproductive node was more detrimental to flower retention, seed set, pod development and seed yield compared to heat exposure started later when flowers at the second reproductive node were fully open.     

花粉囊介质花粉在烟草杂交制种上的应用

为节约纯花粉用量,降低种子成本,将云烟85,云烟87和K326的纯花粉分别与其花粉囊粉末按体积比2:1、1:1、1:2及1:3的比例均匀混合制备成花粉囊介质花粉,以纯花粉为对照,研究介质花粉对MS云烟85,MS云烟87和MSK326的坐果和种子质量的影响。结果表明：对于MS云烟85,MS云烟87和MSK326,按2:1比例制备成的介质花粉的授粉效果较其它处理好,坐果率、单果粒数、千粒重、发芽势、发芽率、发芽指数、平均发芽时间和单株产量与对照比未受影响,但花粉使用量节约了33.33%。结果说明,适宜的花粉囊介质花粉应用于烟草种子生产,能节约纯花粉用量,降低种子生产成本。     

开花期低温胁迫对四川攀西稻区水稻开花结实的影响

以3种籼稻品种和3种粳稻品种为试验材料, 利用人工气候室在开花期进行低温胁迫处理, 研究了低温胁迫对攀西稻区籼、粳稻开花和结实及两者间关系的影响。结果表明, 开花期低温胁迫下籼稻和粳稻的开花习性、花药和花粉特性和结实表现不同。常规粳稻开花对低温有较高的耐冷性。低温胁迫下籼稻品种(组合)花药体积、花药开裂率、可育花粉率、柱头着花粉数和柱头花粉萌发率较对照降低幅度均比粳稻品种(组合)大; 籼稻品种(组合)各产量构成因素较对照降低幅度比粳稻品种(组合)大。相关分析表明, 结实与水稻花药和花粉主要性状有密切关系。开花期低温胁迫影响花药和花粉发育成熟, 使花药不能正常开裂、散粉不足, 可育花粉率和柱头花粉萌发率降低, 直接影响受精结实, 成为结实率降低的主要原因之一。     

大白菜CMS96不育系和保持系电镜观察

为了研究大白菜CMS96不育系花药败育机理,采用透射和扫描电镜,观察大白菜CMS96不育系和保持系的花药发育过程、花药和花粉表面结构。透射电镜结果表明,与保持系相比,在减数分裂期,大白菜CMS96不育系绒毡层与花药壁中层分开,不育系花粉母细胞皱缩,形状不规则,空隙较大,严重影响减数分裂正常进行;在单核小孢子时期,小孢子开始液泡化,直至成熟花粉期完全液泡化为空细胞,细胞壁严重萎缩,堆积在一起,最终花粉失去功能,导致败育。扫描电镜结果表明,大白菜CMS96不育系药室内的花粉畸形,花粉粒空瘪,表现为凹陷、扁平等形状,表面纹饰也呈多种不规则形状。花粉囊不开裂,没有花粉散出。初步认为,大白菜CMS96不育系花粉的败育从减数分裂开始到成熟花粉,伴随花粉发育整个过程。大白菜CMS96不育系药室内花粉粒虽具有花粉壁的结构,但扁平、空瘪,重叠堆积在药室壁上,失去了活力,无法散开。     

Influence of cytoplasmic-nuclear male sterility systems on microsporogenesis in pearl millet (Pennisetum glaucum (L.) R. Br.)

Influence of a range of cytoplasms on microsporogenesis and anther development in pearl millet was studied using six isonuclear A-lines having five cytoplasms (A₁, A₂, A₃, A₄ and A_v) and the nuclear genome of 81B. 81B was used as a male-fertile control. Microsporogenesis and anther development were normal in 81B. However, pollen mother cell (PMC)/microspore/pollen degeneration in the six A-lines occurred at different stages of anther development. Each cytoplasm had its unique influence on microsporogenesis and anther development as evidenced by different developmental paths followed by them leading to pollen abortion. The cause of pollen abortion differed from line to line, from floret to floret within a spikelet, from anther to anther within a floret, and in some cases even from locule to locule within an anther. Events that led to male sterility included anomalies in tapetum and callose behaviour, persistence of tapetum, endothecium thickness, and other unknown causes. The present study also indicated that anther/pollen development was more irregular in Pb 406A₃. In 81A₄ and 81A₁ > 95% of anther locules followed a definite developmental path to pollen abortion. In the other A-lines many developmental paths were observed within the line and pollen degeneration occurred at various stages. This could be one of the reasons for greater instability of male sterility in the A₂ and A₃ systems and greater stability of male sterility in the A₁ and A₄ systems. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Sc2053诱导小麦雄性不育形态学和细胞学观察

