Evidence of a pre-angiosperm origin of endosperm: implications for the evolution of flowering plants

The formation of a polyploid endosperm tissue has long been considered a unique and defining feature (autapomorphy) of angiosperms. Contemporaneous with the fertilization of an egg nucleus by a sperm nucleus in Ephedra trifurca (a nonflowering seed plant closely related to angiosperms), a second fertilization event has previously been shown to occur between a second sperm nucleus and the sister nucleus of the egg nucleus. Development of the second fertilization product is now shown to be fundamentally similar to that of endosperm in primitive flowering plants: both are characterized by an initial period of free nuclear proliferation followed by a process of cellularization. In Ephedra, however, the second fertilization product ultimately yields additional embryos. If double fertilization in Ephedra and angiosperms is evolutionarily homologous, it is likely that endosperm evolved from a supernumerary fertilization event that originally produced embryos into one that produced a specialized nonembryo tissue dedicated to the nourishment of the zygotic embryo.     

Molecular mechanisms controlling seed set in cereal crop species under stress and non-stress conditions

Maximizing seed yield is the ultimate breeding goal in important cereal crop species. Seed set is a key developmental stage in the process of seed formation, which determines grain number, seed mass, and realized yield potential, and can be severely affected by abiotic and biotic stresses. However, seed set can also be substantially reduced by genetic factors even under optimal fertilization conditions. The underlying molecular genetic mechanisms are still obscure. In this review, we elucidate the process of seed set of cereal crop species in detail, including development of floral structures, formation of viable gametes, double fertilization, seed development, and abortion. We discuss how genetic and non-genetic factors affect seed set in different development stages. Finally, we will propose novel strategies to study genetic mechanisms controlling seed set and exploit genetic resources to improve seed set in cereal crop species.     

草地切根施肥补播开沟装置的设计与试验

为克服草地土壤坚实度高、残茬根系量大带来的开沟问题,在草地切根改良的基础上实现施肥补播,采用破土刀齿破茬-种沟双圆盘开沟器开沟覆土-肥沟双圆盘开沟器压土成沟并覆盖种沟的工艺构建种床与肥床,设计分层交错式覆土开沟装置,建立种沟与肥沟双圆盘开沟器需满足的参数关系。基于土壤扰动造成土壤坚实度下降理论,通过对比试验,确定种沟开沟器距切根沟缝的距离对土壤坚实度的影响,得到将种沟开沟器布置在距离切根沟20mm处,可使开沟器入土处的土壤坚实度下降62%。将分层交错式覆土开沟装置应用于9QFB-2.4型破土切根施肥补播复式作业机,田间试验结果表明:该装置能够实现稳定开沟,形成深47.3mm、宽29.1mm的肥床与深44.7mm、宽19.5mm的种床,施肥和播种深度合格率分别达到80%和83%,且对土壤的扰动程度小于14%,有利于草场植被的保护。     

A brief history of seed size

Improved phylogenies and the accumulation of broad comparative data sets have opened the way for phylogenetic analyses to trace trait evolution in major groups of organisms. We arrayed seed mass data for 12,987 species on the seed plant phylogeny and show the history of seed size from the emergence of the angiosperms through to the present day. The largest single contributor to the present-day spread of seed mass was the divergence between angiosperms and gymnosperms, whereas the widest divergence was between Celastraceae and Parnassiaceae. Wide divergences in seed size were more often associated with divergences in growth form than with divergences in dispersal syndrome or latitude. Cross-species studies and evolutionary theory are consistent with this evidence that growth form and seed size evolve in a coordinated manner.     

