三叶木通大小孢子发生和雌雄配子体发育研究

三叶木通（Akebia trifoliata）属于木通科（Lardizabalaceae）木通属（Akebia）,为雌雄异花,雌雄同株的木质藤本植物,具有药食两用的经济价值。本文运用石蜡切片技术观察了三叶木通的大小孢子发生和雌雄配子体发育过程中胚胎学特征,以期了解三叶木通有性生殖过程,分析该物种自然条件下结实率低的生殖原因,为其后续进行杂交育种和新品种培育提供理论基础。结果表明：三叶木通雄蕊6枚,每枚花药具4个小孢子囊,花药壁完全分化时由外到内依次为1层表皮、1层药室内壁、2~3层中层及1层绒毡层,且绒毡层为分泌型绒毡层。小孢子母细胞减数分裂的胞质分裂为同时型,小孢子四分体为四面体型排列,从四分体分离出来的小孢子经过进一步发育形成2-核成熟花粉细胞。小孢子囊中的小孢子四分体时期存在少量败育现象。雌蕊具1室子房,为侧膜胎座,胚珠横生,多枚,双珠被,厚珠心。大孢子母细胞减数分裂后形成的大孢子四分体呈线型排列,靠珠孔端的3个大孢子退化,合点端的1个大孢子发育成为功能大孢子,经3次连续有丝分裂并进一步发育为七细胞八核的蓼型胚囊。雌花中的雄蕊早期发育正常,但小孢子发育至单核靠边期不在进一步发育,花药壁不开裂。雄花中的心皮早期发生退化,心皮愈合不完全,无胚珠产生。三叶木通大、小孢子发生和雌、雄配子体发育基本正常,不是导致其结实率低的原因,结实率低可能与影响传粉的外部因素有关。     

红花玉兰MwAG基因在花发育不同时期的表达

MwAG基因是调控红花玉兰(Magnolia wufengensis)雌雄蕊发育的关键转录因子。采用半定量RT-PCR、Northern blot杂交和实时荧光定量PCR技术检测了MwAG基因在红花玉兰花芽形态分化几个关键时期表达的组织特异性和表达水平的变化。研究结果表明, MwAG基因仅在红花玉兰雌雄蕊中表达, 而在幼叶、外轮花被和内轮花被中不表达。在花器官形态分化过程中, MwAG基因在雌雄蕊原基分化期和雌雄蕊成熟期均维持在一个较高的水平, 且在雄蕊中的表达波峰早于雌蕊, 这与雌雄蕊形态分化的时间基本吻合; 在花芽分化早期, 相同大小的花芽, 瓣数越多, MwAG基因在雌雄蕊中的表达量越低, 其结果与不同瓣数雌雄蕊分化的时间一致, 即瓣数越多, 雌雄蕊分化越晚。     

红花玉兰MwZFP10基因的克隆及功能分析

该研究选取了湖北五峰地区红花玉兰新品种‘娇红1号’为研究材料,基于实验室前期对红花玉兰转录组测序差异显著表达基因中筛选到的645bp花发育相关的核心片段,采用RACE技术克隆得到1个SUPERMAN类基因MwZFP10(GenBank登录号为MH037314)。生物信息学分析显示,MwZFP10基因全长为1 117bp,开放阅读框726bp,编码241个氨基酸,蛋白分子式为C_(1128)H_(1760)N_(322)O_(383)S_(14),分子量26.4kD,理论等电点4.42,含有一个C2H2型锌指结构域。对比分析发现MwZFP10属于SUPERMAN类锌指蛋白,具有N端的QALGGH和C端富含亮氨酸的L(I)DLXLR(K)L保守结构域。α螺旋(Hh)、延伸链(Ee)和β转角(Bt)构成红花玉兰MwZFP10蛋白的基本结构,蛋白的三级结构具有典型的锌指空间构型。MwZFP10蛋白为亲水性蛋白,可能定位于细胞核中。半定量和实时荧光定量结果显示,MwZFP10在花器官、叶片和苞片中均有表达,且花器官的雌蕊中表达量较高。过表达MwZFP10转基因拟南芥表现为植株矮小且不育,叶片卷缩,花器官发育畸形等特征。研究认为,MwZFP10基因在植物花器官的生长和发育中起重要作用。