在烟草和蓝猪耳花粉萌发及花粉管生长中阿拉伯半乳糖蛋白的作用

采用花粉离体培养技术研究了阿拉伯半乳糖蛋白(arab inogalactan prote ins,AGPs)在烟草和蓝猪耳花粉萌发及花粉管生长中的作用。结果表明:βG lcY(-βG lucosyl Yariv reagent,一种能与AGPs特异结合的试剂)处理导致蓝猪耳花粉萌发率和花粉管生长速度下降;βG lcY对烟草花粉管的生长也有一定的抑制作用。另外,采用免疫荧光技术,发现在烟草和蓝猪耳未萌发的花粉粒中,AGPs主要分布在萌发孔上;在烟草离体生长的花粉管中AGPs呈均匀分布,但是在蓝猪耳离体生长的花粉管中未观察到AGPs的分布。     

花粉发育的转录组研究进展

在受精过程中花粉通过其极性生长的花粉管将精细胞运送到胚囊启动双受精，除了在有性生殖过程中的重要作用外，花粉及其极性生长的花粉管也是研究植物生长发育的重要模式材料。随着模式植物拟南芥和水稻基因组测序的完成，在基因组水平上揭示花粉发育以及花粉管极性生长的分子基础已成为可能。经过最近几年的研究已初步明确了花粉转录组特征。本文主要讨论了拟南芥花粉转录组学的研究进展，以期帮助读者对花粉发育的研究有全面了解。     

花粉发育的转录组研究进展

在受精过程中花粉通过其极性生长的花粉管将精细胞运送到胚囊启动双受精, 除了在有性生殖过程中的重要作用外,花粉及其极性生长的花粉管也是研究植物生长发育的重要模式材料。随着模式植物拟南芥和水稻基因组测序的完成, 在基因组水平上揭示花粉发育以及花粉管极性生长的分子基础已成为可能。经过最近几年的研究已初步明确了花粉转录组特征。本文主要讨论了拟南芥花粉转录组学的研究进展, 以期帮助读者对花粉发育的研究有全面了解。     

1,4-β-葡聚糖内切酶基因的克隆及其在麝香百合花粉和花粉管中的特异表达(英文)

利用RT-PCR和RACE在麝香百合(Lilium longiflorum Thunb.)花粉管中克隆到1,4-β-葡聚糖内切酶(Endo-1,4-β-glucanase,EGase)的全长cDNA序列(LlpCell)。序列分析结果表明:该基因编码一个含有490个氨基酸的球状蛋白,并在N端有一个由21个氨基酸构成的信号肽序列。序列比对结果显示,LlpCell和植物分泌型1,4-β-葡聚糖内切酶高度同源(约50％),不含有跨膜结构域和纤维素结合域(CBD)。Northern杂交结果显示,该基因的转录本仅在花粉粒、萌发中的花粉和花粉管生长过程中表达,表达量基本相同。而在百合植株其他组织中均未见表达。这种葡聚糖内切酶的高度特异表达说明LlpCell对花粉萌发和花粉管伸长起着重要作用。     

应用水稻花粉离体萌发体系观察花粉管内微丝分布

采用非固定、DMSO渗透和异硫氰酸标记的鬼笔环肽（FITC—Ph）染色方法,观察水稻花粉离体萌发过程中花粉管内肌动蛋白微丝的形态和分布。结果表明：（1）水稻花粉水合2min后即可萌发,花粉管生长速度在600～1500μm／h之间。（2）水合而未萌发的花粉粒中,大量较短的梭形微丝束构成微丝网络结构,萌发过程中花粉粒内的梭形微丝束松解,部分微丝转移至萌发的花粉管内沿花粉管纵轴呈束状结构;随着花粉管的伸长,微丝束主要分布在花粉管中前端,但在花粉管顶端区域始终未见明显的微丝束。（3）水合后不能正常萌发的花粉粒内肌动蛋白微丝呈弥散不规则分布,在相同萌发时间生长迟缓的花粉管中,微丝束较少,且主要位于花粉管近萌发孔的部位。表明微丝骨架的形态和分布影响水稻花粉管的萌发和生长。     

