木本植物性别决定基因研究进展

雌雄异株植物是研究性别决定遗传机制及性染色体起源与进化的理想材料, 而克隆性别决定基因是解析性别决定遗传机制的关键。木本植物中有丰富的雌雄异株植物, 且包括2种相反的性别决定系统: XY型(雌株为同配型的XX, 雄株为异配型的XY)和ZW型(雌株为异配型的ZW, 雄株为同配型的ZZ)。此外, 不同性别植株的经济价值也有所不同。在木本植物中开展性别决定机制研究不仅具有重要的理论意义, 还具有较高的生产应用价值。随着大规模基因测序技术的快速发展, 越来越多的木本植物性别决定基因被鉴定和克隆, 为解析雌雄异株植物性别决定机制和性染色体的演化过程提供了有力的实验证据。该文详细总结了近年来木本植物性别决定基因研究的重要进展, 并展望了未来的研究方向及发展趋势。     

植物性染色体进化及性别决定基因研究进展

植物性染色体起源于1对常染色体, 其在不同雌雄异株植物中多次起源并独立演变, 是研究性染色体起源和进化机制的理想材料。过去的研究在一定程度上阐明了植物性染色体的起源和演化动力; 且性染色体遗传退化、性别决定基因以及剂量补偿效应正逐渐成为研究的热点。近年来, 关于植物性染色体进化及性别决定基因的研究取得了一些重要进展。该文综述了植物性染色体的起源、进化、遗传退化、剂量补偿效应以及性别决定基因等, 并对植物性染色体进化研究发展趋势进行了展望。     

雌雄异株植物性别鉴定的研究进展

雌雄异株植物为研究植物的性别决定和进化提供了一个模式体系,由于不同性别的植物具有不同的经济价值,所以其性别鉴定的研究不仅具有重要的理论意义,而且具有极为重要的实践价值。从外部形态、生理生化指标、染色体组型、同工酶、特异蛋白质分子、分子标记等方面,对近15年来国内外有关雌雄异株植物性别鉴定研究的进展作了总结,并对各种鉴定方法的优缺点进行了评价,同时对其研究发展趋势作了展望。     

高等植物性别分化研究

根据植物所含花的性别类型的多少,可分为单态开花系统和多态开花系统。单态开花系统主要指单一的两性花类型的开花系统。多态开花系统主要包括雌雄异株和雌雄同株植物的开花系统。高等植物的性别分化,一般是指雌雄异株和雌雄同株植物中雌花和雄花的分化。本文主要介绍这一问题的研究概况。     

被子植物雌雄异株性别决定与性别连锁标记

雌雄异株是雌雄性别分离的一种性系统,在被子植物中广泛分布。一般认为雌雄异株的性别决定受遗传、环境和激素三者的影响和调控。随着第二代测序技术和分子标记技术的发展,对于被子植物雌雄异株性别决定的研究已深入到基因水平。现从性别决定机制及性别连锁的分子标记对被子植物雌雄异株的研究进行总结,并对未来的研究方向进行了展望,以期为深入研究雌雄异株的遗传机制及系统发生奠定基础。     

植物雌雄异株性别决定研究进展

植物中雌雄性别分化是一种进化的性状。雌雄异株在多个开花植物谱系中独立演化, 但各个支系的性染色体状态、性别决定区域与性别决定基因不尽相同。多样的植物性染色体和性别决定系统为研究植物性别相关基因的形成机制、性别决定区域和性染色体进化提供了极好的机会。随着测序技术的进步和分析方法的提高, 近年来越来越多物种性别决定的相关分子机制得到解析, 并将理论成果应用于提升经济效益与城市环境等实际问题中。本文将从目前的研究现状和方法, 性别决定单、双基因模型的建立, 植物性染色体进化过程等方面进行总结, 对未来植物性别决定的研究提出四点建议: (1)研究方向逐步从基因研究扩展到调控途径研究; (2)从单一物种转向相关科属比较研究; (3)改进现有性别决定基因模型或探索新模型和性别模式物种; (4)加强性别鉴定技术在实际生产中的研发工作。同时探讨性别决定理论研究未来在农业生产、园艺绿化种植中幼苗性别鉴别筛选等方面的应用前景。     

高等植物性别分化的研究概述

植物的性别关系到它的经济价值,因此,植物的性别表现自然成为生物学家感兴趣的研究课题。据统计,目前世界上被子植物大约有二十余万种,在漫长的生物进化过程中,由于地理纬度、生态环境的不同,导致各种植物的繁殖方式和性别表现都有很大差异。基本类型主要有三种。1.完全花株:植物上仅着生完全花。如小麦、番茄等。2.雌雄异花同株:植株上离生单性雌花和雄花。如黄瓜、玉米。3.雌雄异株:雌雄花分别着生在不同植株上。如石刁柏、大麻等。此外,由于完全花未进化彻底,出现一系列过渡类型:雌全同株、雄全同株、三性     

