楸树等4种梓属树种花粉离体培养条件的研究

为筛选出楸树(Catalpa bungei C. A. Mey. )等4个树种花粉离体培养的适宜条件,以花粉萌发率和花粉管长度为指标,研究了培养时间、培养温度、液体培养基pH值、蔗糖浓度和PEG-4000浓度对2个楸树花粉样品(CB-1和CB-2)及滇楸[C. fargesii Bur. f. duclouxii (Dode) Gilmour]、黄金树[C. speciosa (Warder ex Barney)Engelmann]和梓树(C. ovata G. Don)花粉离体萌发的影响.实验结果显示,不同培养时间对楸树的花粉萌发率和花粉管长度均有极显著影响,培养至6 h时花粉萌发率最高(91.0%),培养至6～7 h时花粉管长度达到最长,最适培养时间为6 h.培养温度、液体培养基pH值、蔗糖浓度和PEG-4000浓度对4个树种花粉萌发率和花粉管长度均有明显影响.在19 ℃～36 ℃范围内,较低或较高的培养温度均对花粉萌发有一定的抑制作用,适宜各树种花粉离体萌发的培养温度为24 ℃～28 ℃;供试的4个树种花粉适宜在弱酸性环境下萌发和生长,适宜的液体培养基pH值为5.0～5.6;在蔗糖浓度为15～25 g·L-1的液体培养基中,花粉萌发率及花粉管长度均达到最大值;液体培养基中添加不同浓度PEG-4000,在较短的培养时间(3 h)内明显抑制花粉萌发和花粉管生长,但培养时间延长至6 h,添加5～25 g·L-1 PEG-4000对花粉萌发有一定促进作用,适宜的PEG-4000浓度为20 g·L-1.结果表明,不同树种甚至同一树种不同种源适宜的花粉离体培养条件有一定的差异,应根据种类或种源进行适当的调整.     

甘蓝型油菜花粉离体培养

通过对甘蓝型油菜花粉发育阶段和活力的检测确定花粉发育的时期,分离出单核晚期花粉进行离体培养.结果表明,(1)筛选出适合油菜小孢子花粉离体培养的液体培养基为T_1+怀特维生素(White's vitamins)+2%椰子汁+0.5 mol/L麦芽糖,在此培养基上花粉的成熟率可达25.1%,萌发率达6.3%.(2)筛选出适合成熟花粉离体萌发液体培养基为0.6 mol/L麦芽糖+1.6 mmol/L硼酸+2.9 mmol/L硝酸钙+29.6 μmol/L VB_1,在此培养基上,自然成熟花粉的萌发率可达75.2%.将离体培养成熟的花粉培养在萌发培养基,萌发的花粉占成熟花粉的66.3%.     

凯特杏花粉的离体培养及影响因子分析

采用离体培养法,在不同培养基组分含量、pH值、温度及植物生长调节物质的培养条件下,对凯特杏(Prunus armeniacaL.cv Katy)花粉的离体萌发和花粉管生长状况进行观察研究。结果表明:(1)凯特杏花粉离体萌发及花粉管生长的适宜培养基为20%蔗糖 0.04%硼酸 0.01?Cl2,最适pH为6.0,最适温度为20℃,培养20 h后,花粉的萌发率达68.76%,花粉管长度达1 083.53μm。(2)不同植物生长调节物质对花粉萌发和花粉管生长作用不同,赤霉素浓度为5~8 mg/L、矮壮素浓度为10~150 mg/L、多效唑浓度为5~10 mg/L时对凯特杏花粉萌发和花粉管生长都有促进作用,但国光丁酰肼对凯特杏花粉萌发和花粉管生长均有抑制作用。     

