雌先熟植物茄参（茄科）的繁育系统

对分布于云南西北部的茄参（Mandragoraca caulescens）的繁育系统进行了研究。茄参的花期为5月底到6月初,单花持续时间为（9．9±2．8）d,其性表达方式为雌性先熟。有三种昆虫拜访茄参的花,白背熊蜂蜂王是最有效的传粉昆虫,但其访花频率很低;苍蝇和蚂蚁的访花频率较高,但苍蝇传粉效率十分有限;蚂蚁是窃蜜者。授粉实验证明茄参具有部分自交亲和能力,但由于雌性先熟,不具备主动自交能力。人工添加异交花粉显著提高了结实率和结籽数,证明茄参存在花粉限制。茄科的大部分植物是严格自交不亲和的,但茄参族的茄参是自交部分亲和,这和茄科天仙子族的部分成员类似。我们认为这两个独立起源于新世界向欧亚大陆扩散事件的族,各自从自交不亲和向自交亲和转变可能与高山地区恶劣的自然条件有关,这种繁育系统的进化模式是否具有普遍性值得进一步研究。     

Q20L及G247D定点突变对葡萄糖异构酶酶活和最适pH的改善

用双引物法对GI基因进行体外定点突变,构建了突变体Q20L和G247D。含突变基因的重组表达质粒pTKD-GIQ20L及pTKDGIG247D在E.coli K38菌株中表达。纯化的突变酶与野生型酶相比：(1) GIQ20L的最适反应温度下降5℃,热稳定性为野生型酶的78%,对底物的亲和性增强;(2) GIG247D的酶活提高约33%,最适pH下降0.6个单位,但热稳定性降低。初步分析认为,Gln 20位于α0～α1螺旋之间,其亲水侧链被Leu的疏水侧链取代后,分子表面增强的疏水作用,反而不利于蛋白质的稳定,使GIQ20L的热稳定性降低。Gly247是酶活性中心β折叠(242～247aa)的最后一个残基。引入电负性极强的Asp后,可能改变分子的静电场分布,影响了活性部位的电荷传递过程,使GIG247D酶活提高。引入的电荷,可能改变活性中心可解离基团的pKa,使其最适pH下降。另外Asp247的侧链在周围空间结构中显得过于拥挤,易与其他侧链产生排斥,由此影响到β-折叠的稳定性,接近亚基结合面的Asp247,可能进一步影响到亚基间相互作用的稳定性,最终导致酶热稳定性的降低。GI酶活和最适pH的改善更利于工业生产。     

褪黑激素的研究进展

褪黑激素是一种在多个物种的多个组织中广泛存在并具有重要生理作用的激素。本文拟就褪黑激素在体内的分布,褪黑激素受体的分子结构、药理学特性、生物功能及调控模式作一简述。     

水稻广亲和性遗传的主基因一多基因混合模型分析

籼、粳亚种间的F1一般表现为半不育,这限制了籼、粳杂种优势的利用。广亲和基因的发现及其遗传研究有助于揭示这种半不育现象的遗传本质,使克服籼、粳亚种间F1的半不育成为可能。本研究采用主基因－多基因混合遗传模型,分析了籼、粳杂交组合3037/02428的P1、P2、F1、B1、B2和F2六世代材料。研究结果显示：广亲和性的遗传除受单个主基因控制外还受多基因的影响。在利用广亲和基因克服亚种间的半不育性时不仅要考虑主基因对育性的作用,也不能忽视多基因对育性的影响。     

基于RNA-seq技术对乌头属铁棒锤中自交不亲和S基因的挖掘与分析

以毛茛科乌头属铁棒锤 (Aconitum pendulum N. Busch)2个品系‘蓝花铁棒锤’(‘WSYB1’)和‘黄花铁棒锤’(‘WSYY1’)为材料, 对其进行转录组测序(RNA-seq), 采用生物信息学方法鉴定其中可能存在的花柱S基因(self-incompatibility gene)和花粉S基因, 并...     

植物分类学中的繁殖生物学问题

繁殖生物学的知识有助于对分类学上复杂性问题的理解,从而大大地有利于我们作出明智的分类估价,但它不一定为我们提供解决问题的钥匙。异体受精增加群体的杂合性和变异性。互交繁育的程度限定了表型变异的式样;互交繁育受阻往往造成分类群表型上的间断。异形不亲和性系统(如花柱异长、雌雄异株等等)给分类学家提供可鉴别的形态差异来划分密切近缘的分类群,但也有由此而造成分类实践上混乱的情况。自体受精增加群体的纯合性;相继世代持续的自体受精使群体变成纯系或同形小种。但对自体受精植物的分类处理并不存在既定的原则,而现在大多数学者不支持把每一个纯系或小种(或约当种)都定为种的做法仅仅反映了当前分类学的时流。但普遍认为,对自体受精类群的分类处理应不同于异体受精类群。无融合生殖是自体受精的一种极端的形式,包括营养生殖和无融合结籽(包括不定胚生殖、无孢子生殖、双倍孢子生殖、假受精)两大类。在任何情况下,胚总是完全由母体组织形成,因此后代在遗传上与它的母体完全相同。由于许多无融合类群都是兼性的,即既能产生无性的种子,又能产生受精的种子,而且又常与杂交和多倍化密切相关,因此具有特别复杂的变异式样。这三套过程同时存在的类群,称为无融合种综,分类学上称为“困难属”,种的划     

