甜菜无融合生殖单体附加系M14大孢子发生期间细胞壁胼胝质的变化

应用脱色苯胺蓝诱导荧光法观察了甜菜单体附加系M14（Beta vulgaris L., VV+1C、2n=18+1）正常有性生殖与二倍体孢子生殖时，大孢子发生期间细胞壁内胼胝质的变化，结果如下。韭型（Allium odorum-type）胚囊大孢子发生时，自大孢子母细胞的珠孔端细胞壁内出现胼胝质荧光，并逐渐扩展到整个细胞壁，中期Ⅰ至末期Ⅰ细胞壁呈现胼胝质荧光。二分体时，珠孔端大孢子细胞壁内胼胝质荧光消失，二分体之间的横壁以及合点端功能大孢子的侧壁上荧光明显。二倍体功能大孢子的合点端细胞壁内的胼胝质荧光消失。单核胚囊形成后，其细胞壁内无胼胝质荧光，而退化的大孢子细胞壁胼胝质荧光显著。蝶须型（Antennaria-type）胚囊大孢子发生时，大孢子母细胞、二倍体功能大孢子的细胞壁均无胼胝质荧光。蓼型（Polygonum-type）胚囊大孢子母细胞减数分裂时，其珠孔端细胞壁出现胼胝质荧光，并逐渐扩展到整个细胞壁。二分体、三分体、四分体时期，胼胝质荧光主要存在于大孢子之间的横壁上，侧壁内胼胝质荧光较弱。退化的大孢子细胞壁胼胝质荧光明显，功能大孢子细胞壁上缺少胼胝质荧光。此外，本文还讨论了大孢子母细胞减数分裂与细胞壁内沉积胼胝质之间的相关性。     

甜菜单体附加系M14种子形成方式

以具有显性标记性状的红叶柄栽培甜菜为父本与绿叶柄M14甜菜杂交,观察F₁植株叶柄颜色;利用SSR标记分析甜菜M14世代间的遗传相关性。结果显示,甜菜单体附加系M14传递率维持在较高水平;在人工去雄授粉条件下,F₁代植株叶柄颜色均为红色,甜菜M14通过接受外来遗传物质及精卵结合的有性生殖方式繁殖种子;M14株系中不存在与其母本株SSR标记基因型精确相同的植株。表明甜菜M14通过精卵融合的有性生殖而非无融合生殖形成种子。Southern blot结果显示,从甜菜M14反转得到的栽培甜菜染色体中普遍含有白花甜菜DNA,暗示甜菜M14形成雌配子体及卵子过程中存在减数分裂过程和较高频率的染色体畸变。推测甜菜单体附加系M14高频传递现象可能是由于附加的白花甜菜第9号染色体具有杀配子功能。     

水稻无融合生殖与早代稳定遗传判定方法研究

袁隆平院士在杂交稻育种构想中阐述了杂种稻育种的三步走战略:三系法,两系法与一系法,而一系法作为杂种应用的终极方法,袁先生将其实现希望放在无融合生殖上.     

栽培甜菜助细胞退化进程的超微结构观察

应用透射电镜技术研究栽培甜菜(Beta vulgaris)助细胞退化进程的超微结构特征, 以丰富被子植物生殖生物学资料。结果表明：花蕾时期,2个助细胞相似,珠孔端具发达的丝状器,合点端无壁,极性明显,细胞器种类多,数量大,呈现较强代谢活性;随后,一个助细胞的核质和胞质的电子密度显著高于另一个助细胞,液泡膜消失,线粒体、质体膜与核膜不清晰,细胞出现退化迹象,但内质网和高尔基体丰富,分泌活动旺盛;待花蕾刚开放(授粉前),此助细胞完全退化。另一个助细胞(宿存助细胞)内的细胞器逐渐增多,且功能状态趋于活跃,表现为核糖体、线粒体、质体等数量增加;线粒体内嵴丰富,可见DNA纤丝;质体形态多样,片层明显,内含淀粉粒。至卵细胞受精前(授粉后约13 h),宿存助细胞代谢达到最活跃状态;至合子合点端建成蜂窝状细胞壁且胚乳游离核形成后,宿存助细胞开始退化;至合子后期,此细胞退化完全,丝状器消失。上述结果表明,栽培甜菜助细胞的退化与授粉和花粉管生长无关;宿存助细胞做为传递细胞,为胚囊的发育吸收并转输营养。     

