毛竹的花药发育研究

竹类植物因有着较长的开花周期,其生殖生物学研究的报道相对较少。该研究采用石蜡切片与野外观察的方法,对毛竹花药的发育以及花药发育与花序的关系进行了研究。结果表明:毛竹的花药壁结构包括4层细胞:表皮细胞、药室内壁细胞、中层细胞和绒毡层细胞。药室内壁和中层都只有一层细胞,而且细胞形状较扁,花药发育后期药室内壁会逐渐降解,而中层则会完全解体消失。花药壁的发育为单子叶型,绒毡层为腺质型,而且只有一层,细胞径向较长,最后也会消失。小孢子母细胞减数分裂时,胞质分裂方式为连续型。形成的小孢子经一次有丝分裂后逐渐形成成熟花粉粒,大多为二细胞型,很少产生三细胞型。此外,还发现毛竹花药的发育与花序形态变化存在着相对应的关系。野外连续观察和切片发现,随着花序形态的不断发育变化,首先花药开始形成并不断分化,药壁备层也逐渐形成;接着小孢子逐渐成熟,备层也慢慢随之解体、消失;最后花药逐渐开裂并开始散粉。该研究结果不仅丰富了毛竹和竹类生殖生物学的研究内容,而且对毛竹种质的研究也具有重要意义。     

孟仁草的花序发育研究

在光学显微镜和扫描电镜下观察了禾本科(Poaceae)虎尾草属(Chloris Sw.)孟仁草(Chloris barbata Sw.)的花序发育过程,以寻找适于虎尾草群(Chloris group)分支分析的发育性状.结果发现了未见于成熟花序的23个发育性状.阐明盂仁草花序的本质是二级长侧枝包围平截的主轴构成指形花序.该类型花序仅见于单子叶植物和少数高度特化的双子叶植物.涉及花序分枝的分子遗传机制研究亟待开展.     

狗牙根花序发育过程的形态学观察

对狗牙根(Cynodon dactylon‘C299’)花序发育过程中的形态学变化进行了观察。结果表明,‘C299’花序的整个发育过程可分为8个阶段,即营养生长期、穗轴发生期、苞叶原基分化期、小穗原基分化期、小穗分化期、小花分化期、颖片和内外稃发育期及花药和柱头形成期。其中,穗轴发生期(直立茎上有6~9片叶)是抑制花序形成和决定种子产量的关键时期。     

融安黄竹小穗和小花的形态发育

运用扫描电镜对融安黄竹Dendrocalamus ronganensis的小穗和小花的发生发育及形态结构进行了研究。其小穗的发育过程是: 小穗原基→第一颖片原基→第二颖片原基→第一朵小花的外稃原基→第一朵小花原基→第二朵小花的外稃原基→第二朵小花原基。小穗为由2个颖片和1-2朵小花组成的假小穗。其小花发育的过程是: 内稃原基→雄蕊原基→雌蕊原基。内稃在发生上由彼此独立的两个突起形成, 随着发育逐渐愈合。观察结果支持内稃是双起源的说法。雄蕊原基近两轮发生。雌蕊原基由小花原基的中央部分直接发育而成。在小花的发育过程中, 未观察到鳞被原基的发生。该种的小花是无花被的, 结构较为简化, 为外稃和内稃包裹的雄蕊和雌蕊组成的结构。与近缘类群做比较, 探讨了小穗和小花在竹亚科中的演化。     