钙调素mRNA和蛋白在水稻花药和雌蕊发育过程中的原位定位

利用ＲＮＡ原位杂交和免疫组织化学定位技术分别检测了钙调素ｍＲＮＡ和钙调素蛋白在水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）花药和雌蕊发育过程中的时空分布特征。钙调素基因在绒毡层、柱头、花粉管生长途径、退化助细胞以及维管薄壁细胞中大量表达,也可在小孢子母细胞、小孢子、花粉、反足细胞、卵细胞以及中央细胞中检测到。钙调素基因的表达强度随不同的发育阶段而变化：花药发育早期表达强,以后逐渐减弱并向特定部位集中,如绒毡层和花粉萌发孔等。胚胎发育早期,钙调素基因在胚乳细胞中的表达比原胚中强,而后期则在分化胚中比胚乳细胞中强。推测在有性生殖过程中,钙调素可能通过Ｃａ２＋ＣａＭ信号途径调节小孢子发育、花粉萌发、花粉管生长、受精以及物质运输等生理过程     

1,4-β-葡聚糖内切酶基因的克隆及其在麝香百合花粉和花粉管中的特异表达

利用RT-PCR和RACE在麝香百合(Lilium longiflorum Thunb.)花粉管中克隆到1,4-β-葡聚糖内切酶(Endo-1,4-β-glucanase,EGase)的全长cDNA序列(LlpCel1).序列分析结果表明:该基因编码一个含有490个氨基酸的球状蛋白,并在N端有一个由21个氨基酸构成的信号肽序列.序列比对结果显示,LlpCel1和植物分泌型1,4-β-葡聚糖内切酶高度同源(约50%),不含有跨膜结构域和纤维素结合域(CBD).Northern杂交结果显示,该基因的转录本仅在花粉粒、萌发中的花粉和花粉管生长过程中表达,表达量基本相同.而在百合植株其他组织中均未见表达.这种葡聚糖内切酶的高度特异表达说明LlpCel1对花粉萌发和花粉管伸长起着重要作用.     

G蛋白对花粉管生长的调控作用

花粉萌发和花粉管生长是花粉与雌蕊相互作用过程中受到高度调控的发育过程,它涉及花粉与雌蕊的识别作用、细胞间及细胞内信息传递等生理反应。近年的研究表明G蛋白作为一类重要的信号分子在调控花粉管生长中起重要作用。着重介绍G蛋白对花粉管生长的调控作用以及此过程中G蛋白与其它信号组分的协同作用。     

Ca2+、pH在花粉及萌发花粉管生长中的作用研究进展

花粉正常萌发并生长是精细胞顺利到达胚囊并实现受精作用的前提,因而是高等植物有性生殖的一个关键环节。花粉管生长涉及一系列过程,而花粉(或花粉管)内外的Ca^2 和pH的变化与花粉萌发、花粉管生长有着密切的关系。比较详细地论述了Ca^2 和pH在花粉萌发、花粉管生长过程中的分布特点、生理功能及分子机制。     

百合远缘杂交花粉萌发及花粉管生长过程观察

利用荧光显微镜对百合远缘杂交组合Bernini×Pollyanna花粉萌发及花粉管生长过程进行观察研究,结果显示,授粉后3~30 h内花粉萌发形成花粉管,且花粉管生长速度由快到慢,48~51 h内花粉管停止生长,花粉管最后深入到花柱的1/3处,并观察到一些异常的花粉管形态;花粉管生长过程中还伴随着一系列的胼胝质反应,出现的部位依次是乳突细胞、花粉管、花柱通道细胞、胚珠中的胚囊.结果表明该杂交组合不亲和.研究认为Berni-ni柱头乳突细胞是阻碍Pollyanna花粉管生长的第一道屏障,花柱通道细胞是抑制花粉管在花柱内生长的第二道屏障.     

G蛋白调节剂对梨花粉萌发及花粉胞内Ca2+浓度变化的影响

用激光共聚焦技术研究了异三聚体G蛋白活性调节剂对梨花粉萌发、花粉管生长及花粉细胞内游离钙离子浓度动态的影响。结果表明：异三聚体G蛋白激活剂霍乱毒素(CTX)可促进梨花粉萌发与花粉管生长,而其抑制剂百日咳毒素(PTX)则抑制花粉萌发与花粉管生长;霍乱毒素处理后,花粉细胞内产生特异性的“钙瞬变”信号,而百日咳毒素处理后则引起花粉细胞内游离钙离子浓度的持续下降。这表明：异三聚体G蛋白可能参与了梨花粉萌发与花粉管生长的调控过程,G蛋白的活性变化对花粉萌发的效应可能是通过调控花粉细胞内游离Ca^2 浓度的动态变化产生特异性的钙信号来实现的。     

