枸杞体细胞胚发生中Ca^2＋和ATPase的超微结构定位研究

研究2,4-D诱导枸杞体细胞胚发生中的作用及其与Ca^2 含量和ATPase活性时空分布动态之间的关系,以探讨2,4-D诱导植物体细胞胚发生的作用机理。采用超微细胞化学定位的方法,跟踪分析了体细胞胚发生与发育的不同时期,Ca^2 和ATPase活性的时空分布动态。结果表明：2,4-D是诱导离体培养的枸杞体细胞进入胚胎状态的关键激素。在含有2,4-D和不含2,4-D的培养条件下,分别诱导枸杞体细胞脱分化后,再转入除去2,4-D的MS培养基上,进行分化培养,结果前者可分化形成体细胞胚,因而称为胚性愈伤组织。后者在相同条件却不能分化形成胚,故称为非胚性愈伤组织。在2,4-D诱导枸杞的胚性愈伤组织中,胚性细胞分化早期的细胞间隙和细胞壁上均有Ca^2 沉淀。随着胚性细胞的分化、分裂和多细胞原胚形成,这时Ca^2 在细胞内的分布主要集中在细胞膜和液泡膜上;球形胚期在细胞核中Ca^2 呈弥散性分布。在此过程中,ATPase活性时空分布与Ca^2 的定位变化具有高度一致性,仅仅稍滞后于Ca^2 出现的时间。而在胚性细胞分化早期,ATPase活性同样位于质膜上,随后在液泡和细胞核都可见ATPase活性分布。而在非胚性愈伤组织中,则未见Ca^2 和ATPase活性呈时空动态分布,而且随着非胚性细胞的液泡化,无论是Ca^2 含量,还是ATPase活性都呈逐渐降低的趋势。表明Ca^2 和ATPase活性变化与2,4-D诱导的胚性细胞分化和发育密切相关。并由此推测,Ca^2 和ATPase的时空分布对胚性细胞分化中的信息传递和调控相关基因表达起着关键性作用。     

植物体细胞胚发生过程中基因表达的研究进展

植物体细胞胚胎发生是一个复杂的发育过程,研究者们通过分析植物体细胞胚发生过程中的基因表达或胚性组织和非胚性组织中基因的差异表达,获得了在体细胞胚发生过程不同时期表达的基因,并分析了这些基因在胚胎发生途径中可能的作用。综述了在植物体细胞胚发生过程中细胞周期相关基因、胁迫和激素应答相关基因、信号转导相关基因、晚期胚胎丰富蛋白基因及与体细胞胚发生相关的胞外蛋白基因表达的研究进展。     

植物激素对棉花体细胞胚胎发生的诱导及调节作用

选用11种激素研究了外源激素对棉花胚性愈伤组织增殖、胚胎发生和发育的调控作用。结果表明不同激素对棉花胚性愈伤组织增殖、胚胎发生与发育的影响不同。除2,4-D和BA对棉花胚性愈伤组织的增殖影响不大外,其他激素对棉花胚性愈伤组织的增殖均具有抑制作用,且具有一定的时间效应,同时还受基因型的影响。激素对棉花体细胞胚的形成和发育的影响极大,2,4-D既抑制了体细胞胚的形成,又抑制了体细胞胚的发育;TDZ的作用与2,4-D相似,显抑制了体细胞胚的形成,且诱导获得的体细胞胚均停留在球形胚阶段;GA也抑制了体细胞胚的形成,且不利于体细胞的成熟与萌发;BU-30对棉花体细胞胚形成与发育的影响不大。其他7类生长素类物质和细胞分裂素类物质对棉花体细胞胚的形成均具有促进作用,且依IBA、ABA、IAA、BA、KT、ZT、2iP序增强,其总胚数为对照的1．193—3．852倍;其中2iP的促进作用最大,可使产生的体细胞胚数提高2．852倍。     

植物体细胞胚发生的细胞生物学研究进展

体细胞胚发生是植物界的一个普遍现象,本文从组织细胞学、超微结构、电镜细胞化学、分子生物学等方面对体细胞胚发生发育过程中的形态建成和细胞结构,Ca2 和ATPase的动态变化,淀粉和蛋白质代谢,核糖体、线粒体等对极性变化的影响,畸形胚的发生和体胚同步化的诱导调控,基因调控等方面进行了综述,为进一步深入了解体细胞胚的发生发育规律及基因调控机制以及植物高效再生体系的建立提供参考。     