毛竹茎秆纤维发育过程的超微结构观察

利用透射和扫描电镜观察了毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)H.De Lehaie)茎秆纤维发育过程中的超微结构变化.在纤维细胞初生壁形成期,细胞质中线粒体、内质网、高尔基体等细胞器数量有明显的增加,出现大量的由内质网与高尔基体分泌形成的运输小泡,周质微管平行分布于质膜内侧,出现环状片层结构,并在细胞壁与质膜之间出现壁旁体结构.随着次生壁的逐渐形成,细胞质中细胞器逐渐地解体并出现多泡小体;纤维细胞核出现染色质凝聚并边缘化,但在8年生的纤维中可以持续存在;在纤维次生壁形成的整个阶段都存在与周围细胞相联系的胞间连丝和运输小泡;次生壁在前4年加厚明显,以后加厚程度减缓,但可以持续很长一段时间,并随着加厚出现宽窄交替的多层结构.结果表明,线粒体、内质网、高尔基体和壁旁体等细胞器与周质微管一起参与了初生壁和次生壁早期的形成;纤维细胞次生壁的形成过程就是一个漫长的程序性细胞死亡(PCD),而PCD的产物与胞间连丝一起参与了次生壁的形成与加厚;染色质凝聚并边缘化的细胞核与胞间连丝的持续存在,证明毛竹茎秆纤维细胞是一种典型的长寿细胞.     

毛竹茎秆纤维发育过程的超微结构观察

利用透射和扫描电镜观察了毛竹（Phyllostachys edulis (Carr.) H. De Lehaie）茎秆纤维发育过程中的超微结构变化。在纤维细胞初生壁形成期,细胞质中线粒体、内质网、高尔基体等细胞器数量有明显的增加,出现大量的由内质网与高尔基体分泌形成的运输小泡,周质微管平行分布于质膜内侧,出现环状片层结构,并在细胞壁与质膜之间出现壁旁体结构。随着次生壁的逐渐形成,细胞质中细胞器逐渐地解体并出现多泡小体;纤维细胞核出现染色质凝聚并边缘化,但在8 年生的纤维中可以持续存在;在纤维次生壁形成的整个阶段都存在与周围细胞相联系的胞间连丝和运输小泡;次生壁 在前4 年加厚明显,以后加厚程度减缓,但可以持续很长一段时间,并随着加厚出现宽窄交替的多层结构。结果表明,线粒体、内质网、高尔基体和壁旁体等细胞器与周质微管一起参与了初生壁和次生壁早期的形成;纤维细胞次生壁的形成过程就是一个漫长的程序性细胞死亡（PCD）,而PCD 的产物与胞间连丝一起参与了次生壁的形成与加厚;染色质凝聚并边缘化的细胞核与胞间连丝的持续存在,证明毛竹茎秆纤维细胞是一种典型的长寿细胞。     

毛竹茎秆纤维细胞发育过程中ATP酶的超微细胞化学定位研究

采用磷酸铅沉淀技术,对毛竹茎秆纤维细胞发育过程中的ATP酶进行了超微细胞化学定位研究.在初生壁形成时期,大量的ATP酶的活性产物沉积在质膜、质膜内陷、运输小泡、胞间连丝等膜体系以及细胞核和各种细胞器上;在次生壁形成的初期,ATP酶在多泡小体和裂解的液泡膜上出现,凝聚并边缘化的染色质上仍然具有ATP酶活性;随着次生壁的逐渐加厚,在前四年中持续存在具有ATP酶活性的质膜内陷结构,以后消失;而在六年生纤维细胞的质膜、运输小泡、纹孔、胞间连丝和凝聚化的染色质上仍然发现有明显的ATP酶分布,并发现在染色质上ATP酶活性会随着凝聚程度的加深而增强.结果表明,ATP酶在毛竹茎秆纤维细胞壁的整个形成过程中发挥重要作用,而纤维细胞的次生壁形成过程是一个由核基因控制的主动的PCD过程;并证实毛竹茎秆纤维细胞的发育有别于其它木本植物纤维细胞的发育过程,这种纤维细胞是一种典型的长寿细胞.     

