罗汉果花芽分化过程中形态及其激素水平变化特征

采用石蜡切片和酶联免疫法(ELISA)对罗汉果雄性、雌性、两性花芽分化过程的形态和激素水平变化进行观测,为罗汉果开花调控和品种选育提供科学依据。结果表明:(1)罗汉果雄性、雌性、两性花的花芽分化过程均可分为花芽未分化期、花芽分化初期、花序分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期7个阶段。雄蕊原基分化期前,3种花芽分化过程无明显差异,各时期形态特征均依次为:茎端呈圆锥状(花芽未分化期)→茎端经半球形变成扁平状(花芽分化初期)→距茎端5~7节位处分化出穗状花序(花序分化期)→小花原基周围形成5个萼片原基(萼片原基分化期)→萼片原基内侧形成5个花瓣原基(花瓣原基分化期)。雄蕊和雌蕊原基分化期,3种花芽分化过程存在明显差异,雄蕊原基内侧出现雌蕊原基后,雄花芽雄蕊原基继续发育成雄蕊,雌蕊原基停滞生长,退为一个小突起;雌花芽雌蕊原基继续发育成雌蕊,雄蕊原基生长缓慢,退化为小花丝;两性花芽雌蕊和雄蕊原基均继续发育,形成外观正常的雌蕊和雄蕊。(2)内源激素脱落酸(ABA)、赤霉素(GAs)和玉米素核苷(ZR)含量在3种花芽分化过程中变化规律相似,即ABA含量在花芽生理分化期降低,花芽形态分化期升高,而GAs和ZR含量则基本保持不变;吲哚乙酸(IAA)含量在3种花芽分化过程中变化存在明显差异,雌花芽IAA含量在花芽生理分化期升高,花芽形态分化期逐渐降低,而雄性和两性花芽的IAA含量则基本保持不变。ABA/GAs、ABA/IAA、ZR/IAA和ZR/GAs激素含量比值在3种花芽分化过程中变化规律相似,ABA/GAs在花芽生理分化期降低,花芽形态分化期升高,而BA/IAA、ZR/IAA和ZR/GAs则基本保持不变。研究认为,罗汉果花芽分化过程经历一个"两性期",高ABA含量和ABA/GAs比值有利于罗汉果花芽分化,IAA可能对罗汉果花性分化具有重要作用。     

栝楼不同性别花芽分化形态解剖特征观察

采用体视显微镜、石蜡切片和树脂切片技术对栝楼(Trichosanthes kirilowii Maxim.)不同性别花芽分化发育时期的外部形态和内部解剖结构进行了观察。结果显示,栝楼花为雌雄异株,仅有雌花、雄花两种性别分化,且雄花的发育速度明显快于雌花的发育速度。栝楼雌雄花芽长0.2 mm左右已完成性别分化;栝楼雄花为单性花,分化过程可分为6个时期,整个发育过程仅见雄蕊原基的分化及生长。栝楼雌花为"两性花",分化过程可分为7个时期,存在雌蕊和雄蕊共同发育阶段,后期雄蕊发育败退。本研究明确了不同性别栝楼花芽发育发生的各个阶段、形态变化特点、外部形态变化特征以及雌雄花芽的分化差异,建立了雌雄花芽内部结构分化与外部形态之间相关性,为栝楼早期幼苗鉴定及性别分化研究提供了一定的参考。     

山鸡椒雄花花芽发育形态解剖特征观察

采用体视显微镜、扫描电镜和石蜡切片技术对山鸡椒（Litsea cubeba（Lour.） Pers.）雄花花芽分化发育的外部形态和内部解剖结构进行了观察研究。结果显示:（1）山鸡椒雄花花芽分化发生可分为5个时期,即未分化期、花序原基分化期、苞片原基分化期、花原基分化期和花器官分化期,其中花器官分化期又可细分为花被原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期;各相邻分化时期存在一定重叠现象;花期从翌年1月上旬至3月下旬。（2）雄花成熟结构中具有独特的雄蕊蜜腺,蜜腺绿色且形态不规则,着生于内轮雄蕊基部,分布于花丝两侧,夹在内外轮雄蕊的花丝之间,与内轮花丝紧密相连。（3）雄蕊花药四室,花药壁发育属于基本型;腺质绒毡层;小孢子母细胞减数分裂过程中胞质分裂属于连续型;成熟花粉为2-细胞花粉粒;成熟花粉粒外壁刺突较多,刺突基部膨大,外壁露出部分粗糙,无薄壁区,有少数小穿孔。（4）山鸡椒雄花中绝大多数雌蕊发育至腹缝线卷合形成子房室时停止,柱头发育不良或者败育,花柱缩短或缺失,不能受精,直到开花结束,即发生退化。本研究明确了山鸡椒雄花花芽发育发生各个阶段时间、形态变化特点及外部形态变化特征,山鸡椒小孢子发生、雄配子体发育至散粉期变化特点和规律以及雄花中退化雌蕊发育的进程,可为山鸡椒优良品种选育、调控花期和提高结实率提供一定的参考。     