培养基组分及培养条件对蜡梅花粉萌发及花粉管生长的影响

采用液体培养法研究不同培养基组分和培养条件对蜡梅花粉萌发和花粉管生长的影响。结果表明:(1)PEG-4000是蜡梅花粉离体培养所必需的培养基成分,当培养基中无PEG-4000时,花粉不能正常萌发。(2)培养基内低浓度蔗糖对花粉萌发和花粉管的生长无显著影响,但随着蔗糖浓度的升高,则对花粉萌发和花粉管生长表现出强烈的抑制作用,且浓度越高,抑制效应越强。(3)培养基内其它组分分别在一定浓度范围(0～250g/L PEG-4000、0～50mg/L硼酸、0～30mg/L硝酸钙)内对花粉萌发及花粉管生长有促进作用,但超过上述高限值时则起抑制作用。(4)培养基内镁和钾的浓度对花粉萌发及花粉管生长影响不显著。研究表明,蜡梅最适花粉液体培养基组分为250g/L PEG-4000+50mg/L H3BO3+30mg/L Ca(NO3)2.4H2O,且在pH 5.5、温度15℃和600lx的光照培养条件下蜡梅花粉萌发和花粉管生长最佳。     

桔梗花粉萌发与花粉管生长研究

以2年生桔梗植株为材料,采用液体培养法研究了培养基种类、PEG、蔗糖、pH以及培养温度、培养时间对桔梗花粉离体萌发生长的影响,结果表明:(1)浓度为100~150 g.L-1的PEG可显著促进桔梗花粉萌发和花粉管的生长;200~250 g.L-1PEG显著促进花粉萌发,但对花粉管生长的作用不显著。(2)100 g.L-1的蔗糖有利于花粉萌发和花粉管生长,高浓度蔗糖(200 g.L-1)有明显抑制作用;(3)桔梗花粉离体萌发和花粉管生长的适宜培养基为ME3+BK+10%蔗糖+150 g.L-1PEG(pH5.8);(4)25~40℃条件下桔梗花粉均可较好萌发,以30℃培养1.5 h为最佳培养条件。     

不同培养条件对黄连木花粉萌发和花粉管生长的影响

以黄连木花粉为试材,采用离体培养法研究了培养基组分和植物生长调节物质对黄连木花粉萌发和花粉管生长的影响.结果表明:花粉萌发和花粉管生长的适宜蔗糖浓度为15%,适宜培养温度为25℃;该培养条件下,花粉萌发率和花粉管长度分别达最大值63.3%和412.1 μm.硼酸、赤霉素(GA3)和吲哚乙酸(IAA)在一定浓度范围内,可以促进黄连木花粉萌发和花粉管生长,浓度过高时起抑制作用;最适宜黄连木花粉萌发和花粉管生长的硼酸浓度、赤霉素(GA3)和吲哚乙酸(IAA)浓度分别为100、50和15 mg/L.     

应用水稻花粉离体萌发体系观察花粉管内微丝分布

采用非固定、DMSO渗透和异硫氰酸标记的鬼笔环肽（FITC—Ph）染色方法,观察水稻花粉离体萌发过程中花粉管内肌动蛋白微丝的形态和分布。结果表明：（1）水稻花粉水合2min后即可萌发,花粉管生长速度在600～1500μm／h之间。（2）水合而未萌发的花粉粒中,大量较短的梭形微丝束构成微丝网络结构,萌发过程中花粉粒内的梭形微丝束松解,部分微丝转移至萌发的花粉管内沿花粉管纵轴呈束状结构;随着花粉管的伸长,微丝束主要分布在花粉管中前端,但在花粉管顶端区域始终未见明显的微丝束。（3）水合后不能正常萌发的花粉粒内肌动蛋白微丝呈弥散不规则分布,在相同萌发时间生长迟缓的花粉管中,微丝束较少,且主要位于花粉管近萌发孔的部位。表明微丝骨架的形态和分布影响水稻花粉管的萌发和生长。     