胁迫诱导植物体细胞胚发生中相关基因及蛋白的研究进展

植物体细胞胚发生是一个复杂的发育过程,体细胞胚发生已成为研究植物胚胎发育过程中生理、生化、分子生物学等方面分子机理的模式系统。胁迫被认为是对体细胞胚的诱导有重要作用的因素。植物生长调节物质如2,4-D、ABA等目前认为是与胚性能力获得有关的胁迫物质。在蛋白和转录水平上对基因表达的分析中已鉴定出一些与体细胞胚发生相关的基因和蛋白。该文主要对近年来国内外有关胁迫诱导体细胞胚发生的相关基因及蛋白的研究进展进行综述。     

植物体细胞胚发生的分子基础

植物通过体细胞胚胎发生途径形成再生植株已是及其普遍的现象,这一发育途径为研究植物细胞的分化、发育、全能性表达和作物品种改良、突变体筛选等提供了良好的实验体系,在理论上和应用中都具重大意义.体细胞分化为胚性细胞是受细胞内外多种因子所调控[1, 2],其中最重要的是受特定基因的调控,在胚性细胞的分化过程中伴随着特定的遗传信息表达,其分化过程的实质是基因按顺序表达调控,是相应基因产物作为胚性细胞形成的分子基础.本文结合我们的工作来探讨体细胞胚发生分子基础研究现状.     

松杉类植物体细胞胚发育机理的研究进展

植物体细胞胚胎发生不仅可作为其繁育的重要手段,而且也是研究胚胎发育过程的一种重要模式系统.体细胞胚在形态和生理上的成熟,直接影响到植株的萌发和再生频率.本文综述了近年来国内外有关裸子植物中几种松杉类植物体细胞胚发育过程的研究报道,其中主要涉及培养基成分和脱落酸(ABA)对体细胞胚发育的影响,以及体细胞胚发育在细胞学、细胞程序性死亡、相关基因和蛋白质组学等方面的研究进展,并进一步讨论了松杉类植物体细胞胚的发育机理,以及体细胞胚在遗传转化系统中的作用.     

大蒜体细胞胚发生过程中内源激素含量及相关基因表达的变化特征

该研究以大蒜品种‘二水早’为材料,采用高效液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS),检测了大蒜体细胞胚发生过程中花序轴(EX)、愈伤组织(CA)、早期胚性愈伤组织(PC)、后期胚性愈伤组织(LC)和球形胚(GE)阶段的5种生长素及其类似物、4种细胞分裂素(CTK)和脱落酸(ABA)含量,结合激素合成和信号转导相关基因表达量的动态变化,探讨3类激素在大蒜体细胞胚发生中的调控作用,为大蒜体细胞胚发生的激素调控提供理论依据,也为进一步研究植物体细胞胚发生的分子机理奠定基础。结果表明:(1)在大蒜体细胞胚发生过程中,生长素及其类似物含量均呈现先升高后降低的变化趋势,且在PC阶段最高而在GE阶段最低;异戊烯基腺嘌呤(IP)、反式玉米素(tZ)和ABA在EX阶段含量最高,其余4个阶段的含量均显著低于EX阶段,而顺式玉米素(cZ)在CA和PC阶段含量较高,在GE阶段含量最低。(2)在PC阶段,IAA合成基因AsYUCCA1和AsTA1以及生长素外运载体基因AsABCB1的表达量升高;在LC阶段,生长素内运载体基因AsAUX1表达量升高,生长素应答基因AsARF1和AsARF2表达量降低,cZ合成基因AsLOG1在CA阶段表达量最高,细胞分裂素运输相关基因AsENT2和信号转导相关基因AsORR-A1、AsORR-A2在PC阶段表达量最高。(3)ABA合成限速酶基因AsNCED1和AsNCED2的表达量在大蒜体细胞胚发生的后4个阶段显著低于EX阶段,ABA信号转导相关基因AsPP2C表达量在PC阶段升高,AsABI1表达量在LC阶段升高,AsPYL1表达量在GE阶段升高。研究认为,在大蒜体细胞胚发生过程中,吲哚-3-甲醛(ICAld)、吲哚-3-丁酸(IBA)和cZ的积累有助于促进大蒜愈伤组织的形成,高水平的生长素及其类似物和低水平的IP、tZ有利于大蒜早期胚性愈伤组织的形成,而低水平的生长素及其类似物、CTK和ABA更利于大蒜球形胚的形成,表明激素合成相关基因可调控内源激素含量的变化,激素信号转导相关基因参与了大蒜体细胞胚的发生。     