不同砧木阔瓣含笑嫁接苗生长生理及亲和性评价

以白玉兰、紫玉兰、乐昌含笑、深山含笑作砧木的阔瓣含笑嫁接苗为材料,通过对嫁接苗生长特性的观测和生理生化指标的动态测定,运用主成分分析和隶属函数法计算亲和性综合指数,评价阔瓣含笑与4种砧木的苗期亲和性。结果表明:以深山含笑和紫玉兰作砧木的嫁接成活率较高(分别为88.33%、83.33%),白玉兰次之(为75%),乐昌含笑较低(为63.3%);砧木对嫁接苗的苗高有较大影响,以深山含笑和紫玉兰的苗高最高,白玉兰次之,乐昌含笑最矮;砧木对嫁接苗叶片数的影响表现为初期存在一定差异,生长后期差异逐渐缩小。在嫁接苗生长过程中,4种砧木嫁接苗的叶绿素含量均呈双峰型变化,类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量、POD活性表现出先上升后下降的趋势,可溶性糖含量总体表现为先下降后上升的趋势。在4种砧木的嫁接苗中,深山含笑、紫玉兰和白玉兰的各项生理指标都相近,而乐昌含笑整个生长期都低于其它3种嫁接苗。从亲和性综合指数来看,深山含笑的亲和性指数最高(为0.518),乐昌含笑的最低(为0.470)。综合分析,认为4种砧木与阔瓣含笑都具有一定的亲和性,其中以深山含笑最好,乐昌含笑最差。     

青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草的合子前生殖隔离

生殖隔离是阻止种间杂交、保持物种完整性和独立性的关键,对生物多样性的产生和维持有重要意义.不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同,因而对物种间隔离机制的研究有助于揭示物种形成和维持机制.对青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草黄帚橐吾和箭叶橐吾的花期物候观察、访花昆虫观察及花粉-柱头亲和性进行研究,分析了2种橐吾多种合子前生殖隔离机制的特点及其在生殖隔离中的作用.结果表明: 黄帚橐吾种群花期比箭叶橐吾早20 d左右,虽然盛花期存在差异,但是2种群花期存在10 d左右的重叠期,并且在重叠期内2种橐吾花粉和柱头均具有活性.2种橐吾共享传粉昆虫,为泛化传粉模式,并且传粉者对2种植物的访花行为相似,存在2种植物间交叉访问.尽管2种橐吾花期不存在完全的时间隔离,也不存在完全的传粉者隔离,但2种橐吾柱头对异源花粉的亲和性差,表现为柱头对异源花粉有明显的排斥反应,异源花粉管在柱头上的生长过程明显受阻.这种花粉-柱头排异形式很有可能是2种橐吾属植物重要的合子前隔离机制,从而避免了种间的自然杂交,更好地维持了自然种群的多样性和遗传结构的稳定性.     

多花刺槐花粉与柱头形态及授粉亲和性研究

运用扫描电子显微镜对多花刺槐不同发育时期的花粉与柱头形态进行观察分析;采用人工控制授粉方法,将多花刺槐花粉分别与异株多花刺槐和刺槐优良无性系(‘鲁刺152’)授粉,并用苯胺蓝试剂染色法观察多花刺槐花粉管的萌发过程,分析其授粉亲和性,以探究多花刺槐自然结实率低的原因,为多花刺槐杂交育种提供理论依据。结果表明:(1)多花刺槐花粉粒大小平均为32.08μm×19.55μm(极轴长×赤道轴长),形状为长椭球形、略方,具3个萌发沟,花粉粒大小在开花当时(花朵旗瓣微微张开,花药开始散粉)达到最大(33.71μm×20.11μm),且形状饱满,此时为采粉的最佳时间。(2)柱头表面具粘液和凸起,开花前12h可授性最好,开花后48h柱头开始分解,可授性已很差;柱头的可授期从开花前24h至开花后24h,约为3d。(3)多花刺槐花粉在异株多花刺槐和‘鲁刺152’为母本的植株上均可萌发,并伸长至子房,但在前者的柱头上萌发较晚,伸长速度较慢,说明它们之间均具有亲和性,但与异株多花刺槐的亲和性较差。     

杜鹃花属植物种间杂交向性研究

为探讨杜鹃花属植物种间杂交的向性特征,依据该属5亚属、3组、12亚组、32种、33对正反交组合与自交性质清楚的186个杂交组合,对有关向性问题进行了初步研究。结果表明:(1)杜鹃花属植物种间杂交由双向可育→单向不育→双向不育的比率变化与其亲本的系统位置由原始→进化以及双亲间的亲缘关系由密切→疏远同向;原始的常绿杜鹃亚属(Subgen. Hymenanthes)内种间比较进化的杜鹃亚属(Subgen. Rhododendron)内易于杂交,而该两亚属之间却存在密切的亲缘关系,因此其亚属间杂交的可育比率也高于其他亚属间杂交。(2)在进化维度上,该属植物的种间杂交单向不育通常无固定的亲本搭配方向,但常绿杜鹃亚属内(Intra-Subgen. Hymenanthes,Intra-HY)、杜鹃亚属内(Intra-Subgen. Rhododendron,IntraRH)和映山红亚属×羊踯躅亚属(Subgen. Tsutsus×Subgen. Pentanthera)间的杂交搭配,有一定的倾向性。(3)种间杂交可育性与自交特性不同的亲本搭配方式相关,可育性大小的总倾向是SC×SCSI×SC≥SC×SISI×SI,其生殖进化方向是从自交亲和(SC)到自交不亲和(SI),并伴随异交生殖隔离的加强。(4)细胞不育和多倍体是引起单向不育的两个重要原因,SI亲本的介入会大幅度地增加种间杂交的不育比率。