葡萄双受精过程的形态学观察

观察了葡萄双受精过程中雌雄性核的融合。结果表明:花粉管通过珠孔穿入退化助细胞,释放出二精子;精子核接近并贴附在卵核和次生核上,二者核膜融合,精核沉入卵核及次生核,染色质松解,并与雌性核染色质融合,出现雄性核仁,两性核仁融合,形成合子及初生胚乳核。卵核完成受精较次生核晚。受精属有丝分裂前型。精核进入卵核前看到了它的核仁。少数胚囊具有两套卵器。     

黄瓜种子产量高低品系双受精过程中内源激素变化

以黄瓜单瓜种子产量高品系D1158-1和低品系D0435-3-1-1为试验材料,人工自交授粉,切片观察二者受精发育过程差异,同时通过试剂盒测定玉米素(ZR)、生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)四种内源激素变化,综合分析受精卵发育及内源激素变化差异表明,黄瓜授粉受精后4~12 h,D1158-1与D0435-3-1-1受精卵发育差异不明显,授粉后24~36 h,D1158-1受精卵发育过程快于D0435-3-1-1,授粉后36 h完成受精作用进入合子分裂期,黄瓜作为双受精有丝分裂前配子融合类型,授粉后24~48 h完成受精作用。两个黄瓜品系四种内源激素随授粉时间推移,呈逐渐增加趋势,授粉后24~36 h相继达到峰值,与受精作用紧密相关的ZR、IAA、ABA三种激素在24~36 h,D1158-1和D0435-3-1-1间差异显著。D1158-1的IAA/ZR均大于D0435-3-1-1,说明其与授精阶段单瓜种子产量形成关系密切。发现两个黄瓜品系授粉授精后,D0435-3-1-1的IAA/ABA、GA/ABA、ZR/ABA及(GA+ZR+IAA)/ABA比值均大于D1158-1。ABA在受精作用中具有重要作用。在黄瓜授粉受精过程中,单瓜种子产量高品系D1158-1三种内源激素(ZR、IAA、ABA)含量均显著高于低产品系D0435-1-1,IAA从黄瓜受精初期到结束均发挥作用;ABA含量最高与授粉受精关系密切;ZR作用于精卵融合阶段与种子发育形成最为密切,影响黄瓜单瓜种子产量。     

无融合生殖——无性种子的形成过程

 无融合生殖是一种通过种子进行无性繁殖的过程。目前国际上通用的无融合生殖概念是指二倍体无融合生殖,即发生在被子植物胚珠中的不经减数分裂和受精作用而产生种子的生殖方式。尽管目前已在被子植物52个科的400多种植物中发现了无融合生殖植物,但作物中普遍缺乏无融合生殖特性。本文介绍了无融合生殖的发生类型,对无融合植物的分布情况以及近年来国内外新发现的无融合生殖种进行了归纳和整理,总结了无融合生殖的遗传学控制和分子机理研究方面的最新进展,对无融合生殖在农业中的应用和生态学意义等问题进行了讨论。     

大麦双受精过程研究初报

通过光学显微观察,大麦双受精过程如下:授粉后35分钟,花粉管进入胚囊;45分钟释放出两个精子;50分钟,一精子先与卵细胞融合,另一精子移向中央细胞的二极核;55分钟,精子附卵核上,另一精子附于一极核上,同时还观察到一精子附于两极核上的现象;60分钟,精子仍贴附在卵核上,另一精子与二极核之一融合;90分钟,精子开始与卵核融合,初生胚乳核形成,其核中的三个核仁未融合;120分钟,精子与卵核融合,初生胚乳核分裂,但未见核仁融合。     

安徽天柱山种子植物区系研究

安徽天柱山种子植物区系组成丰富,有种子植物130科,526属,991种,其中裸子植物6科、12属、18种,被子植物124科、514属、973种.分析表明,安徽天柱山种子植物地理成分复杂,分布区类型丰富.区内130科的地理成分可以划分为12种分布型,526属的地理成分也可划分为12种分布型.分布区类型具有热带和温带性质,并且亚热带区系性质明显.该区系与安徽天堂寨区系的关系密切,而与牯牛降、黄山、齐云山、清凉峰区系关系较远.     

