芸苔属植物自交不亲和性的分子机制

芸薹属植物自交不亲和性受单一位点的复等位基因控制,此位点命名为S位点。它决定柱头表面花粉识别的专一性。S位点糖蛋白基因（SLG）和S受体激酶基因（SRK）是控制芸薹属植物花柱自交不亲和性的两个关键因子。本文介绍了编码自交不亲和性的S位点的SLG、SRK和花粉S基因的鉴定、结构及功能,并对其信号传导途径的可能机制做了简要概述。     

芸薹属植物自交不亲和性的分子机制

芸薹属植物自交不亲和性受单一位点的复等位基因控制,此位点命名为S位点,它决定柱头表面花粉识别的专一性,S位点糖蛋白基因（SLG）和S受体激酶基因（SRK)是控制芸薹属植物花柱自交不亲和性的两个关键因子,本文介绍了编码自产不亲和性的S位点的SLG,SRK和花粉S基因的鉴定,结构及功能,并对其信号传导途径的可能机制做了简要概述。     

植物自交不亲和基因研究进展

自交不亲和性的研究是植物生殖生物学和分子生物学研究的热点之一,对自交不亲和基因和蛋白质的深入研究是解析自交不亲和性机理的关键.对控制孢子体自交不亲和性和配子体自交不亲和性的S基因及其蛋白质产物的分子生物学研究进展进行了综述.孢子体自交不亲和性植物S位点上至少存在3个基因,即SLG、SRK和SCR基因.其中SLG、SRK基因控制雌蕊自交不亲和性,而SCR控制花粉自交不亲和性.配子体自交不亲和植物雌蕊S基因产物为S-RNase,具有核酸酶活性;配子体自交不亲和植物花粉S基因产物尚未找到.     

花粉——雌蕊相互作用的分子基础

显花植物授粉过程包含了花粉与雌蕊一系列复杂的细胞间相互作用。花粉在柱头上必须发生粘附与水合作用后才能萌发,花粉胞被蛋白可能在粘附机制中起主要作用,而水孔蛋白调节了花粉的水合过程;花粉管在花柱引导组织中定向生长,受引导组织胞间质、向化性物质及细胞粘附机制等因素的影响,也与花粉受体及子房有关。在植物的自交不亲和性反应中,配子体型自交不亲和性反应主要是由自交不亲和基因蛋白产物降解花粉RNA或以Ca^2 介导的信号级联反应实现的;孢子体型自交不亲和性反应则依赖于干性柱头以及雌蕊的S受体激酶及S位点糖蛋白与花粉S基因配体之间的相互作用。     

植物花粉S基因及其应用研究进展

自交不亲和性(self-incompatibility)研究是探讨植物遗传机制和植物育种的重要基础.在显花植物中,配子体自交不亲和由花柱S基因S-RNase和花粉S基因两个基因控制,这两个基因都具有较高的多态性和序列多样性的特征.花粉自交不亲和性是由花粉特异表达的F-box基因控制,命名为SFB(S haplotype-specific F-box protein)基因,并认为它就是花粉S基因的首选.就SFB基因的克隆、结构特点和作用机理以及应用予以综述.     

欧报春二型花柱的繁育特性研究

二型花柱植物通常具有自交不亲和性,在不同植物中所表现的可育性不同。欧报春(Primula vulgaris)是典型的二型花柱植物,为了探究欧报春的繁育特性,通过温室栽培,对欧报春的长花柱和短花柱的花部特征、花粉和花柱形态、花粉活力、柱头可授性、花粉/胚珠比、杂交指数、杂交亲和性、花粉管观察进行研究。结果表明,(1)长花柱和短花柱的花冠直径、花冠筒长度、柱头高度、花药高度和花筒中部直径均表现出两型性;(2)花粉和柱头观察发现花粉极轴长、花粉赤道轴长、花柱直径、柱头乳突细胞和花粉数量均有差异;(3)长花柱的花粉/胚珠比为384.20,短花柱为369.70,属于兼性异交类型;长花柱和短花柱的花粉活力和柱头可授性能在较长时间内维持较高活力;(4)长花柱杂交指数值为5,短花柱为4,表明繁育系统类型为异交,部分自交亲和,需要传粉者;6种授粉组合均能结实,异型花间授粉的结实数明显高于同型自花授粉和异株同型授粉;短花柱为母本的异型花间授粉组合亲和性优于其他组合;欧报春存在自交不亲和性,长花柱的自交不亲和性低于短花柱。     

