文冠果性别分化关键期花芽转录组分析

为探究文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)性别分化过程的分子机制,本研究对其性别分化关键期花芽进行RNA-seq分析.结果 共获得37.13 Gb原始数据,de novo组装后共产生29430条Unigenes,平均长度1144 bp,其中21887条Unigenes获得功能注释.此外,共得到差异基因4864个,其中相对于性别分化前期(Ta)差异上调基因3003个,差异下调基因1861个.GO富集分析显示,差异基因主要注释到代谢进程、植物激素信号转导、生长素激活的信号通路等功能.KEGG富集分析显示,差异基因主要注释到植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等生物功能.还筛选出6个MADS-box相关基因(TR576|c0_g1,TR7438|c0_g1,TR10037|c1_g10,TR13325|c0_g1,TR 6316|c0_g1,TR5807|c0_ g1),参与雄蕊发育、花粉管生长、花发育调节、花瓣发育、胚珠发育、转录因子活性等过程调节.RT-qPCR检测了16个基因在两个时期的表达量,结果均与RNA-seq一致.研究结果将为进行文冠果性别分化过程中基因表达分析提供参考.     

黄瓜花性别分化和内源激素的关系

黄瓜雌花中GA3 和IAA含量均高于雄花 ;雌花在大孢子母细胞时期以后直到发育成熟 ,IAA含量持续增加 ,雄花中IAA含量则下降 ;ZT含量增加有利于大小孢子母细胞的形成而ABA含量增加则有利于四分体的形成。高水平的ZT/IAA和低水平的GA3 /ZT有利于大孢子母细胞和花粉粒的形成 ,大孢子四分体在高水平的GA3 /ZT和低水平的ZT/IAA下形成。雌性系黄瓜经硝酸银处理后茎尖中GA3 增加、IAA和ZT减少 ,有利于雄性分化 ;强雄性系黄瓜经乙烯利处理后 ,茎尖中GA3 下降 ,IAA和ZT增加 ,有利于雌性分化。据此认为内源IAA可能是黄瓜性别发育的关键性激素     

蕨类植物性别分化对环境的响应

蕨类植物是维管植物中唯一的孢子体和配子体都能独立生活的类群.同型孢子蕨类配子体的性别分化受到激素和环境因子的影响.生理学研究表明,成精子囊素与赤霉素能诱导雄配子体发育,抑制雌配子体发育;脱落酸阻止成精子囊素诱导的精子器形成;乙烯合成前体ACC促进赤霉素诱导的精子器形成,而乙烯合成抑制因子AOA通过抑制细胞分化来抑制精子器形成.光照对不同种类蕨类配子体分化的影响存在差异.糖类能够促进雄配子体形成,并可加速成熟雌配子体向两性分化.钙离子、钴离子和甲硫氨酸等分别参与了蓝光和赤霉素对配子体性别分化的调控过程.培养密度影响配子体生长及性别表达,高密度下雄性和无性配子体居多,而低密度下两性和雌性配子体居多.近年来的突变体表型分析与分子生物学研究表明,成精子囊素通过影响ANI1、HER、TRA、FEM和MAN等基因的表达调控配子体性别分化.综述了蕨类植物性别分化对环境响应的研究进展.     

高等植物性别分化的研究进展

植物性别受到遗传、植物激素和环境等多种因素的调控。性染色体和性别决定基因是植物性别发育过程中重要的遗传因素,性别决定基因通过调控植物雌雄器官的发育过程决定植物性别的分化。多种植物激素在植物性别的分化过程中发挥重要的调控作用。此外,一些环境因素同样对植物的性别表现有一定的影响。本文通过遗传因素、植物激素及环境因子等方面对高等植物性别分化的相关研究进行总结,并对未来的研究方向进行了展望。     

