敦煌‘李光杏’花芽发育过程中雌蕊败育观察及生物学特性调查

为克服杏生产中雌蕊败育现象、提高坐果率,该研究以甘肃省敦煌市的‘李光杏’盛果期不同树势(强势树、中庸树和弱势树)和不同类型结果枝(花束状果枝、短果枝、中果枝、长果枝)的花芽为试材,对其开花物候期及生物学特性进行调查,采用石蜡切片观察易发生败育时期(花芽分化初期、雌蕊分化期、花粉细胞期和花蕾膨大期)的花芽内部组织结构形态,同时测定各主要败育时期叶片可溶性糖、淀粉含量及矿质元素的变化。结果表明:(1)弱树花芽的平均败育率最高(91.26%),中庸树最低(71.08%);不同类型结果枝中,花束状果枝花芽的败育率最低,长果枝的败育率最高。(2)不同结果枝类型的花粉生活力表现为花束状果枝>短果枝>中果枝>长果枝,花粉发芽率表现为短果枝>花束状果枝>中果枝>长果枝。各花型花粉生活力表现为雌蕊高于雄蕊>雌雄等长>雌蕊低于雄蕊>无雌蕊,发芽率的表现为雌雄等长>雌蕊高于雄蕊>雌蕊低于雄蕊>无雌蕊。(3)各树势花芽雌蕊分化期叶片可溶性糖与淀粉含量显著低于其他时期;叶片P、K、Ca含量在分化前期较高,但是雌蕊、雄蕊分化期显著下降。(4)与正常花相比,败育花主要表现为子房发育异常,多数生长点不均匀,子房萎缩,胚珠原基发育停滞;雌蕊的花柱低于花丝,且花粉粒急剧减少。研究发现,‘李光杏’树势的强弱会造成败育花比例和坐果率的差异,并以中庸树果实坐果率最高,且花败育率最低;雌蕊发育是否正常直接关系到‘李光杏’正常开花,雌蕊的发育受阻,最终成为整个花芽退化的主要形式;叶片碳水化合物和矿质元素等营养物质参与并保证了花器官的正常发育。     

连翘花的结构与繁育系统研究

通过定株观察、解剖和人工套袋交叉授粉试验对连翘花的生长发育和繁殖系统进行研究.结果表明:(1)连翘具有2种避免自交的方式,雌雄异位和雌雄异熟.其雌雄异位表现为长雄蕊短雌蕊花型和短雄蕊长雌蕊花型;雌雄异熟表现为长雄蕊短雌蕊花型为雄蕊先于雌蕊成熟,短雄蕊长雌蕊花型表现为雌蕊先于雄蕊成熟.(2)连翘花P/O值测定和户外套袋交叉授粉试验显示,P/O值为2 000±300;不同类型花的异花授粉结果率在50.64%~80.32%,其中短型花的花粉授到长型花柱头的结果率最高,达80.32%,而长型花和短型花的同型花授粉结果率分别为2.92%和34.15%,表明连翘的异花授粉结果率高于自花授粉,以异交为主,其繁育系统属兼性异交.研究结果认为,连翘雌雄异位和雌雄异熟是其自然结果率低下的主要原因,为进一步探讨连翘在木犀科中的系统进化提供了生殖生态学的依据.     

平基槭花性别分化的细胞形态学观察

平基槭为杂性花,雄花与两性花同株,本文对其花性别分化过程进行了细胞形态学观察。结果发现,在花性别分化的早期,雄花和两性花的花芽中雌、雄蕊原基均具备,只是在花芽发育到一定时期,雄花的雌蕊原基发生选择性败育,败育发生在大孢子母细胞减数分裂为4个大孢子时期。两性花的雌蕊可以正常膨大结实,雄蕊花药虽然可以形成二核花粉,但不能正常开裂,属于不育雄蕊。初步分析认为,两性花雄蕊花药不能正常开裂与花粉囊壁纤维层木质化程度低有关。     

桃花粉低温和超低温保存方法比较研究

桃(Prunus persica(L.)Batsch)是我国重要的无性繁殖作物种质资源,目前主要保存于3个国家无性繁殖作物种质圃。随着以茎尖、花粉、休眠芽为保存载体的超低温保存技术的发展,超低温保存已成为无性繁殖作物重要备份保存方式。本研究以15份桃种质花粉为研究对象,开展含水量、回湿处理和保存温度(4℃低温保存和液氮超低温保存)对保存后花粉离体萌发率的影响研究。研究结果:明确了桃种质花粉超低温保存的含水量;揭示了回湿处理对部分桃种质花粉超低温保存产生显著影响;超低温保存后花粉离体萌发率最高可达83%;4℃低温保存和超低温保存比较研究结果表明,超低温保存4年后14份桃种质花粉离体萌发率仍可保持30%以上,11份桃种质花粉离体萌发率与保存前花粉离体萌发率相比无显著变化甚至显著提高,而4℃低温保存的花粉离体萌发率降至0。该研究为国家种质库建立花粉规模化超低温保存提供技术支撑。     