水鳖科植物花和花序的形态学及发育的基本式样

通过野外调查 ,结合实体解剖和扫描电镜观察 ,对国产水鳖科植物花和花序的分化式样及花部结构多样性进行了研究 ,并探讨了水鳖科植物的花部发育的基本式样 ,结果表明 ,在花部是三基数的植物中 ,如水筛属 (Blyxa)、水车前属 (Ottelia)等 ,花器官原基以轮状 ,向心发育 ,辐射对称的方式发生 ,后一轮倾向于与前一轮相交替 ;在花部非三基数的植物中 ,如虾子草属 (Nechamandra) ,苦草属 (Vallisneria)等 ,由于部分花器官缺失 ,花器官原基呈不规则发生。     

水稻小穗异常发育调控关键基因的加权共表达网络分析

水稻(Oryza sativa L.)是世界上需求量最大的粮食来源之一,其产量和品质与分蘖和花序结构的发育有关。以往的花序发育研究已经鉴定出大量与水稻营养生长和生殖生长相关的基因,但对花序发育和抽穗期的遗传机制尚未完全了解。本研究利用前期构建的水稻小穗异常发育表型的重组自交系(recombinant inbred lines, RIL),通过转录表达谱分析,探讨穗部异常发育和穗部缺陷(pds1)表型调控的分子机制。通过差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)的筛选,鉴定了可能与pds1表型相关的基因。在6组差异表达基因中,分别鉴定出1 578、 463、 1 295、 687、 397、 175个差异表达基因。本研究通过加权共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA),发现了与pds1表型高度相关的4个基因模块(Module)。通过对模块中所包含的基因进行功能富集分析,发现与花序发育相关的生物学过程。随后在这些模块中鉴定出多个高度相关的关键基因(Hub genes...     

穿龙薯蓣的花序特征研究

花序是影响植物繁殖的关键性状,也在分类学和系统发育研究中起着重要作用。药用植物穿龙薯蓣（Discorea nipponica）的花序类型具有多样型,但目前相关研究资料较少,且常有争议。为明晰穿龙薯蓣的花序类型及特征,本研究以观察测量为主,结合石蜡制片技术,对穿龙薯蓣的花序形态、数量性状及发育过程进行研究。结果表明：穿龙薯蓣雌花形成腋生的穗状花序,具退化雄蕊,具花粉囊,但不产生花粉;雄花序特征与现有资料的描述不尽相同,雄花序生于叶腋或顶生于侧枝,花序主轴为无限花序,侧轴为蝎尾状单歧聚伞花序,整体为形似穗状的混合花序;由于雄株部分侧枝叶片退化,腋生花序向顶逐渐短缩,与顶生花序结合呈圆锥状;雄花序的长度、小花数量、小花密度及花期时间等均高于雌花序。本研究发现,穿龙薯蓣雌雄花序形态与有限花序向无限花序演化过程相符,具原始性,可保证传粉的成功率,增强对环境的适应性。     

毛竹漆酶基因PeLAC的克隆与表达分析

漆酶（LAC）对植物生长发育具有重要作用。本研究以毛竹（Phyllostachys edulis（Carr.） Lehaie）为实验材料,克隆获得毛竹漆酶基因PeLAC的cDNA和基因组序列,长度分别为1692bp和2785bp。该基因包含5个内含子和6个外显子;PeLAC蛋白编码563个氨基酸,推测的分子质量和等电点分别为62.3kD和9.056。系统进化分析表明,PeLAC与其它植物的漆酶具有较高的一致性。经预测PeLAC基因编码序列中含有miR397的靶点,利用RLM-5'RACE技术证明miR397对PeLAC能够准确切割,位点位于靶序列的第10~11位碱基之间。组织特异性分析表明,PeLAC基因在茎中表达丰度最高,根中次之,叶鞘中较少,叶片中几乎未检测到表达;随着笋高度的增加,PeLAC表达丰度上升,生长至15cm时达到最大值,30cm时又有所下降;而miR397的表达与PeLAC相反。本研究同时克隆了PeLAC基因上游启动子序列PeLACp,其包含ABRE、MBS等多种与逆境胁迫相关的响应元件。利用ABA（100μmol/L）和NaCl（400mmol/L）溶液处理可明显诱导PeLAC在毛竹根中表达,而GA₃（100μmol/L）处理则对其表达具有抑制作用。     

毛竹微型颠倒重复序列的鉴定及分子标记开发

MITEs(miniature inverted-repeat transposable elements)又称颠倒重复序列,是缺少转座酶序列的非自主型转座子,在真核生物基因组含量丰富,是基因组多态性形成的重要驱动力之一.该研究利用MITE Tracker软件,在毛竹(Phyllostachys edulis)新版基因...     