植物的性别决定

许多高等植物是雌雄同株类型,并无明显的性染色体机制存在。同株上的雌雄性器官,显然是在发育后期通过细胞分化形成的,没有什么特殊的遗传基础,但在少数雌雄异株的植物内,也有与动物类似的性别决定机制。性器官随发育条件而形成,因而实际上受环境影响而改变的情况较常发生。1　基因决定性别1.1　一对等位基因决定性别　一些植物的性别差异并不是由整个性染色体所决定,而是由一对等位基因控制。如石刁柏(Asparagusofficinalis)在正常情况下是雌雄异株植物,雌株和雄株呈1∶1之比。但有时在一个群体中可以见到雌雄同株的个体,它的雌花中有退化…     

DNA分子标记在雌雄异株植物性别鉴定中的应用

雌雄异株植物中不同性别的植株所产生的经济效应和生态效应存在一定的差异,在生产实践中,选取适宜性别的植株进行栽培有助于提高效率,避免不必要的浪费。然而,性别鉴定的常用方法大多是根据表型、代谢产物含量及活性等方面的差异,在成株阶段进行的,鉴定结果的可靠性和准确性都有一定的局限。近几年,DNA分子标记技术应用于雌雄异株植物的性别鉴定研究中,获得了快速准确的鉴定结果。在比较常用性别鉴定方法的基础上,主要就常用DNA分子标记在雌雄异株植物性别鉴定中的研究进展做一概述并对该领域的研究提出展望。     

雌雄异株芦笋性别连锁标记与性别决定研究进展

芦笋(Asparagus officinalis L.)作为典型的雌雄异株植物,受严格的遗传控制,其雌雄性别符合1∶1的分离比例。芦笋性别具有丰富的多样性,包括雌株、雄株、两性株、超雄株等,研究其性别决定及其分化对解析其机制具有重要意义。前期研究发现,芦笋性别由位于第5染色体上的单个基因(M-m)控制,并在其性别决定区域M位点开发了一系列分子标记,但发现其以非特异性标记为主、多态性少、通用性差。并且通过组学的研究已发掘了一些与性别决定和分化相关的基因,并克隆了芦笋性别决定的asTDF1 (Defective in tapetum development and function 1)和SOFF (Suppressor of female function)基因,其分别起雄性败育和抑雌作用,这两个基因共同调控着芦笋的性别决定,由此认为芦笋的性别由双基因系统控制。因此,随着高通量测序技术的发展,对芦笋性别决定与分化的研究需深入到分子调控网络水平。本文现从性别连锁分子标记以及性别决定与分化机制对雌雄异株芦笋的研究进行总结和展望,以期为深入解析芦笋遗传机制提供理论依据。     

海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地木本植物性别系统数量特征

热带山地雨林中植物不同性别系统的数量和空间分布特征如何? 是否受自然环境条件影响? 这些问题的回答有助于更深入理解群落物种多样性是如何形成的。本文以海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地中胸径大于1 cm的木本植物为研究对象, 描述了样地内木本植物性别系统的数量特征, 分析了雌雄异株植物空间分布与地形因子的相关关系。结果表明: 大样地内289种木本种子植物中有两性花植物176种, 单性花植物113种; 在单性花植物中, 51种为雌雄同株, 62种为雌雄异株。单性花植物植株数占所有植株总数的36.2%; 雌雄异株植物植株数占所有植株总数的21.5%, 占单性花植物植株数的59.5%。在20 m × 20 m样方的空间尺度, 雌雄异株植物呈现聚集分布的物种共有31种。以20 m × 20 m样方为分析单元, 雌雄异株植物种类的性别比例与海拔、凹凸度和坡度呈弱正相关; 个体相对多度仅和海拔呈弱正相关, 与坡度和凹凸度无相关; 而3个性别系统多样性指数与海拔、凹凸度和坡度均无显著关联。可见雌雄异株植物在海南热带山地雨林中占据了较大的比例, 但大部分种类种群较小, 其数量分布特征与地形因素紧密相关, 雌雄异株植物的存在对群落物种多样性的形成有较大贡献。     

动物性别决定基因及其同源性比较

有性繁殖是动物繁衍后代的主要方式,关于这一机制的分子生物学研究已经有了相当的进展。在对模式动物线虫、果蝇以及人类自身的性别决定机制的研究中,几个关键的基因已经被克隆,其分子特征和作用机制也得到详细的阐述。通过对性别决定基因的比较发现,在性别决定过程中其下游调节因子较上游更为保守,在进化途径中出现较早。现就近几年动物性别决定进化途径的研究进展进行综述。     

雌雄同花植物的性分配

性分配理论假定雌雄功能之间存在着trade-off,对一种性别的投入增多必然会减少对另一性别的投入。雌雄功能投入的适合度曲线的形状决定了哪种繁育系统是进化稳定的。因此,性分配理论可以解释植物繁育系统的进化,尤其被认为是雌雄异株进化的选择机制之一。目前的实验研究分别在物种间、种群间、个体间及花间四个层次上进行:自交率的程度对物种和种群的性分配都有影响;虫媒和风媒植物的性分配是个体大小依赖的;而且花序内花的性分配模式受昆虫访花行为的影响。相对于理论,性分配的实验研究明显滞后,随着分子标记技术的普及,性分配理论将会获得更大的发展。繁殖分配需要进一步与性分配理论结合,尤其在空间尺度上资源分配与繁育系统变化的研究是很有意义的。     