刺山柑雄全同株性系统的适应意义

对分布于新疆北部干旱荒漠区的刺山柑Capparisspinosa性系统进行了研究.结果表明:(1)该物种具有典型的雄全同株性系统.雄花和两性花的雄蕊均正常发育,且有长短之分;两性花的雌蕊发育正常,而雄花的雌蕊败育,只行使雄性功能.(2)居群间每天开放的雄花和两性花比率、两性花的长短雄蕊数及雄花短雄蕊的花丝与花药长等存在极显著差异(P<0.01),但花器官生物量没有显著差异(P>0.05).(3)单花花期为15-16 h,每天18:00时左右开始开放,有强烈的气味和花蜜产生.植株每天产生的雄花和两性花数是随机的,可形成短时的雄花与两性花异株,但居群内雄花数比两性花数多.(4)三个居群两性花的P/O值分别为1.57×104、1.65×104和1.71×104.居群内雄花和两性花的花粉数及长、短雄蕊花药的花粉数均无显著差异(P>0.05),居群间雄花和两性花的花粉数、两性花的胚珠数及P/O值差异也不显著(P>0.05).(5)各居群雄花和两性花长短雄蕊的花粉活力动态变化曲线相似,花粉寿命为18-20 h,两性花雌蕊柱头的可授期为16-18h.(6)访花昆虫为膜翅目Hymenoptera和鳞翅目Lepidoptera昆虫,3个居群共有7种访花昆虫,其活动受天气影响很大.(7)两性花不存在无融合生殖现象,授自花花粉、同株异花花粉和异株异花花粉后均可结实,属于混合交配系统.刺山柑的雄全同株性系统可能是在长期与荒漠环境相适应的过程中由遗传和环境共同作用的结果.雄花的出现不仅增加了花粉数和P/O值,提高了植株的雄性适合度,同时增加了花的数量、对传粉昆虫的吸引力以及两性花柱头接受异花花粉的机会,提高了异交率和雌性适合度,保障其在荒漠极端环境中繁殖成功.     

水稻长颖壳突变体的形态发生、解剖结构观察及其遗传鉴定

长颖壳花器官突变体从野生稻(Oryza ntvara Sharma et Shastry)和栽培稻(Oryza sativa subsp.indica Kato)杂交后代材料中获得.该突变体的内外稃变长、呈叶状,且顶端表现不同程度的开裂;每朵颖花的雄蕊l～10枚不等;雌蕊l～3枚不等;子房上柱头l～5个不等;有的颖花形成雄蕊/雌蕊嵌合体;子房处常附有瘤状物;此突变体结实率为1 8.2%;花粉可育率为62.46%.利用扫描电镜观察了该突变体花器官形态发生过程,并经遗传分析鉴定该突变性状由单隐性基因(暂命名为lh)控制.本文讨论了lh基因和以前鉴定的其他突变体基因之间的关系,通过表型分析推测,突变体基因可能影响花器官数目同时具有拟南芥B类基因的部分功能.     

无花瓣油菜雄蕊心皮化突变体细胞学观察及基因表达分析

油菜是我国重要的油料作物,油菜花器官具有典型的十字花科特点,无花瓣油菜在花期不存在花冠层,这种特点有助于提高油菜产量,预防茵核病的传播。雄蕊心皮化是指花器官的雄蕊结构被具有类似于雌蕊结构的器官代替,这不仅造成了花器官结构的变化也导致了雄性不育。本文通过对无花瓣油菜雄蕊心皮化突变不育分离群体中的雄性可育株和不育株的比较研究,发现心皮化现象是由遗传因素引起的。细胞学观察发现,雄蕊心皮化在花器官发育的早期就已经产生,心皮化的雄蕊中着生类似于胚珠的结构,其顶端细胞的形态和排列方式也与雌蕊柱头相似。花发育相关基因的表达分析表明,B组基因彳丹在不育株3轮花器中的表达都比可育株低,特别是在第二轮花器官中这种差异最为突出。而A组基因AP1在不育株第二轮花器官中的表达量较可育株高。c组基因AGL8、SHPI、SHP2、NAP在不育株心皮化的第二轮花器官中表达都较可育株中高。     