芦笋性别决定与性别分化研究进展

从芦笋性别表现及其决定的遗传基础、性别分化途径,性别决定基因的定位以及性别分化特异表达基因的分离与分析等方面来综述芦笋性别决定与性别分化最新研究进展。目前,已构建了围绕芦笋性别决定基因M比较精细的遗传图谱,将M定位在L5染色体着丝点附近的0.63 cM区域内,并构建了含有8个跨叠克隆群的物理图谱,但由于大量重复序列的存在,跨叠克隆之间的空隙不能闭合;同时先后分离得到11个芦笋花器官发育特异表达基因,并通过序列分析和原位杂交等技术对这些基因的功能进行了分析。最后,对今后进一步研究提出了建议。     

线虫的性别分化和决定

线虫（Caeborhabditis elegans)是十分重要的模式生物。在遗传学,发育生物学以及神经生物学中有着广泛的应用。就线虫性别分化和性别决定相关基因的特性和功能进行了详细介绍,并在此基础上初步概括了其性别决定的分子机制。     

小鼠性别决定过程中性腺体细胞分化的调控

哺乳动物的性腺由生殖细胞和体细胞共同形成,性别决定前的性腺具有双向分化的潜能,性腺中体细胞的分化决定其发育为睾丸或卵巢。这一分化过程受到多种因子的精细调控。其中SRY、SOX9、SOX3、SOX8、SOX10、FGF9/FGFR2、PGD2、AMH和DMRT1等参与睾丸的发育和分化,而FOXL2、CTNNB1、RSPO1、WNT4、Follistatin、ERα/β和BMP2则在卵巢发育过程中发挥关键作用。如果这些分子调控网络受到内源性或外源性因子的破坏,则会引起两性发育紊乱,甚至导致雄性向雌性或雌性向雄性的性别逆转。本文以小鼠模型为例,阐述了在性别决定过程中体细胞命运决定以及谱系分化的分子调控网络。     

黄瓜花性别分化与内源多胺的关系

研究了黄瓜雌、雄花几个主要发育时期和性别逆转过程中内源多胺的变化。结果表明 ,雄花在不同发育时期 ,内源腐胺含量均高于雌花 ,腐胺含量的显著升高伴随着花粉粒的形成 ,高腐胺含量是雄花发育的特征。雌花在大孢子母细胞时期以后直到雌花发育成熟 ,其内源尸胺含量均高于雄花 ,高尸胺含量可能有利于雌花的发育。高水平的内源多胺、精胺和亚精胺可能有利于雌花大孢子母细胞的形成。亚精胺和腐胺含量随着大小孢子四分体形成和大孢子核的连续分裂而分别表现下降和上升。雌性系黄瓜经硝酸银诱导雄花处理后 ,茎尖内源亚精胺含量下降 ,腐胺含量上升 ,从而诱导雄花形成 ;雄性系黄瓜经乙烯利诱导雌花处理后 ,茎尖内源亚精胺含量上升 ,腐胺含量下降 ,从而诱导雌花形成     

不同环境因子对珍稀观赏蕨类金毛狗配子体性别分化的影响

金毛狗[Cibotium barometz(L.)J.Sm.]是珍稀观赏蕨类的重要类群,为国家二级重点保护野生植物。该研究以金毛狗孢子为试验材料,探究培养密度、外源赤霉素以及光质等不同环境因子对金毛狗配子体性别分化的影响,为金毛狗人工繁育和蕨类植物配子体性别决定机制研究提供技术支持。结果表明:(1)低配子体培养密度(1个/cm2和5个/cm2)有利于颈卵器和雌配子体形成,随着配子体培养密度增加,颈卵器平均数量及雌配子体比率下降,精子器平均数量以及雄配子体和两性配子体比例增加,但配子体培养密度过高(80个/cm2)会导致大量无性配子体产生。(2)不同配子体培养密度下,随着培养时间延长,两性配子体比率均有增加,且增加幅度基本一致。(3)外源GA4显著抑制颈卵器和雌配子体形成,并显著促进精子器和雄配子体形成;外源GA3对金毛狗配子体性别分化没有显著影响。(4)白光、红光、蓝光等不同光质对金毛狗配子体性别分化未产生显著影响,但会影响配子体的发育和形态建成。     