应用化学杂交剂Ｓｃ２０５３诱导小麦雄性不育的形态学和细胞学特征观察结果显示，经处理的小麦植株变矮，植株及麦穗呈现浅绿色，穗子呈爆裂状，花药不开裂，呈现雄性不育株的形态特征，这些特征可做为估算小麦群体化学杀雄效果即绝对不育率的依据。经Ｓｃ２０５３处理的小麦雄性不育有无花粉和花粉败育两种类型。无花粉型是在小孢子刚形成时发生败育，从而是产生无花粉的空壳型花药。花粉败育型是小孢子只发育到单核花粉，二胞花粉     

光敏核不育水稻农垦58S花粉败育过程中Ca2+-ATPase的变化

运用电镜细胞化学技术(铅盐沉淀法),对长日照条件下光敏核不育水稻农垦58S和可育株系58N花药发育的不同时期进行了Ca²⁺-ATPase定位研究。结果表明,Ca²⁺-ATPase颗粒在可育与不育水稻的花药壁、花粉及药隔中的出现时间和数量具有明显差异。可育花药在花粉母细胞时期,药壁细胞内出现Ca²⁺-ATPase颗粒,至单核花粉后期,解体的绒毡层细胞和乌氏体表面分布大量的Ca²⁺-ATPase颗粒;与可育材料相比,不育花药在花粉发育的同时期,Ca²⁺-ATPase颗粒在药壁各层细胞内不仅出现的时间滞后,且分布的数量较少,到二核花粉时期(花粉已畸形空瘪),药壁表皮细胞的液泡膜上、绒毡层细胞质中及乌氏体表面才出现明显的Ca²⁺-ATPase颗粒。可育花粉单核早期,花粉细胞内线粒体膜上有少量的Ca²⁺-ATPase分布;单核花粉中期,花粉外壁上有少量的Ca²⁺-ATPase分布;到单核花粉后期,Ca²⁺-ATPase颗粒大量分布在花粉外壁、内壁及细胞质膜和细胞核中。而不育花粉在单核花粉发育中都未见Ca²⁺-ATPase的分布,到花粉败育空瘪时才出现明显的Ca²⁺-ATPase颗粒,但数量较可育花粉同期同部位少。可育花药药隔细胞中Ca²⁺-ATPase在花粉母细胞减数分裂期就有分布,而不育花药到单核花粉早期药隔中才有少量的Ca²⁺-ATPase分布。由此推测,水稻不育系在其花粉发育中,由于细胞壁和质膜上Ca²⁺-ATPase颗粒出现时间滞后和数量减少影响到细胞膜钙泵将Ca²⁺由胞质向胞外转运的功能,致使胞质内Ca²⁺过多积累,导致花粉败育。     

湖北光敏感核不育水稻发育过程中花粉及花药壁超微结构的研究

本工作应用透射电子显微镜，对不同光周期处理下的湖北光敏感核不育水稻农垦５８Ｓ花粉及花药壁发育情况进行了研究，得到如下的结果：１、农垦５８Ｓ经长日照处理，小孢的败育主要发生在单核晚期，花粉内细胞器解体严重，花粉壁异常发育，花粉的外形不规则。２、可育花的绒层在单核时期已严重解体，而败育花药的绒毡层不能及时解体，直到与成熟花粉相当的时期仍有清晰的细胞结构。３、败育花药的中间怪解体也延迟。在以上基础上讨论