栽培甜菜中央细胞受精前后的超微结构

应用透射电镜技术比较栽培甜菜(Beta vulgaris)中央细胞受精前后的超微结构特征,以完善甜菜生殖生物学研究,并为相关研究提供基本资料。结果表明,中央细胞在受精前后的超微结构变化主要表现于核及核周围胞质。中央细胞的2个极核融合较早,在花蕾时期即以次生核形式存在,具双相核仁,可明显分辨纤维区和颗粒区;有的有额外小核仁和核仁液泡。核周围的细胞质中具丰富的细胞器且功能活跃,包括线粒体、质体(含或不含淀粉粒)、高尔基体、核糖体和粗面内质网。受精后,形成初生胚乳核,核周围胞质中变化最大的是质体,形成众多变形质体,形态多样,且富含淀粉粒。初生胚乳核分裂过程中,核仁消失,核膜崩解为囊泡状结构,粗面内质网减少,滑面内质网增加。分裂形成2个胚乳游离核,核周围胞质与初生胚乳核相似。总之,中央细胞在受精前后的超微结构特征均呈现代谢活跃状态。     

栽培甜菜雌配子体发育中的超微结构

应用透射电镜技术研究栽培甜菜(Beta vulgaris L.)雌配子体发育过程的超微结构特征, 丰富被子植物生殖生物学方面的资料, 并为甜菜相关研究提供借鉴。观察结果表明,栽培甜菜雌配子体发育类型为蓼型。功能大孢子时期核糖体密集, 线粒体和质体分裂以增加数目;单核胚囊时期, 细胞体积增大, 小液泡融合为2个大液泡,分别位于珠孔端和合点端,细胞核增大, 核仁显著, 至发育后期核膜呈微裂齿状,细胞器数量不断增加,珠孔端形成明显的壁内突;二核胚囊时期, 胚囊迅速扩张, 形成中央大液泡, 胞质中细胞器增多;四核胚囊时期除细胞器的数量继续增加外,质体中开始出现淀粉粒;八核胚囊时期相当短暂, 很快细胞化,初期的七细胞八核胚囊中各细胞均以初生壁相隔, 壁上存在胞间连丝, 沿细胞壁分布着众多伸展状粗面内质网和活跃分泌小泡的高尔基体;细胞化后期, 卵、助细胞出现极性分化, 胞质中的众多小泡与细胞膜融合, 参与细胞壁及丝状器的建成;中央细胞在珠孔端与胚囊壁相邻的部位形成壁内突。栽培甜菜雌配子体发育进程中胚囊体积不断增大,细胞器种类与数量呈增加趋势,表明各时期代谢较活跃。在功能大孢子及单核胚囊早期是通过合点端的胞间连丝与珠心细胞以共质体形式相通;在单核胚囊发育后期至细胞化胚囊,是通过珠孔端所形成的壁内突来扩展质膜表面积, 以加强非共质体之间物质的运输。     

单体附加系甜菜及空中搭载实验材料相关性状的研究

为了探明远缘杂交甜菜单体附加系M14高频传递的遗传学机理,通过胚珠分离切割、花粉败育调查和含糖量单株检测等方法,对单体附加系甜菜及空中搭载实验材料的性状进行了分析研究。研究结果验证了单体附加系甜菜M14高频传递的遗传特性存在兼性无融合生殖现象。无融合生殖体的比例达96.5%,花粉败育程度高达90%以上,大孢子母细胞通过有丝分裂形成胚囊不需要精卵结合繁育后代;有性生殖体的比例占3.5%, 有性生殖体存在致死基因的可能性。单体附加系甜菜及空中搭载的实验样品含糖量均高于普通栽培甜菜。野生白花甜菜染色体携带的高糖、抗病、无融合生殖等基因决定了远缘杂交甜菜和空中搭载实验材料具有专属的遗传学性状。研究结果为进一步开拓野生白花甜菜有益基因进行染色体工程研究奠定了良好的基础。     

甜菜M14品系BvM14-RIN4基因的克隆及应答盐胁迫分析

为了研究甜菜单体附加系M14品系RIN4基因耐盐功能,本研究以甜菜M14品系为实验材料,通过PCR技术获得BvM14-RIN4基因cDNA全长序列,对BvM14-RIN4基因进行了生物信息学分析、组织特异性和应答盐胁迫分析.BvM14-RIN4基因ORF长度为264 bp,编码87个氨基酸,蛋白分子量为9.67 kDa...     