文冠果果实韧皮部及其周围薄壁细胞的超微结构观察及功能分析

该研究应用透射电镜技术,对生长发育过程中的文冠果果实的韧皮部及其周围薄壁细胞的超微结构进行了观察,以探讨文冠果果实同化物韧皮部卸载的细胞学路径及其机理。结果显示:(1)文冠果果实发育过程中,筛分子细胞胞腔较空,几乎没有细胞器,但有类似于囊泡的丝状不定型物存在;伴胞胞质浓密且细胞器丰富,液泡化程度不一,大多数存在多个小液泡;薄壁细胞具有中央大液泡,发育中期富含线粒体、高尔基体、内质网等细胞器,并存在囊泡运输现象,发育后期细胞器发生降解,说明随着果实生长发育,果实内物质代谢和转运活跃程度逐渐下降。(2)果实发育过程中筛分子和伴胞之间始终有胞间连丝,薄壁细胞之间也一直存在大量的胞间连丝,而筛分子-伴胞复合体与薄壁细胞之间只有在果实发育前期和后期存在一定数量的胞间连丝,发育中期却几乎没有胞间连丝。研究结果表明,文冠果果实发育过程中同化物韧皮部卸载路径可能发生了共质体途径-质外体途径-共质体途径的转变。     

新小竹花形态结构及雌、雄配子体的发育研究

新小竹(Neomicrocalamus prainii)是一种小型攀援竹类,笋秆两用型竹种。该研究通过形态观察和石蜡切片的方法对新小竹花器官形态及解剖结构特征进行观察与描述,为研究竹类植物的生殖生物学提供新的理论信息。结果显示:(1)新小竹的花序为无限花序,没有小穗柄,成熟小穗平均长度为2.98 cm;每个小穗约有4～6朵小花,其中3～5朵为可育小花,顶端均有1朵不育小花;小穗基部有2～4个苞片;小穗轴每节长约0.52 cm。(2)新小竹的可育小花包括1片内稃、1片外稃、3枚浆片(浆片2大1小,边缘光滑)、6枚雄蕊和1枚雌蕊;雄蕊呈梭型,雌蕊羽毛状柱头三裂。(3)新小竹成熟花粉粒多为二核,具1个萌发孔;花药具有4个药室,花药壁由表皮、药室内壁、中层和绒毡层4层结构组成,绒毡层为腺质型;花药发育过程还存在多种异常情况。(4)新小竹子房一室,侧膜胎座,倒生胚珠,双珠被;大孢子母细胞由1个孢原细胞直接发育而成,合点端1个大孢子分化成为功能大孢子,由功能大孢子经过有丝分裂形成多核胚囊,直至发育成熟。研究表明,新小竹雄配子体存在发育异常现象,但大部分发育正常,其结实率低不仅与内在因素有关,外部环境也可能是导致其结实率低的重要因素。     

烟草大小孢子发生和雌雄配子体发育研究

采用卡宝品红染色压片和石蜡切片法对迪勃纳氏烟草(Nicotiana debneyi)大小孢子发生和雌雄配子体发育过程进行了研究.结果发现:(1)迪勃纳氏烟草为两性花,其小孢子发生和雄配子体发育早于大孢子.(2)迪勃纳氏烟草小孢子发生和发育过程基本正常,减数分裂过程有少数细胞出现滞后染色体、染色体断片和染色体桥等异常现象;其胞质分裂为同时型,四分体为十字交叉型和正四面体型,成熟的花粉粒为2细胞型.(3)迪勃纳氏烟草为2室子房,中轴胎座,倒生胚珠,胚珠多数,胚囊发育为蓼型,大孢子发生和发育过程未观察到异常现象.     