毛竹茎秆纤维细胞发育过程中的细胞程序性死亡

利用TUNEL检测、细胞学及细胞化学方法,对毛竹茎秆纤维细胞发育过程中的细胞程序性死亡进行了研究。在次生壁形成的早期,纤维细胞出现染色质凝聚、细胞器膨胀、液泡膜解体和细胞质泡状化等典型的细胞程序性死亡形态学特征;TUNEL检测反应呈阳性,显示此时的纤维细胞核DNA发生了片段化。此时,在纤维细胞裂解的液泡膜、降解的细胞质和凝聚的染色质上具有ATPase活性。纤维细胞质的Ca^2＋水平会随着次生壁的形成而逐渐升高,随后Ca^2＋聚集成块状。在初生壁形成后期,纤维细胞染色质上的酸性磷酸酶（APase）活性增强。随着纤维次生壁的持续增厚,ATPase、酸性磷酸酶和Ca^2＋将在裂解的细胞质和凝聚的染色质上持续存在多年。结果表明,毛竹茎秆纤维细胞的次生壁形成过程是一个主动自溶的细胞程序性死亡过程。初生壁形成后期染色质上酸性磷酸酶活性增强及次生壁形成期胞质Ca^2＋的聚集,与纤维细胞的程序性死亡密切相关。ATPase,Ca^2＋和APase参与了纤维细胞程序性死亡过程中原生质体的降解。     

毛竹对大气臭氧浓度倍增的生理响应

为了给气候变化背景下的竹林培育应对策略提供理论依据,以毛竹 （Phyllostachys edulis） 为材料,运用开顶式气室 （OTCs） 模拟当前环境背景大气O3浓度（NF,40~45nL·L-1）的倍增1倍（TR1,92~106nL·L-1）和倍增2倍（TR2, 142~160nL·L-1）情景,分析叶片光合色素、脂质过氧化及抗氧化酶等生理指标的变化规律。结果表明：大气O3浓度倍增处理90d时,毛竹叶片Chl、Car含量和SOD活性显著降低,叶片相对电导率和可溶性蛋白、MDA、O2-含量及POD活性显著升高。叶片O2-含量与SOD活性、光合色素含量呈极显著负相关,而与叶片相对电导率、POD活性和MDA、可溶性蛋白含量呈显著正相关。研究表明大气O3浓度倍增会导致毛竹叶片老化加快,光合色素降解或合成受阻,膜脂过氧化,膜结构和氧化系统破坏,影响毛竹的正常生长。本文从抗性生理方面揭示了毛竹对大气臭氧胁迫的耐受性,为竹子应对气候变化研究提供了参考。     

毛竹基因组大小测定

毛竹（Phyllostachys edulis）属禾本科（Poaceae）竹亚科（Bambusoideae）刚竹属（Phyllostachys）,是我国分布和栽培面积最大的经济竹种,有着广泛的开发前景。本实验以水稻（Oryza sativa）为内标,用流式细胞仪对水稻和竹子样品的PI发射荧光强度进行测定,通过比较水稻与毛竹样品峰值的倍数关系,计算出毛竹的基因组大小。对24组样品进行重复测试,测得毛竹基因组大小为2075.025±13.08Mb,即2C DNA含量为4.24pg（以1pg DNA=0.978×10^9bp计算）。毛竹基因组大小测定为毛竹基因组文库的建立及其基因组学研究奠定了重要基础。     

广西毛竹种质资源AFLP分析

采用扩增片段长度多态性分子标记方法,对收集于广西的11个种源33份毛竹种质进行了分析.结果表明：5对引物组合用于选择性扩增,共得到198条扩增带,其中多态性带47条(23．74％);11个毛竹种源间的亲缘关系较近,但仍存在着一定的遗传变异,它们之间的遗传距离 D 在0．0006~0．1369之间;UPGMA 聚类分析,可将供试的11个毛竹种源分为4大类,其中昭平种源和南丹种源各为一类,与其它两类较易区分. PCA 分析结果与聚类分析结果相一致;Mantel 检验结果表明毛竹各种源遗传距离与地理距离间相关性显著(r ＝0．5558,P ＝0．0160).说明 AFLP 分子标记能将 11个种源33份毛竹种质区分开,是毛竹种质资源鉴别的有效手段和方法.     

