海岛棉WUSCHEL基因(GbWUS)的克隆与表达模式分析

[目的]分离海岛棉的WUSCHEL基因(Gb WUS),检测Gb WUS基因在海岛棉体细胞胚发生过程中的表达模式。[方法]利用同源序列法结合RACE技术的策略克隆Gb WUS基因,通过半定量RT-PCR分析Gb WUS基因的表达模式。[结果]获得了全长1 011 bp的Gb WUS基因c DNA序列,包括870bp的开放阅读框(ORF),编码289个氨基酸。与来源于其他物种WUS同源基因的进化树分析表明,Gb WUS与雷蒙德氏棉WUS基因具有98%的同源性,而与其他物种来源的WUS同源基因有明显的种属特异性。Gb WUS基因在海岛棉的胚性愈伤组织中表达,而在非胚性愈伤、球型胚、子叶胚阶段的细胞中不表达。[结论]Gb WUS基因属于WUSCHEL/WOX家族,其mRNA在胚性愈伤组织中特异表达。     

油菜种子发育早期的油体发生与调控

以甘蓝型油菜( Brassica napus L.)品种‘Westar’和‘Topas’为材料,通过超微结构观察和荧光定量PCR技术对油菜胚胎发育早期油体的发生、油体蛋白及脂肪酸合成转录因子基因的表达情况进行分析。结果显示:油体出现在油菜胚胎发育早期,在授粉9 ~ 11 d后(球形胚时期)的胚体和胚柄中均存在直径小于0. 5 μm的油体;荧光定量实验结果表明,除 BnCLO3 的表达量在整个胚胎发育阶段无明显变化外,其他油体蛋白基因 Oleosins 、 Steroleosins 和 BnCLO1 的表达量在心形胚时期就明显增多并持续增长;脂肪酸合成转录因子 BnLEC1 、 BnL1L 、 BnWRI1 和 BnFUS3 在胚胎发育阶段,基因表达规律均呈先上升再下降的趋势,但达到最高值的时间存在差异,其中 BnLEC1 最早, BnL1L 其次, BnWRI1 和 BnFUS3 较晚。研究结果表明甘蓝型油菜在球形胚时期出现油体,其结构蛋白和转录调控因子基因的表达自心形胚开始明显增多。     

大蒜体细胞胚发生过程中内源激素含量及相关基因表达的变化特征

该研究以大蒜品种‘二水早’为材料,采用高效液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS),检测了大蒜体细胞胚发生过程中花序轴(EX)、愈伤组织(CA)、早期胚性愈伤组织(PC)、后期胚性愈伤组织(LC)和球形胚(GE)阶段的5种生长素及其类似物、4种细胞分裂素(CTK)和脱落酸(ABA)含量,结合激素合成和信号转导相关基因表达量的动态变化,探讨3类激素在大蒜体细胞胚发生中的调控作用,为大蒜体细胞胚发生的激素调控提供理论依据,也为进一步研究植物体细胞胚发生的分子机理奠定基础。结果表明:(1)在大蒜体细胞胚发生过程中,生长素及其类似物含量均呈现先升高后降低的变化趋势,且在PC阶段最高而在GE阶段最低;异戊烯基腺嘌呤(IP)、反式玉米素(tZ)和ABA在EX阶段含量最高,其余4个阶段的含量均显著低于EX阶段,而顺式玉米素(cZ)在CA和PC阶段含量较高,在GE阶段含量最低。(2)在PC阶段,IAA合成基因AsYUCCA1和AsTA1以及生长素外运载体基因AsABCB1的表达量升高;在LC阶段,生长素内运载体基因AsAUX1表达量升高,生长素应答基因AsARF1和AsARF2表达量降低,cZ合成基因AsLOG1在CA阶段表达量最高,细胞分裂素运输相关基因AsENT2和信号转导相关基因AsORR-A1、AsORR-A2在PC阶段表达量最高。(3)ABA合成限速酶基因AsNCED1和AsNCED2的表达量在大蒜体细胞胚发生的后4个阶段显著低于EX阶段,ABA信号转导相关基因AsPP2C表达量在PC阶段升高,AsABI1表达量在LC阶段升高,AsPYL1表达量在GE阶段升高。研究认为,在大蒜体细胞胚发生过程中,吲哚-3-甲醛(ICAld)、吲哚-3-丁酸(IBA)和cZ的积累有助于促进大蒜愈伤组织的形成,高水平的生长素及其类似物和低水平的IP、tZ有利于大蒜早期胚性愈伤组织的形成,而低水平的生长素及其类似物、CTK和ABA更利于大蒜球形胚的形成,表明激素合成相关基因可调控内源激素含量的变化,激素信号转导相关基因参与了大蒜体细胞胚的发生。     