激素对枸杞体细胞胚发生及可溶性蛋白质含量和组分的影响

以宁夏枸杞无菌苗叶片为材料,对体细胞胚发生过程中激素作用、可溶性蛋白质变化及体细胞胚发生频率进行了研究。发现不同激素处理、可溶性蛋白质含量、组分和体细胞胚发生频率均有一定的差异,三者之间存在着相关性。结果如下：（１）ＭＳ＿１、ＭＳ＿２和ＭＳ＿３三种培养基上继代的愈伤组织难以诱导形成体细胞胚,为非胚性愈伤组织;而从ＭＳ＿１、ＭＳ＿２和ＭＳ＿３分别转到ＭＳ＿０和ＭＳ＿４培养基上的愈伤组织体细胞胚发生频率高,属于胚性愈伤组织。其中以ＭＳ＿３转至ＭＳ＿０后的体细胞胚发生频率最高。（２）可溶性蛋白质ＳＤＳ－ＰＡＧＥ分析表明：非胚性愈伤组织有特异性蛋白质６７ｋＤ,胚性愈伤组织有特异性蛋白质３５ｋＤ和４４ｋＤ;蛋白质３３ｋＤ和６７ｋＤ受２,４－Ｄ调控,蛋白质４９ｋＤ、５７ｋＤ受６ＢＡ调控,而蛋白质３７ｋＤ、５１ｋＤ受２,４－Ｄ和６ＢＡ协同调控。     

植物激素对离体再生的调控及其在南瓜上的作用

离体再生涉及植物激素信号应答,细胞分化、脱分化获得组织器官发生以及细胞再分裂形成特定的器官原基和分生组织等过程。激素调控是影响植物离体再生的重要因素。一些关键的启动子元件和转录因子在激素应答信号的检测和转导过程中起着重要作用,激素的控制对象通常是使细胞的形态和代谢发生转变的决定性基因,以转录因子和表观遗传因子为主,它们共同完成对全基因组基因表达的重排,实现细胞命运的转变。该文对植物离体再生中激素的诱导、应答模式和信号转导以及植物器官发生和体细胞胚胎发生过程激素的分子调控进行了综述,并概述了近年来国内外有关南瓜离体再生过程激素作用的研究,旨在为提高南瓜属作物的离体再生率提供新思路。     

枸杞体细胞胚发生中Ca2+和ATPase的超微结构定位研究

研究2,4-D诱导枸杞体细胞胚发生中的作用及其与Ca~(2+)含量和ATPase活性时空分布动态之间的关系,以探讨2,4-D诱导植物体细胞胚发生的作用机理。采用超微细胞化学定位的方法,跟踪分析了体细胞胚发生与发育的不同时期,Ca~(2+)和ATPase活性的时空分布动态。结果表明:2,4-D是诱导离体培养的枸杞体细胞进入胚胎状态的关键激素。在含有2,4-D和不含2,4-D的培养条件下,分别诱导枸杞体细胞脱分化后,再转入除去2,4-D的MS培养基上,进行分化培养,结果前者可分化形成体细胞胚,因而称为胚性愈伤组织。后者在相同条件却不能分化形成胚,故称为非胚性愈伤组织。在2,4-D诱导枸杞的胚性愈伤组织中,胚性细胞分化早期的细胞间隙和细胞壁上均有Ca~(2+)沉淀。随着胚性细胞的分化、分裂和多细胞原胚形成,这时Ca~(2+)在细胞内的分布主要集中在细胞膜和液泡膜上;球形胚期在细胞核中Ca~(2+)呈弥散性分布。在此过程中,ATPase活性时空分布与Ca~(2+)的定位变化具有高度一致性,仅仅稍滞后于Ca~(2+)出现的时间。而在胚性细胞分化早期,ATPase活性同样位于质膜上,随后在液泡和细胞核都可见ATPase活性分布。而在非胚性愈伤组织中,则未见Ca~(2+)和ATPase活性呈时空动态分布,而且随着非胚性细胞的液泡化,无论是Ca~(2+)含量,还是ATPase活性都呈逐渐降低的趋势。表明Ca~(2+)和ATPase活性变化与2,4-D诱导的胚性细胞分化和发育密切相关。并由此推测,Ca~(2+)和ATPase的时空分布对胚性细胞分化中的信息传递和调控相关基因表达起着关键性作用。     