显花植物自体和异体花粉识别的分子机理研究

显花植物的受精涉及许多识别过程,其中和线个是雌性生殖组织心皮对花粉的识别。自交不亲和性（Self-incompatibility,SI)是一种广泛分布于显花植物的种内生殖障碍。在多数自交不亲和的植物中,SI的遗传控制比较简单,受控于一个由复等位基因构成的单一位点,称为S位点。在以茄科、玄参科和蔷薇科为代表的配子体自交不亲和植物中,S位编码一类核酸酶,即S核酸酶（Fig.1),控制SI在花柱中的表达,但是与花粉自交不亲和性的表达无关。后者可能由与S核酸酶不同的基因控制,这种基因常被称为花粉S基因。它是目前了解显花植物花粉识别生化和分子机理的关键。近来,通过对影响花粉SI表达突变体的前了解 花植物花粉识别生化和分子机理的关键。近来,通过对影响花粉SI表达突变体的分子遗传分析提出了一个花粉S基因产物如何与S核酸酶相互作用完成自体和异体花粉识别过程的模型（Fig.2)。另外,描述了两个在金鱼草中克隆花粉S基因的方法,即S位点选择性的转座子标记和图位克隆。     

文冠果花粉供体的多样性对果实产出的影响

很多植物的花,其柱头上接受的花粉供体多样性数量通常与果实成熟和种子产出有关。关于提高花粉多样性能否增加植物的生殖产出问题,文献中时常有相互矛盾的结论。本研究通过对自交不亲和性植物文冠果(Xanthoceras sorbifolium)进行1、2、3、4种花粉供体传粉实验,调查了不同花粉供体数量对文冠果雌性生殖的影响。结果表明,增加亲和花粉供体的多样性,一定程度上提高了花序上果实的坐果数量,同时也增加了果实中种子的数量及单粒种子重量。对文冠果授以4种亲和性花粉供体后,花序上成熟果实的平均数最多;3种亲和性花粉供体传粉后,每个果实中的种子数最多,单粒种子也最重。如果混合花粉中含有自交花粉,那么果实将败育。除花粉多样性影响雌性生殖产出外,母本基因型也具有重要影响,即增加文冠果种植品系的多样性,将有助于提高果实和种子产量。本研究还讨论了花粉遗传多样性效应、母本交配选择及果实选择性败育假说。     

蔷薇科植物S-RNase特异性区域分析

S-RNase在配子体型自交不亲和性反应中起关键作用,HV区段被认为是雌蕊与花粉间特异识别的关键部位。应用生物信息学方法,对蔷薇科植物的S-RNase序列分析,并对HV区段一级结构邻近区和空间邻近区作物理化学性质分析,发现HV区C端的一段氨基酸序列符合蛋白质相互作用位点的特征;HVP区也是一个多态性区段,可能参与分子识别过程。因此,蔷薇科植物中,S-RNase与花粉S基因产物的作用方式可能为S-RNase的HVC区与花粉S基因产物先非特异性结合,再以HV区和HVP区进行分子间特异识别。     

显花植物自体和异体花粉识别的分子机理研究(英文)

显花植物的受精涉及许多识别过程;其中第一个是雌性生殖组织心皮对花粉的识别。自交不亲和性（Ｓｅｌｆ－ｉｎｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ,ＳＩ）是一种广泛分布于显花植物的种内生殖障碍。在多数自交不亲和的植物中,ＳＩ的遗传控制比较简单,受控于一个由复等位基因构成的单一位点,称为Ｓ位点。在以茄科、玄参科和蔷薇科为代表的配子体自交不亲和植物中,Ｓ位点编码一类核酸酶,即Ｓ核酸酶（Ｆｉｇ．１）,控制ＳＩ在花柱中的表达,但是与花粉自交不亲和性的表达无关。后者可能由与Ｓ核酸酶不同的基因控制,这种基因常被称为花粉Ｓ基因。它是目前了解显花植物花粉识别生化和分子机理的关键。近来;通过对影响花粉ＳＩ表达突变体的分子遗传分析提出了一个花粉Ｓ基因产物如何与Ｓ核酸酶相互作用完成自体和异体花粉识别过程的模型（Ｆｉｇ．２）。另外,描述了两个在金鱼草中克隆花粉Ｓ基因的方法,即Ｓ位点选择性的转座子标记和图位克隆。     

高等植物自花花粉的识别与拒绝

高等植物在长期的进化过程中,通过雌蕊识别并拒绝遗传上相近的花粉,防止近亲繁殖、保持遗传多样性,该机制被称为植物自交不亲和性。植物自交不亲和性已成为当今国内外研究的热点。近年来,芸薹属孢子体自交不亲和性、S-RNase调节的配子体自交不亲和性以及罂粟花科配子体自交不亲和性研究比较深入。最近的研究表明,泛素介导的蛋白酶体蛋白质降解途径参与芸薹属孢子体自交不亲和性和S-RNase调节的配子体自交不亲和性反应。另一种蛋白质降解途径,即半胱-天冬胺酸特异的蛋白酶介导的细胞程序化死亡似乎参与罂粟花科配子体自交不亲和性。本文回顾了3种自交不亲和性研究的最新进展,并就其自交不亲和性机制作进一步讨论。     