甜菜M14品系BvM14-Dof3.4基因的克隆及响应盐胁迫表达分析

为进一步研究BvM14-Dof3.4基因响应盐胁迫的功能,以甜菜M14品系根为材料,通过PCR技术获得BvM14-Dof3.4基因cDNA全长序列并进行生物信息学以及盐胁迫应答分析。结果表明：该基因最大ORF为408 bp,编码135个氨基酸,蛋白分子量为12646.63 Da,理论等电点为4.68,为亲水性蛋白;BvM14-Dof3.4蛋白质二级结构和三级结构主要由延伸链和无规卷曲组成;BvM14-Dof3.4蛋白氨基酸序列与NCBI数据库中甜菜(Beta vulgaris)的氨基酸序列相似度为99.26%;系统进化分析表明BvM14-Dof3.4蛋白与菠菜(Spinacia oleracea)Dof3.4蛋白亲缘性较高。结合实验室前期盐胁迫下甜菜M14品系根的转录组数据分析,BvM14-Dof3.4基因参与甜菜M14品系应答盐胁迫过程,在200 mmol/L NaCl处理下上调2.05倍,在400 mmol/L NaCl处理下上调1.41倍。实验成功获得BvM14-Dof3.4基因cDNA全长,并确定该基因响应盐胁迫,该结果对挖掘甜菜M14品系优质基因和提高栽培甜菜抗逆性等方面具有重要意义,为后续进一步开展BvM14-Dof3.4基因响应盐胁迫功能研究提供参考。     

甜菜M14品系BvM14-STPK基因的生物信息学分析及响应盐胁迫的表达分析

旨在进一步研究BvM14-STPK蛋白激酶对盐胁迫的应答反应,本研究以甜菜M14品系为材料,使用特异性引物通过聚合酶链式反应进行扩增,获得BvM14-STPK基因cDNA全长,并进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR探究该基因响应盐胁迫的表达分析。生物信息学分析结果表明,BvM14-STPK基因cDNA全长1668 bp,包含1527 bp的最大ORF,编码508个氨基酸;BvM14-STPK蛋白激酶具有典型的蛋白激酶保守结构域。实时荧光定量PCR结果表明,BvM14-STPK基因在甜菜M14品系叶、根中均有广泛表达,叶中的表达量高于根中。该基因在200、400 mmol/L NaCl处理下,在叶片和根中呈现不同的表达状态,表明该基因可以应答盐胁迫,但在不同组织中应答盐胁迫的表达量存在差异。本项研究在挖掘甜菜M14品系优质基因和提高栽培甜菜抗逆性等方面具有重要指导意义,为进一步开展甜菜遗传改良工作奠定基础。     

甜菜M14品系BvM14-Tpx基因克隆及原核表达体系下应答氧化胁迫功能的初步研究

为了研究甜菜M14品系BvM14-Tpx基因的抗氧化功能,本试验以带有野生白花甜菜第9号染色体的单体附加系M14品系为试验材料,利用RACE技术获得甜菜M14品系硫氧还蛋白过氧化物酶基因(BvM14-Tpx) cDNA全长,对其进行生物信息学分析,利用Real-time PCR和半定量RT-PCR技术对该基因进行组织特异性表达分析,在原核表达体系下进行BvM14-Tpx基因应答氧化胁迫研究。生物信息学分析结果表明,BvM14-Tpx基因cDNA全长为1044 bp,包含最大的ORF为489 bp,编码162个氨基酸;含有过氧化物酶Ⅱ(PrxⅡ)型的保守结构域;BvM14-Tpx蛋白与豌豆(Pisum sativum L.)和苜蓿(Medicago truncatula L.)中Tpx蛋白的亲缘性较高。组织特异性表达分析结果表明,BvM14-Tpx基因在甜菜M14品系各组织表达量从高到低的顺序是根、茎、叶、花。通过原核表达体系下BvM14-Tpx基因应答氧化胁迫的研究,表明BvM14-Tpx基因能够提高大肠杆菌对于环境中氧化胁迫的适应能力,减轻H₂O₂对细菌生长的抑制。本研究对挖掘甜菜M14品系优质基因,提高甜菜对于非生物胁迫的抗性以及开展甜菜遗传改良工作具有重要意义。