金针菇HMG-box转录因子鉴定及一个候选基因的差异表达分析

食用菌的原基形成受到环境因子和内源基因的共同调控,转录因子在其生长发育过程中能够起到关键作用。本研究在已测序金针菇单核菌株L11全基因组中鉴定到29个高速泳动蛋白（high-mobility-group box,HMG-box）转录因子编码基因。基于金针菇双核菌株H1123各发育时期转录组数据,筛选到一个与金针菇原基形成相关的HMG-box转录因子基因Fv-hmg。通过同源比对发现Fv-hmg的DNA序列在6个不同金针菇菌株中十分保守,一致性为98.38%,有92个SNP位点。克隆分析表明,该基因长度为1 517bp,含有一个内含子。该基因编码489个氨基酸残基的蛋白序列,含有一个HMG-box结构域。通过实时荧光定量PCR和转录组测序共同分析表明,该基因在金针菇原基时期的表达量比双核菌丝时期高达4倍以上,具有显著性差异（P<0.01）,由此推测该转录因子参与调控金针菇的原基形成。HMG-box转录因子Fv-Hmg在金针菇原基形成过程中的作用仍需进一步研究。     

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。     

基于高通量转录组测序的草鱼雌雄性腺差异表达基因分析

草鱼雌性个体生长优势明显高于雄性,挖掘精巢和卵巢差异表达的功能基因对草鱼生殖调控具有重要的价值及应用前景。采用Illumina HiSep 2500转录组测序技术分别对12月龄的3尾雌性草鱼和3尾雄性草鱼的性腺组织的mRNA进行测序分析,精巢和卵巢共得到8 363个差异表达基因。与卵巢相比,精巢上调基因6 446个(77%),下调基因1 917个(23%),差异明显。将上述差异基因在Nr、GO和KEGG数据库进行比对,获得48种Go功能注释分类和313条KEGG代谢通路。分析发现,Go功能分类中"绑定"功能富集差异基因的数量最多,占总数的15.8%;KEGG代谢通路中"信号转导"通路富集差异基因的数量最多,占总数的10.2%。结合转录本数据,挑选与草鱼性腺发育相关的关键差异基因Dmrt1、amh、foxl2、cyp19a1a进行分析,研究显示,与卵巢相比,Dmrt1和amh基因在草鱼精巢中极显著高表达(p0.01);与精巢相比,cyp19a1a和foxl2基因在草鱼卵巢中显著高表达(p0.05),与转录组数据分析结论一致,说明Dmrt1和amh基因与早期草鱼精巢发育调控相关,cyp19a1a和foxl2基因与早期草鱼卵巢发育调控相关。本实验为进一步了解草鱼性别基因的调控机理提供数据依据。     

基于转录组分析高温抑制广东虫草原基形成的调控网络

在大型真菌原基形成和子实体发育的过程中,温度是一个极其关键的因素,高温显著影响多种食用菌原基的形成和子实体的品质。广东虫草是中国华南地区特有的虫草类新食品原料,其子实体富含多种活性成分和营养成分,且能够进行较大规模人工栽培。然而,温度对广东虫草原基形成的影响及调控机制尚不清楚。本研究通过不同温度处理不同时间段,发现29℃处理3d抑制了广东虫草原基的形成;对29℃处理3d处理前后的菌丝阶段（CK）和原基阶段（CK-P和HT-P）样品进行转录组测序分析,高温处理后原基阶段的两个组中发现1 682个差异表达基因,其中1 015个上调表达和667个下调表达。在碳水化合物代谢途径中,多个糖酵解和三羧酸循环及葡聚糖和海藻糖合成相关基因在高温处理后呈现下调表达;在原基样品中,多个热激蛋白基因（Hsp10、Hsp23、DnaJ、Hsp70、Hsp90和Hsp98）和转录因子C2H2转录水平显著上调表达。本研究结果基于分子水平揭示了高温影响原基形成过程中能量代谢和相关基因的差异表达,为后续利用广东虫草抗逆相关基因资源培育新品种奠定了重要的基础。     

“兰甜5号”甜瓜花芽发育的研究

本工作观察了“兰甜5号”甜瓜雄花和两性花的发生与发育过程。花萼与花冠下部连合生长形成“花筒”。雄花发育早期分化出五个雄蕊原基,最后形成两大一小的三个雄蕊或一大三小的四个雄蕊,也有少数形成五个雄蕊。两性花中花萼、花冠及雄蕊的发生和发育情况基本上和雄花相似。两性花的中央大部分具有三个心皮原基,形成三心皮一室的下位子房,也有一部分具四个心皮原基,形成四心皮一室下位子房。     