细胞信号转导与植物体细胞胚发生

细胞信号转导主要是指胞间通讯的激素以及外界环境因子等作用于细胞表面（或胞内受体）后,如何跨膜传递形成胞内第二信使,以及其后的信息分子级联传递、诱导基因表达和引起生理反应的过程。植物体细胞胚发生的本质是基因的判别表达,因此细胞信号转导在此起关键作用。在植物组织培养过程中,外加的激素等因子通过细胞信号转导诱导基因差别表达,使体细胞转入胚胎发生过程,最终生长发育成完整植株。     

Calcium-dependent mechanism of somatic embryogenesis in oncogene rolC expressing cell cultures of Panax ginseng

It was shown earlier, that ginseng embryogenic cell culture 2c3 was obtained as a result of callus cells transformation with the Agrobacterium rhizogenes rolC oncogene. In the present report we determine that inhibitors of Ca2+-channels (LaCl3, verapamil, niflumic acid) certainly lowered the quantity of somatic embryos in the 2c3 cell culture. This is the evidence of the influence of calcium-dependent signal system on plant embryogenesis. Protein kinases inhibitors W7 and H7 also caused the lowering of somatic embryos quantity in the 2c3 cell culture. We analysed changes of CDPK genes expression in embryogenic 2c3 cell culture. Total expression decreased 1.2-1.5 times comparing with the control callus culture. CDPK expression in the 2c3 embryogenic culture lowered by the inhibition of expression of the gene subfamilies PgCDPK1 (PgCDPK1a and PgCDPK1b) and PgCDPK3 (PgCDPK3a). At the same time, expression of PgCDPK2 gene subfamily (PgCDPK2b and PgCDPK2d) was increased. We suppose that genes of PgCDPK2 subfamily might be responsible for the embryogenesis initiation in the 2c3 ginseng cell culture. It was shown for the first time that the rolC gene and the process of embryogenesis could change expression of particular forms of CDPK genes.     

植物体细胞胚发生中抗氧化系统代谢动态和程序性细胞死亡

在胚性细胞分化过程中ＳＯＤ活性明显高于对照,同时ＳＯＤ活性与胚性细胞分化密切相关,表明胚性细胞具有较强的抗氧化能力。低浓度的Ｈ２Ｏ２对胚性细胞的分化有促进作用,并认为Ｈ２Ｏ２可能是作为一种细胞信号物,通过细胞信号系统调节相关基因表达,或通过提高细胞内Ｃａ＾２＋浓度而促进细胞分化。在胚性细胞分化和发育过程中存在程序性细胞死亡（ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ ｃｅｌｌ ｄｅａｔｈ,ＰＣＤ）。活性氧在诱发植物ＰＣ     

Analysis of expression profile of selected genes expressed during auxin-induced somatic embryogenesis in leaf base system of wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis>) and their possible interactions

Somatic embryogenesis is a notable illustration of plant totipotency and involves reprogramming of development in somatic cells toward the embryogenic pathway. Auxins are key components as their exogenous application recuperates the embryogenic potential of the mitotically quiescent somatic cells. In order to unravel the molecular basis of somatic embryogenesis, cDNA library was made from the regeneration proficient wheat leaf base segments treated with auxin. In total, 1440 clones were sequenced and among these 1,196 good quality sequences were assembled into 270 contigs and 425 were singletons. By reverse northern analysis, a total of 57 clones were found to be upregulated during somatic embryogenesis, 64 during 2,4-D treatment, and 170 were common to 2,4-D treatment and somatic embryogenesis. A substantial number of genes involved in hormone response, signal transduction cascades, defense, anti-oxidation, programmed cell death/senescence and cell division were identified and characterized partially. Analysis of data of select genes suggests that the induction phase of somatic embryogenesis is accompanied by the expression of genes that may also be involved in zygotic embryogenesis. The developmental reprogramming process may in fact involve multiple cellular pathways and unfolding of as yet unknown molecular events. Thus, an interaction network draft using bioinformatics and system biology strategy was constructed. The outcome of a systematic and comprehensive analysis of somatic embryogenesis associated interactome in a monocot leaf base system is presented. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