配子体自交不亲和植物花粉S基因研究进展

配子体自交不亲和植物的自交不亲和性是由雌蕊自交不亲和因子和花粉自交不亲和因子相互作用的结果。目前已经分离和鉴定了雌蕊自交不亲和基因及其表达产物。最近从金鱼草、Prumusdulcis、梅等植物中分离的F-box基因,它具有花粉S基因特点,即在花药、成熟的花粉和花粉管中特异表达;在基因位置上,与S-RNase基因紧密连锁;不同物种或同一物种不同品种F-box基因间核苷酸和氨基酸序列上存在高度多态性。通过分子生物学方法和杂交授粉试验证明所分离的F-box基因是花粉自交不亲和基因,但目前尚未分离出该类基因相应的表达蛋白。主要综述了配子体自交不亲和植物花粉自交不亲和基因的发现、基因的结构、雌蕊自交不亲和因子和花粉自交不亲和因子相互作用的模型。     

罂粟科植物自交不亲和反应中信号转导的研究进展

自交不亲和性是植物特异性地识别并拒绝自花或亲缘关系很近的花粉的一种遗传机制,该特异性受S基因座控制.在前人的研究基础上总结了罂粟科植物自交不亲和反应过程中信号转导的研究进展,将参与其信号级联反应的信号分子分为与S-位点连锁(包括花柱S-蛋白和花粉S-受体)和不连锁的信号分子(Ca2+、p26、p68、MAPK、细胞骨架以及PCD),并综述了各个信号分子之间的相互作用.     

猕猴桃种间及种内杂交亲和性研究

以3个种的9个猕猴桃品种为试材,通过培养法比较它们的花粉活力,用荧光显微镜观察猕猴桃种间与种内杂交亲和性,并统计其亲和指数及坐果率,为猕猴桃的杂交育种以及最佳授粉树的选配提供依据.结果表明:猕猴桃花粉活力在种间表现为美味猕猴桃＞中华猕猴桃＞狗枣猕猴桃;中华猕猴桃和美味猕猴桃种间和种内杂交组合的柱头识别反应快,花粉在柱头粘附多、生长快且萌发率高、亲和性较强且坐果率较高,而用狗枣猕猴桃与中华猕猴桃和美味猕猴桃种间杂交的花粉在柱头上萌发生长发育缓慢,其亲和性弱,平均坐果率仅为19.81%;30个杂交组合中亲和指数最高的是'金阳'×'金阳'雄株,亲和指数为960.33,坐果率为95.56%,最低的是'狗枣'×'金阳'雄株,亲和指数201.60,坐果率为12.22%.研究发现,猕猴桃的种间亲和性小于种内亲和性,同种内不同品种间的亲和性与坐果率也不同.     

长白山针阔叶混交林带花粉通量及垂直散布年际对比

长白山针阔叶混交林一号样地2005和2006年气象塔不同高度捕捉器样品花粉分析对比表明:连续两年花粉组成都足以乔木花粉为主,但存在差异,06年乔木花粉百分比较高,灌木、草本较低,同时06年花粉通量也较高,可能与05年花期降水较多,温度较低,花粉产量低有关.连续两年花粉通量在垂直高度上具有较高的一致性,特别是主要乔木花粉类型(白蜡属、桦、栎、松属花粉).这一结果有助于更好理解表土花粉对植被的指示性,森林表土样品中的草本、低矮灌木花粉类型,应主要来自样品点附近的植物;样品中的乔木、较高灌丛花粉类型,可能来自样品点附近或更大范围植物;区域性植物对花粉组合也有一定影响.     

高等植物自交不亲和性的分子生物学

自交不亲和性是大多数高等植物防止近亲繁殖的一种遗传屏障。它涉及受精时雄配子（花粉）和雌蕊之间的相互作用。目前,已经分离获得了编码控制雌蕊自交不亲和性的Ｓ基因。在孢子体型自交不亲和的芸苔属中,雌蕊Ｓ基因编码Ｓ位点糖蛋白（ＳＬＧ）和Ｓ受体激酶（ＳＲＫ）。它们可能与磷酸化和去磷酸化参与了的某种信号传递有关,最后导致自交花粉生长的抑制。在配子分配体型自交不亲和的茄科中,雌蕊Ｓ位点糖蛋白为一种核糖核酸酶,称     