花叶芋(天南星科)的花器官发生

利用扫描电镜首次观察了天南星科花叶芋(Colocasia bicolor) 的花器官发生过程。花叶芋的肉穗花序由无花被的单性花构成, 雌花发生于花序基部, 雄花发生于花序上部, 中性花位于花序中间部位。雄花: 3 或4 个初生雄蕊原基轮状发生, 随后每个初生原基一分为二, 形成6或8个次生原基; 一部分次生原基在其后的发育过程中融合, 形成5 或7 枚雄蕊; 雄花发育过程中未见雌性结构的分化; 花药的分化先于花丝; 雄蕊合生成雄蕊柱。雌花: 合生心皮, 3或4个心皮原基轮状发生, 未见雄性结构的分化。中性花来源于雌雄花序过渡带上, 属于雄蕊原基的滞后发育以及发育成熟过程中的退化; 与彩叶芋属(Caladium)不同, 此过渡区未见畸形两性花。初生雄蕊原基二裂产生次生原基的次生现象在目前天南星科花器官发生中显得比较特殊, 同时初步探讨了次生原基的融合方式。     

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.     

The Exogenous Hormornal Control of the Development of Regenerated Flower Buds in Hyacinthus orientalis

The critical role of exogenous hormone on inducing the initiation of different floral organs in the regenerated flower bud and controlling their numbers was further evidenced. The initiation of the flower buds was first induced from the perianth explants of Hyacinthus orientalis L. cv. White pearl by a combination of 2 mg/L 6-BA and 0.1 mg/L 2,4-D, and then a continuous initiation of over 100 tepals (a flower bud of H. orientalis in situ has only 6 tepals) was successfully controlled by maintenance of such a hormone concentration. However, a change of hormonal concentration (2 mg/L 6-BA and 0-0.000 1 mg/L 2,4-D) caused cessation of continuous initiation of the tepals but gave rise to induction of stamen initiation. Keeping the changed hormone concentrations could successfully control the continuous initiation of over 20 stamens (a flower bud of H. orientalis in situ has only 6 stamens). The experiment showed that the number of identical floral organs in the regenerated flower buds can be controlled by certain defined concentrations of the exogenous hormones, and the amount of the induced identical floral organs has no effect on the differentiation sequence of the different floral organs in the regenerated flower bud. Based on a systematic research on controlling the differentiation of the floral organs from both the perianth explants and the regenerated flower buds by the exogenous hormones in H. orientalis over the past decade, the authors put forward here a new idea on the role of phytohormone in controlling the automatic and sequential differentiation of the different floral organs in flower development. The main points are as follows: 1. the development of flower bud in plant is a process in which all of the floral organs are automatically and sequentially differentiated from the flower meristem. 2. Experiments in vitro showed that the effect of exogenous hormones in controlling the initiation of different floral organs is strictly concentration dependent, i.e., one kind of the floral organ can continuously and repeatedly initiate from the flower meristem as long as it is maintained in that specific concentration of the exogenous hormone which is suitable for the initiation of that particular kind of floral organ. 3. It shows that the flower buds in situ must be automatically able to adjust the endogenous hormonal concentrations just after the completion of the differentiation of one whorl of floral organ to suit the differentiation of the next whorl. Thus, the phytohormone in different concentrations takes after many change-over switches of the organ differentiation and plays a connective and regulatory role between the differentiation of every two whorls of the floral organ. In other words, these change-over switches play the roles of inhibiting the expression of the genes which control the initiation of the floral organs in the first whorl, meanwhile, activating the expression of the genes which control the initiation of the floral organs in the second whorl during the successive initiation of the different floral organs from the flower bud. It results in the automatic and sequential initiation of the various floral organs from the floral meristem.      

Comparative transcript profiling of a male sterile cybrid pummelo and its fertile type revealed altered gene expression related to flower development