中国北亚热带油橄榄(城固32)开花生物学特性研究

为研究北亚热带内陆地区油橄榄（Olea europaea L.）开花物候、开花样式及花器官特征,探讨其有性繁殖系统的特点。试验对西秦岭南坡地区油橄榄（城固32）的开花生物学进行研究,统计开花进程,雄花和两性花在花序上的着生位置和数量,测定雄花和两性花形态指标并切片观察,电镜扫描分析雄花与两性花花粉粒。结果表明：（1）在北亚热带北缘内陆气候条件下油橄榄花期集中在5月,单株花期15~20 d,盛花期持续4~6 d;（2）油橄榄具有雄全同株的性系统且花器官较小,雄花及两性花都具有正常发育的雄蕊。通过制作石蜡切片观察,发现两性花的雌蕊正常发育,而雄花只有较小的子房和败育的柱头;（3）雌蕊是两种花型花器官生物量差异的主要部位,两性花雌蕊的生物量明显比雄花大（P<0.01）,树体分化出雄花投入的资源更少;（4）雄花与两性花在花粉量、花粉粒大小上差异不显著,在着生位置上,花序轴顶花全部为两性花,雄花出现在花序轴的中部和基部的几率分别是21.13%和30.77%。油橄榄品种城固32具有典型的雄全同株现象,雄花更倾向于在花序上出现的位置在行使它雄性功能方面并无优势可言,而且雄花花粉粒在数量、活力方面也没有优势,但是雄花的出现增加了花粉数量和P/O值,提高了植株的雄性适合度,雄花的出现也降低了两性花落花导致的树体资源浪费,保障其在资源有限的环境中能够繁殖最大化。     

水稻长颖壳突变体的形态发生、解剖结构观察及其遗传鉴定

长颖壳花器官突变体从野生稻(Oryza nivara Sharma et Shastry)和栽培稻(Oryza sativa subsp. indica Kato)杂交后代材料中获得。该突变体的内外稃变长、呈叶状,且顶端表现不同程度的开裂;每朵颖花的雄蕊1~10枚不等;雌蕊1~3枚不等;子房上柱头1~5个不等;有的颖花形成雄蕊/雌蕊嵌合体;子房处常附有瘤状物;此突变体结实率为18.2%;花粉可育率为62.46%。利用扫描电镜观察了该突变体花器官形态发生过程,并经遗传分析鉴定该突变性状由单隐性基因(暂命名为lh)控制。本文讨论了lh基因和以前鉴定的其他突变体基因之间的关系,通过表型分析推测,突变体基因可能影响花器官数目同时具有拟南芥B类基因的部分功能。     

桃花粉育性与花药颜色的关系及其SSR分子标记

以李属桃亚属的637份桃品种种质和栽培种瑞光19×Summergrand杂交的138株F1群体为试材,对桃花粉育性与花药颜色的关系及其SSR分子标记进行研究。结果表明:在所有品种中,橘红花药最多,占总份数的91.2%,其中绝大部分花粉可育;橘黄和黄色花药的种质数量次之;白色和浅褐花药的种质最少,且均表现为花粉不稔;整体表现为红色和黄色花药与花粉可育具有较强的正相关性。本试验从122对SSR引物中筛选出2对与花粉育性性状连锁的标记CPDCT013和CP-SCT012,根据这2个标记参考整合参考图谱的位置,将控制花粉育性的基因定位在桃第6条染色体上端。对已经报道的2个桃花粉育性标记CPPCT004和NNJ-I以及第6条连锁群的其他SSR位点在花粉育性不同的24个品种上验证,结果表明只有UDP96-001(125bp)可以用于桃花粉育性的分子标记辅助育种。     

Morphology and development of floral features recognised by pollinators

The diversity of angiosperm flowers is astounding. The conventional explanation for this diversity is that it represents the great variety of ways in which flowers have adapted to attract an even greater diversity of animal pollinators. Many animal behaviourists are therefore interested in how changes in floral morphology affect pollinator behaviour. The establishment of well-characterised model plant species has greatly furthered our understanding of how floral morphology is generated and varied. Many of these model species are pollinated by animals and attract their pollinators through the production of colour, shape, scent, size and rewards. An understanding of the developmental plasticity of floral morphology, and the constraints upon it, should inform research into animal responses to flowers. The use of genetically characterised model species, and the isogenic and near-isogenic lines available in them, will allow dissection of the different components of floral attraction and reward in natural systems. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users. Handling editor: Heikki Hokkanen     