早期胚胎的发育选择:性别决定

性别决定是一个复杂的发育调控过程, 早期胚胎发育过程中, 雌雄二者必居其一的发育选择是胚胎性腺形成必须的发育决定。文章综述了动物性别决定的遗传系统、性腺发生、性别决定关键基因及其作用机制, 从分子进化的角度分析了性染色体与性别决定形成机制, 提示性别决定基因在进化中总是趋向异配性染色体。     

爬行动物的温度依赖型性别决定

脊椎动物性别决定模式一直是进化生物学领域的热点问题,它对个体发育和自然种群性比组成都具有深刻的影响。性别决定模式根据主要成因可分为基因依赖型性别决定(GSD)和环境依赖型性别决定(ESD)2大类,其中温度依赖型性别决定(TSD)又是ESD中的主要性别决定模式。多数羊膜类脊椎动物具有稳定的GSD模式,而爬行动物的性别决定模式则丰富多样,即使是亲缘关系很近的物种也具有不同的模式。研究者们以爬行动物为模型动物开展了许多关于脊椎动物性别决定方面的工作。本文综述了近年来爬行动物TSD的最新研究进展,回顾了温度和性激素对TSD爬行类动物的影响及其进化适应意义,以及气候变化与TSD爬行类的关系,并提出了今后爬行动物TSD研究的重点。     

Sexual differences and sex ratios of dioecious plants under stressful environments

雌雄异株植物对环境胁迫响应的性别差异与性别比例 雌雄异株植物在性特征(繁殖器官)和次级性特征(植物的特征)均表现出性二态。形态、生理与生态特征等次级性特征的性别差异,通常在繁殖成本和其他功能性状之间存在着权衡。尽管有证据表明性二态对环境胁迫的响应不一定存在于所有植物中,但次级性特征的权衡可能受到环境胁迫的影响。当植物表现出性二态时,不同的物种与胁迫因子可以导致性别特异性的响应。因此,胁迫作用对雌雄异株植物影响的概括性研究是必须的。另外,性二态可能会影响雌雄异株植物沿着环境梯度的频率和分布,引起生态位分化与性别空间分异。目前,控制性别比例偏差的原因和机制还知之甚少。本综述旨在讨论不利环境下的性别特异性响应与性别比例偏差,有利于深入的理解性二态对环境胁迫的响应。     

龟类温度依赖型性别决定的保护生物学意义

龟类的性别决定方式有基因型性别决定(GSD)和温度依赖型性别决定(TSD)两种类型许多龟类都为TSD型性别决定。研究龟类TSD不但在揭示动物性别决定的进化规律方面具有深远意义,而且在濒危物种保护方面也具有重要的应用价值主要对龟类TSD理论在保护生物学上的重要应用进行了介绍和探讨。     

性别决定的研究进展

性别决定和性别分化是最基本的发育事件之一,也是生殖生物学研究的重要领域之一。性别决定是一个复杂的发育调控并涉及了进化时空的多基因多因素多层次的级联网络体系共同决定的活动过程。对性别决定的研究涉及遗传、发育与进化等学科的交叉研究领域,是生命科学中遗传一发育一进化主线条研究的极好模式。该领域的研究对生命活动规律等理论问题的认识具有借鉴和指导意义,并有助于认识性别决定机制。同时,性别决定的研究不仅有助于对动物性别的人为控制,而且利于人类性别分化异常的研究,包括分析病因、寻找可行性治疗方案。     

两栖动物的性别决定和分化

性别发育是进化生物学领域备受关注的研究热点之一。性别发育主要包括性别决定和性别分化,脊椎动物的性别决定主要分为基因性别决定和环境性别决定两种模式。两栖动物的性别决定属于基因型性别决定模式,其基因型性别由受精时两性配子的性染色体决定,但性腺分化所产生的表型性别还会受环境温度和性激素的修饰。在两栖动物中性别逆转的现象普遍存在,其相关的生理和分子机制也有一定的研究。本文从性别相关基因对性别决定的影响、温度对两栖动物性别分化的影响、性激素对两栖动物性别分化的影响、温度和性激素对性别相关基因表达的影响等四方面对两栖动物性别决定和性别分化的生理和分子机制进行一定的概述,并提出了未来两栖动物性别发育研究的重点。     

哺乳动物性别决定及其机制的研究

哺乳动物的性别决定与性别分化是在以SRY基因为主,SOX基因、DAX-1等众多基因的参与下实现的。哺乳动物性别决定的研究涉及到三个方面的内容:性别决定机制、性别决定进化和物种间性别决定差异。性别决定的进化和物种间性别决定的差异对性别决定机制的研究提供了重要的线索。