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     

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,称为Ｓ－核酸酶（Ｓ－ＲＮａｓｅ）。自交不亲和反应与Ｓ－核酸酶引起的花粉管ＲＮＡ降解有关,并且可能通过花粉管特异性地摄入Ｓ－核酸酶或者花粉管内存在的特异性的核酸酶抑制剂的作用,达到对自交花粉生长的抑制。另外,从配子体型自交不亲和的罂粟中,分离到了与芸台属和茄科不同的雌蕊Ｓ基因,其作用机理可能与Ｃａ＋＋参与的信号传递有关。     

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。     

基于S-核酸酶的自交不亲和性的分子机制

自交不亲和性是一种广泛存在于显花植物中的种内生殖障碍,可以抑制近亲繁殖而促进异交。其中,以茄科、玄参科和蔷薇科为代表的配子体自交不亲和性是最常见的类型。这类自交不亲和性是由单一的多态性S-位点所控制。目前的研究发现这一位点至少包含两个自交不亲和反应特异性决定因子：花柱中的S-核酸酶和花粉中的SLF（S-Locus F-box）蛋白。该文将主要介绍并讨论基于S-核酸酶的自交不亲和性分子机制的研究进展。     

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.     

雌蕊胞外基质在花粉管生长中的作用

雌蕊胞外基质对雌蕊与花粉的识别以及花粉管的定向生长有着重要的作用,是近年来植物生殖生物学的研究热点之一。与花粉萌发和花粉管生长相关的雌蕊胞外基质种类主要包括阿拉伯半乳糖蛋白、类伸展素糖蛋白、富含脯氨酸糖蛋白、钙调素、S-糖蛋白、果胶以及子房的特异性物质等。本文着重介绍这些雌蕊胞外基质的生理功能及其研究进展。     

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。     

文冠果XsSCL6基因的克隆及表达分析

GRAS家族HAM亚家族（Scarecrow-like 6，SCL6）是一类植物特有的转录因子，在植物生长发育中具有关键作用。文冠果（Xanthoceras sorbifolium Bunge）是我国特有的重要林木能源植物，雄花的雌蕊败育是造成产量低的主要原因。为解析XsSCL6基因在文冠果（Xanthoceras sorbifolium Bunge）雌蕊发育中的调控作用，采用RT-PCR方法克隆文冠果4个XsSCL6同源基因，并对关键XsSCL6a蛋白进行亚细胞定位；对XsSCL6基因进行生物信息学分析，利用qRT-PCR分析XsSCL6基因在文冠果雌蕊败育过程中的表达模式。结果表明：（1）获得文冠果XsSCL6a、XsSCL6b、XsSCL6c和XsSCL6d基因ORF全长，分别编码751、669、717和717个氨基酸，均属于亲水不稳定蛋白。（2）文冠果XsSCL6蛋白主要由无规则卷曲和α-螺旋构成，定位于细胞核。（3）XsSCL6a、XsSCL6c和XsSCL6d均包含GRAS保守结构域， 文冠果XsSCL6蛋白和克莱门柚及甜橙的亲缘关系最近。（4）文冠果XsSCL6基因启动子中包含多种激素响应元件、植物发育相关元件。（5）qRT-PCR结果显示XsSCL6基因各个时期在雄花中的表达量显著高于雌花，表达量的趋势和转录组FPKM值一致。（6）xso-miR171和XsSCL6基因均存在裂解方式的靶向关系，TPM值和FPKM值为负相关关系。XsSCL6基因可能受到xso-miR171调控，共同参与文冠果雌蕊发育过程，对文冠果花发育具有重要作用。本研究为今后研究进一步文冠果中XsSCL6基因的功能和雌蕊败育机制提供了参考，为采用分子育种方法提高种子产量提供了理论依据。     

胭脂花及小报春钙调素类似蛋白基因CML19的克隆与表达分析

CML是一类重要的Ca~(2+)响应蛋白,为了研究CML蛋白对报春花自交不亲和性的影响,该研究从胭脂花和小报春转录组数据中分别筛选出PmCML19和PfCML19基因,并对这2个基因进行全长克隆、生物信息学分析以及基因亚细胞定位和表达模式分析。结果发现:(1)PmCML19和PfCML19基因全长均为435 bp,所编码蛋白的氨基酸相似度达80.56%,均为酸性亲水性蛋白,包含4个EF手性结构;同源分析表明, PmCML19和PfCML19的亲缘关系与中华猕猴桃AcCML19最近,而拟南芥家族中的AtCML40与这2个蛋白的氨基酸序列相似度分别为44%和46%。(2)亚细胞定位结果表明,PmCML19和PfCML19基因在细胞核和细胞膜上均表达。(3)实时荧光定量PCR结果表明,PmCML19和PfCML19基因在花药中的表达量均高于雌蕊;在胭脂花和小报春亲和授粉组合的雌蕊中具有较高的表达量,而在不亲和授粉组合的雌蕊中表达量显著降低。研究推测,胭脂花和小报春CML19基因与报春花的自交不亲和性密切相关,为进一步研究异型自交不亲和遗传机制提供了新思路。     

基于S- 核酸酶的自交不亲和性的分子机制

自交不亲和性是一种广泛存在于显花植物中的种内生殖障碍, 可以抑制近亲繁殖而促进异交。其中, 以茄科、玄参科和蔷薇科为代表的配子体自交不亲和性是最常见的类型。这类自交不亲和性是由单一的多态性S-位点所控制。目前的研究发现这一位点至少包含两个自交不亲和反应特异性决定因子: 花柱中的S-核酸酶和花粉中的SLF(S-Locus F-box)蛋白。该文将主要介绍并讨论基于S-核酸酶的自交不亲和性分子机制的研究进展。