小麦(Triticum aestivum)花粉的二型性及其与花药培养中花粉胚形成的关系

在两个小麦杂种材料的活体花药中,发现相当数量的不正常花粉,频率分别为2.61%和6.81%。这表明在小麦的活体花药中也存在花粉二型性现象。对活体花药中不正常花粉的发育和花药培养中花粉胚形成的早期阶段进行了细胞学对比研究,结果表明,此二者在细胞学上具有明显的一致性。因此在小麦中也如同在其他植物中一样,花粉胚可能起源于不正常花粉。作者认为活体中不正常花粉的出现和频率可能表示植物小孢子发育对内外各种因素变化的敏感性。讨论了这种敏感性对于小麦花药培养中花粉胚形成的意义。     

城市花粉致敏植物种类构成、分布与潜在危害评估——以深圳市为例

气传致敏花粉会引发过敏症,且可通过每年在花粉季的反复接触逐渐加重,危害人体健康,严重时甚至危害生命。花粉致敏植物在城市中被广泛引种栽培,导致城市花粉症患者数量激增。以深圳市为案例,基于建成区600个样地的实地调查数据,分析花粉致敏植物的种类构成与时空分布,通过构建花粉浓度及花粉致敏危害潜力计算公式,评估花粉致敏危害潜力及其分布特点。结果显示：①调查记录到深圳市建成区花粉致敏植物46科92属186种,其中外来种占43.37%,其中美洲、亚洲和大洋洲来源占国外外来种的81.00%。花粉致敏植物种数以公园绿地最多,达126种。植物花粉致敏等级以Ⅰ级为主,达154种。②花粉致敏植物的盛花期为春夏季,占全年累计开花种数的65.02%。最高峰出现在8月,开花种数达92种。 ③花粉浓度潜力最高值也出现在8月,占全年总值的12.13%。豆科和禾本科植物贡献比例较大,分别占乔木和草本总值的40.86%和64.13%。龙岗区花粉浓度潜力占比较高,占各季花粉量的26.06%-29.42%。④冬春两季各样地花粉致敏危害等级均不高,但夏秋季有些样地达到二级重度危害。罗湖区调查样地全年花粉致敏危害等级均较低,光明区在春夏秋季致敏危害等级皆较高。高危害等级样地主要出现在附属绿地及公园绿地。⑤花粉致敏植物防控措施情景模拟结果,去除主要花粉致敏植物种类比降低所有花粉致敏植物的花粉浓度潜力更有效。本研究为城市花粉致敏植物的管理、规划、养护和研究提供参考。     

青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草的合子前生殖隔离

生殖隔离是阻止种间杂交、保持物种完整性和独立性的关键,对生物多样性的产生和维持有重要意义.不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同,因而对物种间隔离机制的研究有助于揭示物种形成和维持机制.对青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草黄帚橐吾和箭叶橐吾的花期物候观察、访花昆虫观察及花粉-柱头亲和性进行研究,分析了2种橐吾多种合子前生殖隔离机制的特点及其在生殖隔离中的作用.结果表明: 黄帚橐吾种群花期比箭叶橐吾早20 d左右,虽然盛花期存在差异,但是2种群花期存在10 d左右的重叠期,并且在重叠期内2种橐吾花粉和柱头均具有活性.2种橐吾共享传粉昆虫,为泛化传粉模式,并且传粉者对2种植物的访花行为相似,存在2种植物间交叉访问.尽管2种橐吾花期不存在完全的时间隔离,也不存在完全的传粉者隔离,但2种橐吾柱头对异源花粉的亲和性差,表现为柱头对异源花粉有明显的排斥反应,异源花粉管在柱头上的生长过程明显受阻.这种花粉-柱头排异形式很有可能是2种橐吾属植物重要的合子前隔离机制,从而避免了种间的自然杂交,更好地维持了自然种群的多样性和遗传结构的稳定性.     

叶下珠科花粉组织化学、花粉数和胚珠数及其与传粉者关系的研究

植物花粉中营养物质的储存形式以及单花的花粉数与胚珠数被认为与其传粉系统有一定的联系。本文研究了叶下珠科部分种类的花粉组织化学、花粉数和胚珠数, 以及它们与传粉者之间的关系。结果显示: 在叶下珠科内, 植物花粉所含营养成分和传粉者之间存在相关性: 蛾类传粉的类群主要属“淀粉型”花粉, 蝇类和蜂类传粉的类群主要属“非淀粉型”花粉。蝇类传粉和蛾类传粉的植物花粉数没有一定规律。蝇类传粉的类群比蛾类传粉的类群胚珠数少, 这可能是由于蝇类携带花粉能力及传粉精确性均较小, 导致植物以减少胚珠数来适应的结果。对同一属内不同生活型植物的花粉数比较, 发现乔木的单花花粉数高于灌木, 灌木的单花花粉数明显高于草本。这可能是由于不同生活型的植株, 其花朵大小不同, 导致花粉数出现明显差别。另外, 通过扫描电子显微镜对花粉形态的观察, 发现蝇类传粉的类群和蛾类传粉的类群间的花粉表面纹饰存在显著差异。