花卉花色基因工程的研究现状及存在问题

与传统的花卉育种手段相比 ,基因工程育种具有周期短、目的性强等优点 ,因而成为近年来花卉育种的重要手段之一。花色是花卉育种的一个重要性状 ,自1987年首次通过基因工程方法获得了改变花色的转基因矮牵牛以来 ,花卉花色育种进入了分子时代。简要介绍了近年来国内外花卉花色基因工程及花器官特异表达启动子的研究进展及应用前景。     

鸳鸯茉莉花色变化过程中的生理生化特性研究

以3年生鸳鸯茉莉(Brunfelsia acuminata Benth.)5个不同花期(花蕾期、初开期、全开期、过渡期、末花期)的花瓣为试材,研究其开花过程中花瓣的色度值、类黄酮、类胡萝卜素、花色苷含量、细胞p H值以及相关酶活性的变化,并分析各指标之间的相关性。结果显示,除全开期外,其它4个时期各色度值变化不明显,初开期、全开期和过渡期,明亮参数L值逐渐增大,红绿参数a值、黄蓝参数b值和彩度C值急剧降低;类黄酮含量在过渡期最低,其它阶段无显著差异;类胡萝卜素含量变化呈上升-下降-稳定的趋势,全开期达到最高;花色苷含量则随开花进程不断下降,花蕾期最高;花蕾期、初开期、全开期的SOD活性变化不显著,过渡期时显著升高,末花期又迅速回落到最低值;POD活性不断上升,末花期为花蕾期的28.73倍;CAT活性前期变化不显著,末花期时有一定幅度的升高;花瓣色度各指标、花色苷含量、上述酶的活性、p H值等几个参数间均存在极显著相关性,但SOD活性、类胡萝卜素、类黄酮与所有参数的相关性均不显著。研究结果表明花色苷是影响鸳鸯茉莉花色变化的决定性代谢产物,POD和CAT活性是调节花色苷降解速率的主要抗氧化酶。     

钙在植物花发育过程中的作用

对于园林观赏植物,开花是一个非常重要的发育阶段,它直接影响花卉的品质。近年来,植物花发育的分子生物学研究进展迅速,并取得了一些突破性成果。钙作为第二信使在植物信号转导中起着非常重要的作用,大量研究显示,钙有可能参与开花控制。本文总结了钙信号与植物花发育这一领域的最新研究进展,包括以下几个方面的内容：钙在植物成花诱导(包括光周期诱导和低温诱导)中的作用;花芽分化时期钙在植物叶芽和花芽中的动态分布及组织培养条件下不同钙浓度对花芽分化的影响;钙与花衰老的关系。     

花形态形成的分子遗传学

花由茎顶分生组织的少数细胞分化而来。花的分生组织进行活跃的细胞分裂,并逐步分化形成萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊4个器官。这些器官的性质由花的“同源异型基因”决定,决定花的器官数和对称性等的基因族也在起作用。就目前对这些基因族的研究进展做些探讨。     

The Melastoma dodecandrum genome and the evolution of Myrtales

Melastomataceae has abundant morphological diversity with high economic and ornamental merit in Myrtales. The phylogenetic position of Myrtales is still contested. Here, we report the chromosome-level genome assembly of Melastoma dodecandrum in Melastomataceae. The assembled genome size is 299.81 Mb with a contig N50 value of 3.00 Mb. Genome evolution analysis indicated that M. dodecandrum, Eucalyptus grandis, and Punica granatum were clustered into a clade of Myrtales and formed a sister group with the ancestor of fabids and malvids. We found that M. dodecandrum experienced four whole-genome polyploidization events: the ancient event was shared with most eudicots, one event was shared with Myrtales, and the other two events were unique to M. dodecandrum. Moreover, we identified MADS-box genes and found that the AP1-like genes expanded, and AP3-like genes might have undergone subfunctionalization. The SUAR63-like genes and AG-like genes showed different expression patterns in stamens, which may be associated with heteranthery. In addition, we found that LAZY1-like genes were involved in the negative regulation of stem branching development, which may be related to its creeping features. Our study sheds new light on the evolution of Melastomataceae and Myrtales, which provides a comprehensive genetic resource for future research.     