不同施肥处理对杉木种子园种子品质的影响

杉木种子园的高产、稳产及其种子品质对南方用材林的培育具有非常重要的作用。然而,杉木种子园种子产量波动较大,对林业生产经营产生了非常不利的影响。研究表明,通过精准施肥可以有效提高种子园产量和种子品质,但该类研究在第3代杉木种子园鲜有报道。为此,设置了18种平衡施肥处理,并以常规施肥作为对照,分析平衡施肥处理对种子发芽率和品质的影响。结果表明,经过平衡施肥处理后,杉木种子千粒重均显著高于对照( P<0.01),其它指标如种子发芽率、种子的可溶性糖含量和蛋白质含量均明显高于对照。由此可见,在林业生产实践中科学施肥,不仅可以有效地提高杉木种子的发芽率,也提升了种子的品质。     

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。     

不同施肥制度对夏玉米产量特性的影响

研究了北京褐潮土13年长期定位不同施肥制度夏玉米生物产量和籽粒产量特性,主要结果:(1)长期N、P、K化肥配合(NPK处理)以及N、P、K化肥与有机肥或秸秆配合施用(NPKM与NPKS处理),生物产量和籽粒产量表现稳定且持续高产;(2)长期N、P、K化肥非平衡施肥的处理(NP、N、NK、PK处理)以及不施肥的CK,夏玉米生物产量和籽粒产量连年持续下降,植株矮小、瘦弱,甚至出现发育停滞现象。氮磷钾缺乏其中任何一种元素,都会造成植株和籽粒发育障碍,影响生物和籽粒产量。     

Global allocation rules for patterns of biomass partitioning in seed plants

A general allometric model has been derived to predict intraspecific and interspecific scaling relationships among seed plant leaf, stem, and root biomass. Analysis of a large compendium of standing organ biomass sampled across a broad sampling of taxa inhabiting diverse ecological habitats supports the relations predicted by the model and defines the boundary conditions for above- and below-ground biomass partitioning. These canonical biomass relations are insensitive to phyletic affiliation (conifers versus angiosperms) and variation in averaged local environmental conditions. The model thus identifies and defines the limits that have guided the diversification of seed plant biomass allocation strategies.     

杉木第3代种子园多元素配方施肥效应研究

杉木种子园为培育高产稳产杉木良种提供重要保障,在林业生产中具有积极意义。通过试验研究,探究杉木3代种子园土壤养分丰缺情况、养分间的平衡规律,确定杉木种子园最佳肥料配比和施肥量,以期为闽北低山丘陵红壤分布区杉木种子园提供推荐施肥配方。采用“3414”配方施肥设计方案,对闽北第3代杉木种子园开展N、P、K、Ca、Mg、B、Mo等元素施肥试验。分别设计大量元素氮、磷、钾三因素施肥水平（并增设施用钼肥处理）、中微量元素钙、镁、硼三因素施肥水平,以球果数量（质量）、出籽率、种子产量、胸径等为评价指标,拟合肥料效应函数方程,研究各养分间的作用规律,并提出最佳施肥配比和施肥量。结果表明：种子园土壤N、P、K、Ca、Mg养分含量较低,B含量属于中等水平,而Mo含量较高;N、P、Mg以及N-K、Ca-B肥料联合对种子园产量的影响达到显著或极显著水平,而单施某一肥料效应较小,其中单施K、Ca、B几乎没有效果,而肥料联合施用效果较好。综合效应分析结果,得出种子园最大产量施肥量组合为：每株施尿素100 g+过磷酸钙897 g+氯化钾150 g+石灰150 g+硫酸镁105 g+硼砂75 g,并配施钼肥。N、P₂O₅、K₂O、CaO、Mg、B、Mo的用量依次为46.0、107.7、90.0、75.0、31.4、2.3、5.0 g,其配比为N:P₂O₅:K₂O:CaO:Mg:B:Mo=1.0:2.3:2.0:1.6:0.7:0.05:0.1。多元素配方施肥能很好地改善杉木种子园产量和质量,单株球果产量、球果单粒重、出籽率及种子园产量等指标均比不施肥的母树有大幅度提高。本研究施肥方案,理论上种子园产量可达45.99~95.65 g/株,大量元素施肥试验的产量达到理论产量的80%~86%,中微量元素施肥试验的产量为理论产量的70%左右。现实种子园平均产量大约是预测产量的40%,通过合理配方施肥有望大幅度提高杉木3代种子园产量。     