采自文冠果葡萄座腔菌科的4个新记录种

【背景】葡萄座腔菌科(Botryosphaeriaceae)真菌多为农业和林业上的主要病原菌。【目的】对吉林省长春市和四平市的文冠果微型子囊菌进行资源调查。【方法】采集标本,结合形态特征、培养特性对其进行详细的形态学描述;提取DNA,测定内转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS) rDNA、核糖体大亚基(ribosomal large subunit, LSU)和翻译延伸因子-1α (translation elongation factor 1-alpha, tef1-α)序列,基于最大似然(maximum likelihood, ML)法、最大简约(maximum parsimony, MP)法和贝叶斯推导(Bayesian inference, BI)构建分子系统发育树。【结果】鉴定出4个葡萄座腔菌科物种：中华葡萄座腔菌(Botryosphaeria sinensis)、无隔孢暗葡萄腔菌(Phaeobotryon aplosporum)、楲生暗葡萄腔菌(Phaeobotryon negundinis)和火炬树生暗葡萄腔菌(Phaeobotryon rhois),4种微型子囊菌在文冠果上均为首次报道。本文给出以上4个新记录种的宏观、微观和菌落形态特征的详细描述及照片。【结论】楲生暗葡萄腔菌系中国首次报道,中华葡萄座腔菌、无隔孢暗葡萄腔菌和火炬树生暗葡萄腔菌为吉林省新记录种。     

笔竹大小孢子发生及雌雄配子体发育研究

为探讨笔竹(Pseudosasa viridula)结实率低的原因,该文通过采用石蜡切片的方法结合显微技术对笔竹大小孢子发生及雌雄配子体的发育过程进行研究.结果表明:(1)笔竹的雄蕊多为3枚,极少有6枚,每枚花药具有4个花粉囊.(2)花药壁发育为基本型,由4层细胞构成,由外向内依次为表皮细胞、药室内壁细胞、中层细胞和绒...     

牛角瓜大小孢子发生及雌雄配子体发育研究

为从胚胎学方面解释牛角瓜坐果率低的原因,该实验以牛角瓜(Calotropis gigantea L.)不同时期的新鲜花朵为试材,采用石蜡切片法,观察牛角瓜大小孢子发生及雌雄配子体发育过程。结果显示:(1)牛角瓜小孢子孢原细胞起源于表皮细胞下面的分生组织并在两个地方分化;花药壁由外向内由1层表皮、1层药室内壁、2层中层和1层绒毡层组成,花药壁发育属于基本型,绒毡层属于分泌型;小孢子形成时胞质分裂方式为连续型,成熟花粉粒为3-细胞型复合花粉,有2个较小的精细胞和1个较大的营养细胞,精细胞呈凸透镜型。(2)牛角瓜的雌蕊具有2心皮,子房1室,边缘胎座,胚珠倒生,单珠被,薄珠心;大孢子母细胞由1个孢原细胞直接发育而成,合点端大孢子分化成为功能大孢子,由功能大孢子发育为7细胞8核的蓼型胚囊。(3)牛角瓜雌蕊发育晚于雄蕊,花蕾开放前雌雄蕊发育趋于同步。研究表明,虽然在雌雄配子体发育过程中存在败育现象,但大部分雌雄配子体发育正常。     

Isolation and culture of protoplasts from young sporophytes ofSalvinia natans aseptically obtained by co-culture of female and male gametophytes

Sporophytes were aseptically obtained by co-culture of female and male gametophytes derived from two types of spores (megaspores and microspores) of the heterosporous fernSalvinia natans All. Protoplasts isolated enzymatically from juvenile leaflets of sporophytes were cultured in a 1/10 Murashige and Skoog's medium containing 2.2 M naphthalene acetic acid, 2.2 M 6-benzyl-aminopurine, 0.35 M mannitol, and 0.05 M sucrose. Cell division took place within 6 days of culture, and cell-clusters composed of 9–10 cells were observed after 30 days of culture.Abbreviations BA 6-benzyl-aminopurine - MS Murashige and Skoog - NAA naphthaleneacetic acid     