毛竹抗逆锌指蛋白基因cDNA克隆与序列分析

根据水稻抗逆相关锌指蛋白基因的保守区序列设计引物,以毛竹基因组DNA和cDNA为模板,采用PCR方法,成功扩增出1个含有完整阅读框架的cDNA序列,长度为495bp,序列无内含子,共编码164个氨基酸,将其命名为PeZFP基因(GenBank登录号:FJ472953)。氨基酸序列(GenBank登录号:ACL01101)的分析结果表明,PeZFP与其他锌指结构蛋白有较高的同源性,同水稻锌指结构抗逆蛋白OSIAP1序列相似性高达87.7%,且其序列C端具有典型的AN1类型的锌指结构Cx2-4Cx9-12Cx2Cx4Cx2Hx5HxC,在N端具有典型的A20类型锌指蛋白结构,推测此PeZFP为植物抗逆OsIAP1类似基因,在功能上与毛竹抗逆性相关。     

毛竹MYB转录因子PeMYB2的克隆与功能分析

MYB类转录因子在调控逆境应答基因的表达起着重要的作用, 是最大的植物转录因子之一。文章通过同源基因克隆方法和RACE(Rapid-amplification of cDNA ends)技术, 以毛竹幼苗为材料, 获得一个MYB类转录因子, 命名PeMYB2。氨基酸序列分析表明, PeMYB2具有典型的R2R3-MYB特征, N端含有两个串联重复保守结构域, C端含有一个膜蛋白DUF3651; 进化树分析表明, PeMYB2与水稻OsMYB18序列相似性最高, 达到85.98%; 酵母单杂实验表明, PeMYB2具有转录激活功能。将PeMYB2转化拟南芥对其功能进行分析, 获得7株转基因纯合体植株。比较转基因和野生型拟南芥表型发现, PeMYB2的过量表达使转基因拟南芥出现矮化、晚花的现象; 非生物胁迫处理(盐胁迫、干旱胁迫、低温胁迫)结果表明, 转基因拟南芥中PeMYB2的过量表达, 导致转基因植株对盐胁迫和低温胁迫有更高的耐性, 但是对低温胁迫的耐受性没有明显的变化; 进一步通过盐胁迫信号通路相关Marker基因(NXH1、SOS1、RD29A、COR15A)的定量PCR实验验证, 发现PeMYB2对下游这些抗逆基因的表达具有调控作用。上述实验结果表明, 毛竹PeMYB2可参与非生物胁迫调控, 对毛竹盐胁迫和低温胁迫的响应起着重要的作用。     

毛竹"韧皮部结"发育过程中Ca2+-ATP酶的超微定位

用电镜和细胞化学技术对毛竹[Phyllostachys edulis（Carr.）H.De Lehaie]节部“韧皮部结”发育过程中Ca^2＋-ATP酶进行了超微细胞化学定位研究.结果显示：在“韧皮部结”形成期,仅细胞质膜和细胞核上具有很高的Ca^2＋-ATP酶活性;随着“韧皮部结”的发育,发育期细胞质膜上的Ca^2＋-ATP酶活性较形成期有所降低,而细胞核上仍保持较高的Ca^2＋-ATP酶活性,胞间连丝、运输小泡膜上都具有Ca^2＋-ATP酶活性;发育后期,液泡膜及内质网上也开始出现Ca^2＋-ATP酶沉积物;成熟期的“韧皮部结”细胞质膜上的Ca^2＋-ATP酶活性较发育期有所升高,并且在“韧皮部结”成熟的过程中,细胞核、内质网、胞间连丝、质体膜和细胞质降解物上始终都有较高的Ca^2＋-ATP酶活性.实验结果表明“韧皮部结”细胞具有活跃的生理代谢以及频繁的共质体运输和信息交流.