施肥期和收获期对扁穗冰草种子产量的影响

以生长2 a的扁穗冰草为试验材料,研究施肥期、收获期二因素对扁穗冰草种子产量、发芽率和千粒重的影响。结果表明:在盛花后25 d时收获种子,不同施肥期的扁穗冰草种子产量最高,盛花后30 d时收获种子,不同施肥期的扁穗冰草种子发芽率最高;返青期施肥,不同收获期种子扁穗冰草种子产量和发芽率均最高;施肥期、收获期二因素对扁穗冰草千粒重影响不大。     

N·P·K平衡施肥对紫云英产量的影响

经过几年多点试验,发现平衡施肥对提高紫云英鲜草和种子产量均有显著增产效果。施N·P·K鲜草量分别比施N、NP和NK平均增产42．3％,14.9％和25.6％;种子产量分别平均增产36．3％,14％,22％,并且发现施用K肥能增强抗性。     

长期定位施肥对稻麦轮作农田土壤杂草种子库的影响

【目的】解析长期不同施肥措施下稻麦两熟制农田土壤杂草种子库的异构性及其养分影响因素,为稻麦高产与杂草控制协同的养分管理提供依据。【方法】以太湖地区31年的长期肥料定位试验土壤为材料,采用镜检法对不施肥（CK）、单施氮肥（N）、氮肥加磷肥（NP）、氮肥加钾肥（NK）、磷肥加钾肥（PK）、氮磷钾3种肥料配施（NPK）6个不同施肥处理的表层土壤（0—15 cm）中杂草种子的种类进行鉴定并计数,分析Simpson指数,Shannon指数,Richness指数和Evenness指数,并进行冗余分析和相关分析。【结果】（1）各个处理的鸭舌草、陌上菜、水苋菜、酸模叶蓼、牛毛毡、异型莎草的种子密度都较大,成为危害太湖地区稻麦生长的主要优势杂草种群。（2）氮肥施入使大部分杂草种子数量下降。磷肥施入使牛毛毡种子数量显著下降,鸭舌草种子数量显著增加。（3）NPK处理的物种数及群落丰富度指数最高（P＜0.05）,而均匀度指数、Shannon指数和Simpson指数则显著低于其余处理（P＜0.05）。【结论】长期氮、磷、钾肥料单一或配合施用可显著影响稻麦两熟制农田杂草种子库的群落组成,其中施氮显著降低农田杂草种子密度,磷、钾肥则影响了不同杂草种子在各处理中的数量。     

日本落叶松无性系种子园球果产量对长期氮磷钾配方施肥的响应

[目的]研究了氮(N)磷(P)钾(K)不同配方施肥以及最佳配比连年施肥对日本落叶松种子园球果产量的影响,为落叶松种子园长期施肥管理提供依据.[方法]以1989年营建的日本落叶松种子园中的正常结实无性系分株为对象,采用随机区组试验设计,自2008年起按照N1P1K1、N1P2K1、N1P1K23种氮磷钾配方肥,以2.5 ...     

野生保护被子植物种子萌发特性研究进展

野生保护被子植物存在共同的特点就是更新困难,数量稀少。我国重点保护野生被子植物有66个科190多种。选取了国家重点野生保护植物种中的12种植物,对这些植物种子的生理基础研究表明,这些植物普遍存在种子活力低的问题;绝大多数野生保护被子植物的种子存在休眠现象,新生幼苗对生境的适应能力差。这些是导致更新能力差的主要原因。     

施肥对马尾松采种母树球果与种子产量的影响

[目的]研究施肥对马尾松采种母树球果与种子产量的影响。[方法]设置施肥和不施肥2个处理,研究施肥对马尾松采种母树球果与种子产量的影响。[结果]施肥有助于较大幅度地提高采种母树球果和种子产量,施肥后的球果和种子产量分别是未施肥母树球果和种子产量的1.34和1.55倍,但差异不显著。[结论]施肥对采种母树球果和种子产量有一定影响。