果梅花粉离体萌发及花粉管生长特性研究

研究了果梅(Prunus mumeSieb.1et Zucc.)花粉在不同培养基组分、花粉不同培养密度和不同温度及培养时间的离体萌发和花粉管生长特性.结果表明:细叶青花粉萌发及花粉管生长最适宜的液体培养基为30mmol/L MES(pH 6.5)缓冲液中含20%蔗糖,0.01%硼酸,20%PEG-4000,0.03?(NO3)2?4H2O,0.02%Mg-SO4?7H2O;萌发率达45.03%,花粉管长度达597.2μm.适宜于果梅花粉萌发和花粉管生长的花粉粒密度为20~80粒/μL.培养温度过高或过低都不利于果梅花粉的萌发和生长,25℃时花粉萌发和花粉管生长最好.细叶青"、月世界"、莺宿"3个品种的平均萌发率为48.6%,平均花粉管长度为762.3μm.果梅花粉在不同培养温度下,萌发及生长不同,在25℃条件下花粉管生长速度最快,集中在0~12 h内,3个品种花粉管平均生长速度为58.5μm/h.     

细胞松弛素B和鬼笔环肽对梨花粉萌发和花粉管生长的影响

以砂梨(Pyrus pyrifoliaNakai)品种今村秋(Imamuraaki)和丰水(Hosui)为材料,分别用光学显微镜和荧光显微镜观察了离体和半活体条件下微丝骨架解聚剂细胞松弛素B(cytochalasin B,CB)和稳定剂鬼笔环肽(phalloidin)对梨花粉萌发和花粉管生长的影响.结果表明:(1)低浓度(10μg/mL)鬼笔环肽能促进花粉萌发和花粉管生长,但高浓度对花粉萌发和花粉管的生长具有抑制作用;CB抑制花粉萌发和花粉管生长,且抑制效应随其浓度的增加而增强.(2)鬼笔环肽处理柱头后进行自花授粉,可明显促进自花花粉萌发和花粉管的生长,而CB处理柱头后异花授粉则抑制异花花粉萌发及其花粉管生长.可见,微丝骨架参与了梨花粉萌发和花粉管生长过程,并参与了梨自交不亲和反应的调节.     

外源Ca^2＋对烟草花粉管生长和生殖核分裂的调节

用细胞学和统计学方法研究了外源Ca~(2 )对烟草(Nicotiana tabacum L.)离体花粉管生长和生殖核分裂的影响。正常培养条件下,花粉管群体内的生殖核分裂率大致呈对数增长,10～18h为其分裂高峰期。所用Ca~(2 )浓度中以10~(-3)mol/L最适于花粉管生长,与之相比,其它浓度随时间延长愈益明显地表现出抑制效应。生殖核分裂则以10~(-2)与10~(-3)mol/L较为适宜,且10~(-2)mol/L可相对提前分裂高峰。在含10~(-3)mol/L Ca~(2 )培养基中培养10h后用不同方法处理,发现高钙抑制花粉管生长,尤以10~(-1)mol/L Ca~(2 )抑制最强烈,导致花粉管顶端壁加厚及生殖核的无丝分裂。而10~(-2)mol/L Ca~(2 )在处理早期(10～12h)促进生殖核分裂。EGTA处理则同时抑制花粉管生长和生殖核分裂。     

睡莲属植物花粉形态研究

为明确睡莲属植物花粉形态特征,研究利用扫描电镜对18种或品种睡莲属植物的花粉形态特征进行观察,并对花粉形态及其种间亲缘关系进行分析,同时利用离体萌发法对睡莲品种‘彼得’的花粉活力进行测定,为睡莲杂交育种亲本的选择提供依据。结果表明:(1)18种或品种睡莲属植物的花粉均为单粒花粉,形态均为近球体或扁球体,其中巨花睡莲花粉粒最大,体积指数为30.3;埃及白睡莲花粉粒最小,体积指数为19.2。(2)花粉外壁纹饰类型繁多,包括网纹状、小颗粒状、瘤状、小柱状、长条状、微波纹起伏状。(3)根据聚类分析可将18种或品种睡莲属植物分为4个类群,其中Nymphaea亚属与Brachyceras亚属间亲缘关系最近。(4)‘彼得’的花粉离体萌发率高,可达95%以上。研究认为,睡莲属植物的花粉形态特征,特别是花粉萌发沟类型、外壁纹饰等特征可作为睡莲属植物种间分类、亚属间以及种间亲缘关系、系统进化规律的关键证据。     