脱落酸在植物体细胞胚胎发生中的调控作用

脱落酸是一种具有全面生理功能的植物激素,在植物体细胞胚胎发生发育过程中具有重要的作用。根据国内外最新的研究文献,从脱落酸对植物体细胞胚胎发生的影响、植物体细胞胚胎发生过程中内源脱落酸含量的变化、脱落酸对体细胞胚胎发生过程中基因表达、信号转导的调控和转基因的表达调控入手,概述了脱落酸在植物体细胞胚胎发生中的调控作用。     

植物体细胞胚发生中ATP酶活性时空分布动态与内源激素的变化

本文以我们的研究结果为基础,并结合国内外近几年有关研究报道,对植物体细胞胚发生中的超微结构和ATP酶活性时空分布动态及内源激素的变化和作用进行专题评述。⑴ 超微结构的变化：当植物体细胞一旦转化为胚性细胞后,各种细胞器相继增加,不仅丰富而且活跃,特别是线粒体内嵴发达,有的正处于分裂状态;核糖体聚集成多聚核糖体;质体中含大量淀粉粒,接着出现高尔基体等。早期胚性细胞与周围细胞还存在胞间连丝,随着胚性细胞壁的加厚,胞间连丝也随之消失。⑵ ATP酶时空分布动态：早期的胚性细胞中ATP酶反应产物主要沉积于质膜和液泡膜上,后期ATP酶活性转入细胞内,液泡和细胞核中,而且在胚性细胞壁加厚处有活跃的ATP酶活性反应,并证明ATP酶活性是在胚性细胞发生过程中形成的。⑶ 内源激素的变化与作用：在体细胞胚诱导过程中内源激素起着关键性作用,内源生长素含量的提高为胚性细胞的诱导奠定了基础,细胞分裂素含量的增加可促进胚性细胞的分裂和增殖,ABA不仅提高了体细胞胚的诱导频率,而且促进了体细胞胚的正常发育。     

枸杞体细胞胚发生过程中Ag^＋对痕量金属离子吸收的影响

We used callus of medical plant, Ningxia Lycium barbarum. L as material to induce somatic embryo genesis, and used multitracer technique and gamma-ray energy spectrum analytical method to study different concentration of AgNO3 on some absorption of trace metal ions during the somatic embryogenesis of Lycium barbarum. L. The results show that (1) when the concentration of AgNO3 is less then 50 mg/L, with the increase of AgNO3 concentration, the absorption rate of some metal ions is increasing, but when the concentration is excess of such concentration, the effects on the absorption rate are different. Ag+ has the effect of coordination, resistance or competition on the absorption of metal ions. (2) AgNO3 in suitable concentration will promote cell differentiation and somatic embryogenesis. When the concentration of AgNO3 is less then 50 mg/L, along with the increase of the concentration, the frequency of somatic embryogenesis is increased, and Ag+ has the promotion on the somatic embryogenesis of Lycium barbarum. L. While the concentration is up to 50 mg/L, it will mostly raise somatic embryogenesis in calli, the amount of callus is about 3 times as much as that of contrast group (in which AgNO3 is not added). When excess of this concentration point, Ag+ has toxic effect, and the somatic embryogenesis is inhibited remarkably.     

植物体细胞胚发生中ATP酶活性时空分布动态与内源激素的变化

本文以我们的研究结果为基础,并结合国内外近几年有关研究报道,对植物体细胞胚发生中的超策结构和ATP酶活性时空分布动脉及内源激素的变化和作用进行专题评述。（1）超微结构的变化：当植物体细胞一量转化为胚性细胞后,各种细胞器相继增加,不仅丰富而且活跃,特别是线粒体内发达,有的正处于分裂状态;核糖体聚集成多聚核糖体;质体中含大量淀粉粒,接着出现高尔基体等。早期胚性细胞与周围细胞还存在胞间连丝,随着胚性细胞壁的加厚,胞间连丝也随之消失。（2）ATP酶时空分布动态：早期的胚性细胞中ATP酶反应产物主要沉积于质和液泡上,后期ATP酶活性转入细胞内,液泡和细胞核中,而且在胚性细胞壁加厚处有活跃的A5P酶活性反应,并证明ATP酶活性是在胚性细胞发生过程中形成的。（3）内源激素的变化与作用：在体细胞胚诱导过程中内源激素起着关键性作用,内源生长素含量的提高为胚性细胞的诱导奠定了基础,细胞分裂素含量的增加可促进胚性细胞的分裂和增殖,ABA不仅提高了体细胞胚的诱导频率,而且促进了体细胞胚的正常发育。