花粉粒和花粉管中的微丝骨架

自从1972年Franke等第一次报道大君子兰和麝香百合花粉管中存在直经6nmn的肌动蛋白微丝以来,近十几年来这方面的研究工作已迅速展开,积累了丰富的研究资科。借助于荧光探针、免疫荧光标记、透射电镜等技术手段,已先后对三十几种植物的花粉粒和(或)花粉管的微丝做过观察,揭示了花粉萌发和花粉管生长过程中肌动蛋白微丝的三维结构及其在时间和空间上变化的规律,并对微丝在花粉萌发和花粉管生长的生理活动中的重要作用获得了比较一致的认识。     

云南松雄配子在人工培养和自然条件下的发生

云南松(Pinus yunnanensis Fr.)花粉于三月在四细胞时期散粉。花粉在珠心顶端萌发,然后花粉管进入珠心组织,管核进入花粉管。第二年三月,休眠的花粉管在珠心内恢复活动,四月形成二个不等的雄配子。在雄配子周围有一些淀粉粒分布。花粉孵育在含蔗糖的培养基中生长要比在BKBM-WS培养基中缓慢。花粉粒及花粉管中含有大量直径4—8微米的淀粉粒,在不含蔗糖的培养基中,淀粉粒积累较少,直径约2—5微米。培养在2—5℃低温下的花粉可以缓慢地萌发,但不能形成雄配子。花粉管的伸出以及外壁的裂开总是发生在远极端薄壁区,花粉管可产生2—5条分枝或向两侧平行地生长,在萌发的早期,花粉粒以及花粉管中的细胞质十分稠密,蛋白质含量丰富。管核的蛋白质染色反应最深,生殖核次之。当生殖细胞分裂形成不育细胞及精原细胞后,管核染色反应稍有下降,花粉管中细胞质集中在顶端区域。当精原细胞分裂形成二精子时,花粉管中细胞质仅分布在二个精细胞及不育细胞和管核四周,其余部分已很少或缺乏。     

拟南芥授粉前后花粉与乳突细胞的超微结构

利用透射电子显微镜技术,对自交亲和植物拟南芥授粉前后花粉和乳突细胞的超微结构进行了观察。发现花粉和柱头乳突细胞一些未经报道的超微结构特征,可能与拟南芥花粉和乳突细胞的识别及花粉管生长相关:(1)成熟花粉中,电子透明的、体积较大的小液泡(直径200～1000nm)呈均匀分布。部分小液泡内含有多层膜状结构物质,推测可能是膜的一种储存形式,与花粉萌发时大量出现的小囊泡有关。(2)花粉萌发时,小液泡由均匀分布变为不均匀分布。(3)授粉前后的乳突细胞顶端和侧端的内壁上有明显的壁内突结构,粘附的花粉开始萌发时的乳突细胞壁内突处可观察到直径50～100nm的小泡存在,表明拟南芥乳突细胞具有一定的分泌功能。     

一种花粉管生长测定的好材料——水金凤

水金凤 Impatiensnoli-tangere为凤仙花科凤仙花属一年生草本植物。我国从南到北大部分地区有分布 ,有些地方入草药 ,认为全草有理气和血、舒筋活络之功效。近年来 ,我们在上实验课时发现 ,该植物成熟的花粉粒 ,用于植物生理学“花粉管生长测定”的实验中 ,效果非常好 ,是一种值得推广的实验好材料。1　实验材料的优越性1 )花粉萌发率高 ,花粉粒萌发快 ,花粉管生长迅速 ,实验效果非常明显。水金凤在 1 6～ 2 7℃ ,有水条件下( p H自然 ) ,花粉粒的萌发率在 76%～ 98%左右 ,成熟的花粉粒在 0 .5～ 2 min即可萌发 ,花粉管在 1～ 5min内可迅速…     