文冠果有性生殖特征的观察研究

该研究以文冠果花发育不同时期采集的花药和胚珠为材料,采用光学及电子显微技术对花的性系统特征、胚珠发育及自交败育等有性生殖特征进行观察分析,以揭示文冠果开花多、结果少的内在机理。结果显示:(1)文冠果植物产生大量雄花和很少的两性花,表现隐形雌雄同株的性系统类型。(2)文冠果花拥有5个独特的金黄色角状附属物;成熟花粉粒球形,3孔沟,沟在花粉极面不相连,花粉表面有疣状纹饰;花主要以风媒传粉。(3)柱头3裂,开花时柱头表面布满丝状乳突细胞,属于干燥型。(4)卵球形弯生胚珠内有一弯曲的长胚囊,胚囊被厚珠心包围。胚珠受精后,珠孔与合点之间的珠柄侧外珠被的局部细胞平周和垂周分裂产生一个径向突起,伸向胚囊,与胚囊纵轴略成直角;受精后水和可溶性物质不断进入膨大的胚囊;幼胚的两子叶从胚囊珠孔端的管状部位进入合点端大的腔室中。(5)在胚发育早期,两片子叶是对称的,但在授粉35d后,具有较大半径的一子叶比另一子叶的体积大;授粉后23d以前,胚囊内的液态内容物含有游离核胚乳和少量细胞化胚乳,这个时期的胚珠可以鲜食。(6)自交传粉后,胚珠与幼果在合子形成后的不同时期败育。研究表明,文冠果与无患子科的其它植物有很多相似的有性生殖特征,但文冠果也具有一些异常特征,如花存在附属物及每子房室中有较多的胚珠等。     

The Cytological Mechanism of Low Fertility in the Naked Seed Rice

The low fertility of naked seed rice (NSR) was investigated by the following observations: somatic chromosome constitute, behavior of pollen mother cells (PMCs), the germination of mature pollen grains, the development of male and female gametes and the structure of the anther opening. The results indicated that somatic chromosomal number was 2n = 24, behavior of PMCs were normal and most of pollen grains could regularly develop further to mature male gametophytes in NSR. And dehiscence chamber and thickened endothecium cell (TEC) in numerous anthers of the NSR were developed abnormally after dicaryotic phase, result in few anthers complete opening and most partly opening or failure to opening, therefore much fewer of pollen grains attach on the stigma as compared with normal variety. Furthermore most of embryo sacs possessed abnormal structure and were sterile. All of above illustrated that the failure of the anther opening and the abortion of female gametophyte were main factors controlling the low seed-setting rate of the NSR.     

‘东方晨曲’铁线莲小孢子发生和雄配子体发育进程的解剖学研究

以晚花铁线莲类的‘东方晨曲’为实验材料,利用常规石蜡切片技术对其小孢子发生和雄配子体发育进行观察,以探究其胚胎发育特征。结果显示:(1)‘东方晨曲’成熟花朵的雄蕊120~160枚,花药4室。(2)花药壁从外至内依次由表皮、药室内壁、中层和绒毡层组成,花药壁的发育方式是双子叶型。(3)花粉母细胞减数分裂过程中的胞质分裂为同时型,四分体中小孢子排列大部分呈四面体型,少数呈左右对称型。(4)成熟花粉是2-细胞花粉型,具3个萌发沟,扫描电镜下观察成熟花粉粒是圆球形,外壁呈光滑状或波浪状。研究发现,‘东方晨曲’铁线莲小孢子发生和雄配子体发育没有发生异常现象,可作为培育高观赏价值铁线莲杂交种的父本品种。