三倍体丹参杂交种的花粉形态研究

三倍体丹参是以二倍体丹参为父本、人工染色体加倍的四倍体白花丹参为母本杂交选育的杂交种。为深入了解三倍体丹参花粉的特性,以及为三倍体种质利用提供孢粉学依据,该文以二倍体丹参为对照,研究了三倍体丹参杂交种花粉的形态变异规律。利用光学显微镜和扫描电镜对二倍体和三倍体丹参的花粉萌发沟、外壁纹饰、花粉粒形状等特征进行了显微和超微形态观察,综合进行了花粉形态差异比较,并对花粉大小和形状数据进行了差异显著性分析和正态检验。结果表明:(1)二倍体丹参为6沟花粉,三倍体花粉萌发沟有6沟和8沟两种类型,沟内疣状颗粒分布不匀,出现畸形萌发沟。(2)二倍体和三倍体花粉外壁均为网状雕纹。二倍体花粉网眼内具多个多边形穿孔,穿孔大; 6沟和8沟两种类型的三倍体花粉网眼无穿孔或仅有几个小穿孔,6沟和8沟花粉的外壁雕纹相同。(3)三倍体花粉的极轴长(P)和赤道宽(E)均值显著小于二倍体花粉,花粉大小呈偏正态分布,P*E的差异系数大于二倍体花粉,且有极值存在。三倍体和二倍体丹参的萌发沟和雕纹存在差异,而花粉形状差异不显著。综上结果表明三倍体丹参花粉在倍性效应和杂合性的双重影响下发生了形态变异,且有多种形态变化。     

无距虾脊兰花粉离体萌发及储藏条件的研究

以天目山野生无距虾脊兰的花粉为材料,采用离体萌发法研究了花粉的储藏性以及不同的培养基组分和培养条件对花粉萌发和花粉管生长的影响,并采用联苯胺-过氧化氢法测定了其柱头的可授性,以筛选无距虾脊兰花粉的培养方法以及储藏条件,为其种质资源保存等研究奠定基础。结果表明:(1)无距虾脊兰最适花粉液体培养基为200g·L-1蔗糖+50mg·L-1 H3BO3+40mg·L-1 Ca(NO3)2·4H2O,并且在pH 5.5~6.0、温度25℃恒温下培养48h,无距虾脊兰花粉萌发率(81.71%)和花粉管生长(247.42μm)最佳。(2)无距虾脊兰花粉在-80℃中低温干燥储藏360d后仍具有48.58%的萌发率。(3)无距虾脊兰的柱头在开花前5d内均具有可授性,花粉块在整个花期内均保持了28.96%~81.71%的生活力,但柱头可授性和花粉活力均随开花后时间的延长显著降低。     

29个蔷薇属植物的孢粉学研究

采用扫描电镜技术对蔷薇属25个种及4个月季品种的花粉形态进行观察分析,探讨单叶亚属及蔷薇亚属中的芹叶组、合柱组、桂味组、月季组及月季品种之间的亲缘关系。研究表明:(1)所有被测样品的花粉都为具三孔沟的N3P4C5型单粒花粉,形状包括近球形、长球形及超长球形,其中大部分都为极轴较长的超长球形,以小檗叶蔷薇(P/E=2.29)最长。(2)在疏花蔷薇、托木尔蔷薇以及重瓣黄刺玫中发现有花粉二型现象。(3)被测样品外壁纹饰主要包括条纹、孔穴-条纹及近孔网纹3类,条纹类型主要出现在芹叶组中,而孔穴-条纹类型则为蔷薇属植物较普遍的纹饰。(4)聚类分析表明,小檗叶蔷薇与其它种亲缘较远,被测月季品种与月季组关系较近,芹叶组与合柱组关系较近,桂味组中的弯刺蔷薇与其他蔷薇的纹饰有明显区别,被单独分开。     