Male sterile and seedless characters are highly desired for citrus cultivar improvement. In our breeding program, a male sterile cybrid pummelo, which could be considered as a variant of male fertile pummelo, was produced by protoplast fusion. Herein, ecotopic stamen primordia initiation and development were detected in this male sterile cybrid pummelo. Histological studies revealed that the cybrid showed reduced petal development in size and width, and retarded stamen primordia development. Additionally, disorganized cell proliferation was also detected in stamen-like structures (fused to petals and/or carpel). To gain new insight into the underlying mechanism, we compared, by RNA-Seq analysis, the nuclear gene expression profiles of floral buds of the cybrid with that of fertile pummelo. Gene expression profiles which identified a large number of differentially expressed genes (DEGs) between the two lines were captured at both petal primordia and stamen primordia distinguishable stages. For example, nuclear genes involved in nucleic acid binding and response to hormone synthesis and metabolism, genes required for floral bud identification and expressed in particular floral whorls. Furthermore, in accordance with flower morphology of the cybrid, expression of PISTILLATA (PI) was reduced in stamen-like structures, even though it was restricted to correct floral whorls. Down-regulated expression of APETALA3 (AP3) coincided with that of PI. These finding indicated that, due to their whorl specific effects in flower development, citrus class-B MADS-box genes likely constituted 'perfect targets' for CMS retrograde signaling, and that dysfunctional mitochondria seemed to cause male sterile phenotype in the cybrid pummelo.     

暗期光间断条件下新铁炮百合花芽分化的形态学研究

在暗期光间断条件下采用石蜡切片技术对新铁炮百合花芽分化过程进行了研究.结果表明:新铁炮百合品种花芽或顶芽分化过程可分为营养生长期、花原基或花序原基分化期、花被分化期、雌雄蕊分化期和花序形成期,而对于新铁炮百合品种花器官的发生过程而言只具有前4个时期,而无花序形成期;暗期光间断处理下80％新铁炮百合花序形成所跨度的时间为25 d.研究结果可为新铁炮百合在生产上进行促花管理控制夜间光照天数提供有益参考.     

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。     

穗花牡荆花芽分化过程中形态和生理指标变化

以穗花牡荆为研究材料,通过探究其花芽分化进程和生理特性,为花期调控技术提供成花机理。采用物候期观察和石蜡切片相结合的方法并测定花芽分化过程中相关生理指标,研究花发育过程中的形态和生理变化。结果表明,穗花牡荆花芽分化为一年多次分化型,其进程可划分为七个时期：未分化期、总轴花序原基分化期、初级分轴花序原基分化期、次级分轴花序原基分化期、小花原基分化期、花器官分化前期和花器官分化后期。同一植株不同位置花芽及同一花序中不同单花分化的进程不同,第一季花期后各阶段的花芽分化形态常存在重叠。花芽分化过程中不同时期叶片和花芽的可溶性糖和可溶性蛋白质含量均有上升下降的变化,总体上叶片中营养物质含量高于花芽保证营养供应。花芽分化过程中,IAA、ABA、CTK和GA3整体水平上先升后降有利于花芽分化进行。研究认为,花芽中大量的可溶性糖和蛋白质积累及较高的碳氮比,有利于穗花牡荆花芽形态分化顺利完成。低水平的GA3/ABA和IAA/CTK有利于花序的形成,ABA/CTK和ABA/IAA比值升高促进小花原基和小花萼片原基的分化, GA3/CTK、GA3/ABA和GA3/IAA比值升高促进花瓣原基、雄雌蕊原基发育。     

藤本月季“安吉拉”花芽分化形态结构及内源激素变化研究

以藤本月季“安吉拉”为试验材料,通过石蜡切片、体视显微镜观察及内源激素的测定,研究花芽分化过程的形态结构及内源激素的变化,为花期调控、景观品质的提升及相关育种工作提供基础数据。藤本月季“安吉拉”花芽各部分分化顺序由外向内进行,分为5个时期,共历时30 d,首先是生长锥呈圆锥状突起的形态分化期;扁平生长锥周围出现5个突起,即为萼片原基分化期;萼片原基的内方分化出成轮状的多个花瓣原基,即为花瓣原基分化期;花瓣原基基部从上向下分化出多轮雄蕊原基,即为雄蕊原基分化期;扁平的生长锥顶端突起形成多个雌蕊原基,为雌蕊原基分化期。随花芽分化进程脱落酸(ABA)、细胞分裂素(CTK)浓度变化规律相似,均呈先升高再下降趋势,萼片原基分化期其浓度均显著高于其他时期;生长素(IAA)浓度呈逐渐上升的趋势;赤霉素(GA)浓度呈逐渐下降趋势。随花芽分化进程IAA/GA和IAA/ABA比值呈逐渐上升趋势,CTK/GA和(ABA+CTK)/GA比值在萼片原基分化期显著高于形态分化期。内源激素测定结果表明:ABA、CTK浓度在萼片原基分化期显著升高与花芽分化诱导有关,较低的IAA浓度以及GA浓度的降低有利于藤本月季“安吉拉”的花芽分化;萼片原基分化期CTK/GA和(ABA+CTK)/GA比值升高可能与花芽分化诱导有关,高水平的IAA/ABA和IAA/GA比值可能与花器官原基的进一步发育相关。