果梅花粉离体萌发及花粉管生长特性研究

研究了果梅(Prunus mumeSieb.1et Zucc.)花粉在不同培养基组分、花粉不同培养密度和不同温度及培养时间的离体萌发和花粉管生长特性.结果表明:细叶青花粉萌发及花粉管生长最适宜的液体培养基为30mmol/L MES(pH 6.5)缓冲液中含20%蔗糖,0.01%硼酸,20%PEG-4000,0.03?(NO3)2?4H2O,0.02%Mg-SO4?7H2O;萌发率达45.03%,花粉管长度达597.2μm.适宜于果梅花粉萌发和花粉管生长的花粉粒密度为20~80粒/μL.培养温度过高或过低都不利于果梅花粉的萌发和生长,25℃时花粉萌发和花粉管生长最好.细叶青"、月世界"、莺宿"3个品种的平均萌发率为48.6%,平均花粉管长度为762.3μm.果梅花粉在不同培养温度下,萌发及生长不同,在25℃条件下花粉管生长速度最快,集中在0~12 h内,3个品种花粉管平均生长速度为58.5μm/h.     

用免疫亲和层析和ELISA测定百合花粉萌发过程中细胞分裂素含量的变化

兰州百合（Ｌｉｌｉｕｍ ｄａｖｉｄｉｉＤａｃｈ．）花粉在ＰＥＧ－４００ 中萌发,用高度灵敏和特异的ｔ－ＺＲ－ＩｇＧ和ｉＰＡ－ＩｇＧ 免疫亲和层析分离纯化萌发花粉和萌发液中细胞分裂素,并用酶检疫连锁鉴定法（ＥＬＩＳＡ）测定Ｎ６－异戊烯腺嘌呤核苷（ｔ－ＺＲ）和异戊烯基腺苷（ｉＰＡ）含量。结果表明每克鲜重花粉含有３９ ｎｇ ｔ－ＺＲ和４８ ｎｇ ｉＰＡ。花粉水合后ｔ－ＺＲ 含量略有下降,而ｉＰＡ 含量明显增高,细胞分裂素总量几乎不变。水合过程中有细胞分裂素的消长,这种变化与花粉管的启动有关。在萌发的前３ 小时,花粉管生长速度最快,ｔ－ＺＲ和ｉＰＡ 在花粉管和萌发液中的含量也随着增加,其增长趋势和花粉管生长速度同步     

柽柳花粉的萌发及生殖细胞活动的观察

被子植物的花粉粒是一个极简化的雄配子体。成熟的花粉粒具两种结构形式。即有二细胞的和三细胞的类型。其中,二细胞型花粉的植物约占70％。利用花粉的萌发,观察生殖细胞在花粉管中的活动,对于认识和理解被子植物有性生殖过程非常重要。以分布广泛、花期较长的柽柳为材料．介绍了花粉培养、染色、制片的简易步骤和方法,并对观察的内容特别是花粉管内容物的释放作了简要说明。     

太子参花药发育及精细胞分离

太子参花药壁发育为基本型,腺质绒毡层。小孢子母细胞减数分裂为同时型,小孢子四分体为四面体型,成熟花粉具两个精细胞,为3胞花粉。在花粉表面具散孔,孔数22—30个,均匀分布于花粉粒表面上。花粉在10％甘露醇或15％蔗糖溶液中可直接爆破,精细胞易被释放并散开,通过显微操作仪可收集到一定数目的精细胞。FDA染色荧光显示释放出来的精细胞活力可维持25—50min。花粉在舍O．03％CaCl2、0．01％H3803、0．01％KH2P04和20％PEG、pH5．8的培养液中2—5min即萌发花粉管．花粉管生长2h可达815μm。一般花粉管伸长500—600μm时,一对精细胞才进入花粉管。DAPI染色后荧光观察．可观察到精细胞和营养细胞核在花粉管中的移动状况。爆破花粉管后可释放出一对精细胞。     

肌醇磷脂信号途径参与胞外钙调素启动花粉萌发和花粉管伸长

高等植物有性生殖是植物发育生物学研究的重要内容之一,而作为雄配子体的花粉在雌蕊柱头上萌发及花粉管在花柱内的持续生长是有性生殖实现的关键。已有许多研究表明Ca2 在花粉萌发和花粉管生长过程中起重要作用。最近,我室在多年细胞外钙调素（calinodulin,CaM）存在。性质及生物学功能研究（孙大业等1995;Sun等1994,1995;Tang等1996）的基础上,通过不过膜的大分子CaM拈抗剂或抗体并结合恢复实验证实细胞外CaM对花粉的萌发和花粉管的伸长具有启动作用（马力耕和孙大业1996）,并发现G蛋白、质膜Caz”通道及胞内依赖Caz”的蛋白…