扇脉杓兰花粉超微结构及花粉管生长的观察

为明确扇脉杓兰花粉形态结构及雄性生殖特性,利用扫描电镜、透射电镜和荧光显微镜对花粉形态和超微结构及花粉管生长过程进行观察。结果表明:(1)扇脉杓兰单粒花粉长球形,表面光滑无特征纹饰,有少量胶黏物质,一些表面有2个或以上的深凹陷,凹陷内有球形突起的内容物。(2)花粉壁分为由棒状的基柱小单元组成的外壁和纤维素果胶组成的内壁,有覆盖层;生殖细胞近圆形,细胞核大而致密;营养细胞多弧形,核质分散;花粉粒细胞质含有大量的线粒体、质体和小泡等细胞器,淀粉、蛋白质和多糖含量丰富。(3)花粉管萌发后沿子房壁方向伸长,授粉20d花粉管伸长生长并不明显,授粉30d伸长的花粉管中出现大量胼胝质塞,并且伸长方向转为胚珠中间,花粉管逐渐接近胚珠,在授粉后50d基本完成受精作用。研究认为,扇脉杓兰花粉发育正常,不阻碍有性生殖过程。     

鱼腥草花粉母细胞减数分裂特征及其育性研究

为深入了解鱼腥草花粉母细胞的减数分裂特征与花粉育性的关系,该研究采用卡宝品红染色法对2个鱼腥草居群花粉母细胞的减数分裂过程进行观察,并采用氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法、I2-KI染色法、B-K培养基培养法及荧光显微镜观察法来检测鱼腥草花粉的活力及萌发率。结果发现:(1)鱼腥草减数分裂的进程与花序大小、花药颜色、花药长度均有密切的关系。(2)2个居群的鱼腥草中花粉母细胞减数分裂过程正常占88.2%,有11.8%的花粉母细胞减数分裂异常。(3)减数分裂异常表现在减数分裂过程中出现微核、落后染色体、染色体桥、不均等分离、多分体等现象,并发现在二分体阶段及单核花粉发育过程中存在细胞融合。(4)2个居群的鱼腥草花粉活力均不超过1.5%,花粉几乎不萌发。研究认为,鱼腥草花粉育性低的主要原因是单核花粉的发育过程异常,而非鱼腥草花粉母细胞减数分裂异常所致。     

宁夏枸杞的花粉呈现式样及交配系统研究北大核心CSCD

被子植物的花回馈、雌雄蕊时空分离特征和花粉呈现式样等花部特征及传粉者效率会影响雄性适合度和有性繁殖过程。宁夏枸杞(Lycium barbarum)是中国宁夏、新疆、内蒙等干旱和半干旱地区分布的特有种。该研究对新疆喀什地区宁夏枸杞自然种群的花部综合征、花粉呈现式样、花回馈、传粉者行为与交配方式的关系进行观察及统计分析,以探讨其花粉逐步呈现的适应性及其在提高雌雄繁殖过程中的意义。结果表明:(1)宁夏枸杞的单花寿命为(4.07±0.15) d,而雄性持续时间(0.07±0.01 d)比雌性持续时间短(4±0.01 d);花寿命内雌蕊长度比雄蕊长,属柱头探出式异位类型;花粉呈现式样为不完全逐步呈现。(2)花寿命不同阶段花回馈间存在显著差异。(3)意大利蜜蜂(Apis mellifera)、熊蜂(Bombus sp.)、食蚜蝇(Syrphidae sp.)是宁夏枸杞在自然居群的主要访花者,其中熊蜂和食蚜蝇是主要传粉者,但传粉者效率低,属于高移出低沉积类型。(4)宁夏枸杞的花粉胚珠比(2 448.11±448.32)及授粉实验结果均表现出兼性异交特征;自发自交及人工自花授粉花的座果率及结籽率很低,属于自交不亲和类型;自然传粉花的座果率及结籽率比人工去雄异花低,存在其较高的花粉限制(40.71%)。研究发现,宁夏枸杞花部综合征表现出雌雄异位和花粉不完全逐步呈现式样,这是避免雌雄功能及雄蕊各花药间的干扰、减少花粉同步移出及保障其雄性适合度的有效途径,但自然居群的传粉者种类限制、传粉效率低以及自交不亲性是导致宁夏枸杞花粉限制及降低雌性繁殖成功的主要原因。     