Innate colour preferences of flower visitors

Freshly emerged flower visitors exhibit colour preferences prior to individual experience with flowers. The understanding of innate colour preferences in flower visitors requires a detailed analysis, as, on the one hand, colour is a multiple-signal stimulus, and, on the other hand, flower visits include a sequence of behavioural reactions each of which can be driven by a preferential behaviour. Behavioural reactions, such as the distant approach, the close-range orientation, the landing, and the extension of mouthparts can be triggered by colour stimuli. The physiological limitations of spectral sensitivity, the neuro-sensory filters, and the animals' different abilities to make use of visual information such as brightness perception, wavelength-specific behaviour and colour vision shape colour preferences. Besides these receiverbased factors, there are restrictions of flower colouration due to sender-based factors such as the absorption properties of floral pigments and the dual function of flower colours triggering both innate and learned behaviour. Recordings of the spectral reflection of coloured objects, which trigger innate colour preferences, provide an objective measure of the colour stimuli. Weighting the spectral reflection of coloured objects by the spectral composition of the ambient light and the spectral sensitivity of the flower visitors' photoreceptors allows the calculation of the effective stimuli. Perceptual dimensions are known for only a few taxa of flower visitors.     

荷花“重瓣化”的花器官形态发育比较观察

荷花（Nelumbo nucifera）的花型可分5种,最原始为单瓣型,然后由单瓣演化出半重瓣、重瓣、重台和千瓣型。为了揭示荷花重瓣化的分子机理,有必要从花器官的形态发育特征探究荷花花型成因及“重瓣化”的形态发育特征。实验分别选取5种荷花花型的代表品种：‘单洒锦’（单瓣型）、‘大洒锦’（重瓣型）、‘中山红台’（重台型）、‘至尊千瓣’（全重瓣型）、‘千瓣莲’（千瓣型）为材料,进行花芽分化过程形态的石蜡切片比较观察。结果发现：花芽分化过程中5个品种的萼片原基分化期和花瓣原基分化期相似,而雄蕊和雌蕊原基发育存在明显差异：单瓣、重瓣和重台品种均有正常的雄蕊和雌蕊原基分化;全重瓣品种发育初期有雄蕊及雌蕊原基分化,但后期全部瓣化;‘千瓣莲’品种不形成雄蕊和雌蕊原基,而是直接形成2至多个“花瓣增殖中心”,并由此不断分化出细小花瓣。研究认为重瓣型荷花品种的“重瓣化”花瓣主要来源于雄蕊的向心式瓣化,其次是雌蕊瓣化,属于雌雄蕊起源。而对于‘千瓣莲’型品种,花瓣的具体来源方式、花托是否直接参与瓣化及其在重瓣化过程中的作用有待于结合分子生物学手段开展进一步研究。     

荷花“重瓣化”的花器官形态发育比较观察

荷花（Nelumbo nucifera）的花型可分5种,最原始为单瓣型,然后由单瓣演化出半重瓣、重瓣、重台和千瓣型。为了揭示荷花重瓣化的分子机理,有必要从花器官的形态发育特征探究荷花花型成因及“重瓣化”的形态发育特征。实验分别选取5种荷花花型的代表品种：‘单洒锦’ （单瓣型）、‘大洒锦’ （重瓣型）、‘中山红台’ （重台型）、‘至尊千瓣’ （全重瓣型）、‘千瓣莲’ （千瓣型） 为材料,进行花芽分化过程形态的石蜡切片比较观察。结果发现：花芽分化过程中5个品种的萼片原基分化期和花瓣原基分化期相似,而雄蕊和雌蕊原基发育存在明显差异：单瓣、重瓣和重台品种均有正常的雄蕊和雌蕊原基分化;全重瓣品种发育初期有雄蕊及雌蕊原基分化,但后期全部瓣化;‘千瓣莲’品种不形成雄蕊和雌蕊原基,而是直接形成2至多个“花瓣增殖中心”,并由此不断分化出细小花瓣。研究认为重瓣型荷花品种的“重瓣化”花瓣主要来源于雄蕊的向心式瓣化,其次是雌蕊瓣化,属于雌雄蕊起源。而对于‘千瓣莲’型品种,花瓣的具体来源方式、花托是否直接参与瓣化及其在重瓣化过程中的作用有待于结合分子生物学手段开展进一步研究。     

离体条件下花芽分化研究的概况

本文论述了在离体条件下,外植体生理状态及培养条件对外植体花芽分化的影响,概述了国内外在这方面的工作进展,并对离体条件下花芽分化的研究作了理论上和应用上的评价。