油菜花粉发育相关基因RALFbn的克隆与表达分析

根据美国NCBI数据库中快速碱化因子(RALF)类基因序列的已知信息,克隆了油菜的快速碱化因子基因RALFbn,对其核酸序列及预测蛋白进行了生物信息学分析,并在油菜多种组织内观测其表达情况.结果表明:(1)经克隆获得油菜RALFbn基因的cDNA序列全长为510 bp,无内含子,编码79个氨基酸.(2)生物信息学分析发现,油菜RALFbn蛋白具有RALF类蛋白保守的“YIXY”区和4个保守的半胱氨酸残基,并且含有N豆蔻酰化位点、酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、和酪氨酸激酶磷酸化位点等多个生物活性位点,说明该蛋白在油菜中潜在的生理调节能力较为活跃.(3) RT-PCR检测RALFbn基因在油菜生殖器官中的表达结果发现,RALFbn主要在油菜雄蕊中表达,而在雌蕊、花瓣和萼片中没有表达.提示RALFbn基因极可能与油菜雄蕊中花粉的发育相关.     

毛竹花粉的形态及双受精过程研究

由于实验的材料、条件和技术的限制,关于竹类花粉形态、花粉管生长过程的研究十分少见。毛竹( Phyllostachys edulis)属于禾本科( Poaceae/Gramineae)竹亚科( Bambusoideae)植物,在我国广泛分布,具有重要的经济、生态和文化价值。由于其独特的生殖生物学特性,即开花周期长、结籽率低,所以对其开花材料的获取十分困难。该研究在其独特的开花特性基础上,结合野外实地观察,利用显微镜、环境扫描电镜、荧光显微镜等,对毛竹的花粉形态、结构以及花粉管的萌发与生长动态进行了首次报道。结果表明：(1)毛竹花粉近球形,平均直径为61.00μm,属于大型孢子。(2)毛竹成熟花粉落到雌蕊柱头上后,经过花粉与柱头的成功识别,开始萌发,并形成花粉管;随着花粉管的逐渐伸长生长,依次经过柱头和花柱,到达子房;约120 min后到达珠孔处,进入胚珠和胚囊,完成双受精作用。通过对毛竹花粉形态结构和花粉管生长至受精过程的动态观察,为毛竹花粉可授性、花粉生理、生化研究提供了实验技术准备。该研究结果完善和丰富了毛竹乃至整个禾本科植物在生殖生物学方面的研究内容。     

中国葱属Daghestanica组植物的花粉和种子微形态学研究及其分类学意义

该研究采用光学显微镜和扫描电镜,对中国葱属Daghestanica(Tscholok.)N.Friesen组6种植物的花粉与种子微形态特征进行观察和对比分析,以揭示该组植物花粉及种子微形态特征的系统分类学意义,为Daghestanica组植物物种间的分类学鉴定提供理论依据。结果显示:(1)中国葱属Daghestanica组植物花粉形态为长球形,赤道面观为椭圆形,极面观为圆形,左右对称,花粉大小为(17.84~29.84)μm×(12.23~19.18)μm,花粉外壁纹饰为皱缩网纹纹饰;花粉外壁穿孔在Daghestanica组6种植物之间具有差异性特征。(2)野黄韭的花粉较大,极轴明显长于其余种,金头韭极轴长度最小。(3)中国葱属Daghestanica组植物种子卵形,种皮表面纹饰为梯形;种皮细胞多边形,排列相对疏松,表面具疣突,垂周壁是弧线和直线混合型。(4)种皮细胞的形态、排列以及次级纹饰等在各物种间存在一定差异。研究表明,中国葱属Daghestanica组花粉和种子微形态学特征可作为该组植物系统分类鉴定的依据。