不同倍性香石竹杂交受精过程及胚胎发育研究

采用石蜡切片法对以四倍体香石竹品种‘紫蝴蝶’(2n=4x=60)为母本,单瓣中间材料‘NH6’(2n=2x=30)为父本杂交后受精过程及胚胎发育进行研究。结果表明:(1)授粉后17h,花粉管进入助细胞并释放内容物,精核进入极核细胞内,与二极核细胞融合形成初生胚乳核;授粉后1d,精核向卵核方向移动,贴伏于卵核核膜上;授粉后2d,形成合子及游离的胚乳核;随后,胚发育经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷形胚阶段。(2)杂交障碍发生在受精过程及胚胎发育的各个时期,表现为:精子与卵细胞不相融合或精子与二极核不相融合、合子未分裂或初生胚乳核未分裂及胚胎的败育。(3)胚败育虽能发生在原胚、球形胚、棒状形胚、三角形胚、心形胚、鱼雷形胚及子叶形胚阶段,但主要发生在球形胚阶段。     

白Qian体细胞胚胎发生的细胞组织学和淀粉积累动态的研究

以白Ｑｉａｎ的成熟种胚为外植体,诱导体细胞胚胎发生。整体染色封片和组织切片的观察结果表明,白Ｑｉａｎ体细胞胚起源于胚性愈伤组织的单个细胞。胚性细胞经过一次不均等分裂产生两个细胞,即胚细胞和胚柄细胞。然后依次经过胚性胚柄团、球形胚、心形胚及鱼雷形胚阶段,最后发育成具有子叶的成熟胚。通过ＰＡＳ反应研究后发现,在体细胞胚发育过程中,淀粉粒在胚性胚柄团时期开始积累,至心形胚时期达到积累高峰,且淀粉粒的分布     

龙眼体细胞胚胎发生过程中DlWUS的克隆与表达分析

以龙眼‘红核子’LC2悬浮细胞系诱导的胚性愈伤组织为基本材料,按照龙眼体细胞胚胎同步化方法诱导获得龙眼体胚不同阶段材料,并以龙眼体细胞胚胎发生不同阶段混合材料作为试验材料,采用RT-PCR结合RACE技术分离并克隆龙眼中编码同源异型结构域蛋白的转录因子WUSCHEL(简称DlWUS)的cDNA全长及DNA序列,并进行序列分析与表达分析。结果表明:DlWUS的cDNA全长1 110bp,开放阅读框(ORF)858bp,共编码285个氨基酸(GenBank登录号为KM017506),DlWUS的DNA包含2个内含子。序列分析表明,DlWUS是一个不稳定的亲水蛋白,不含信号肽,亚细胞定位于细胞核,具跨膜结构和Homeodomain超级家族的保守结构域以及WUS转录因子家族特有的WUS box和EAR-like结构域,推测该目的基因确实为WUS转录因子。系统进化分析显示,龙眼DlWUS与脐橙WUS归为一个分支,亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析结果表明,在龙眼体细胞胚胎发生整个过程中,DlWUS均有表达,但仅在球形胚时期表达量较高,说明DlWUS可能主要在球形胚阶段发挥作用,并且在一定浓度范围内,外源施加IAA和GA3能够促进DlWUS基因的表达,而外源施加SA则抑制DlWUS基因的表达。     

花楸体细胞胚发生过程中抗氧化酶活性的变化

花楸体细胞胚发生过程中,胚性愈伤组织可溶性蛋白含量高于其他类型的愈伤组织,非胚性愈伤组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均高于其他类型的愈伤组织;SOD、POD活性均在胚性细胞向球形胚转化时下降,球形胚向心形胚发育时下降,心形胚向鱼雷形胚和鱼雷形胚向子叶形胚发育时再升高;CAT活性变化规律与SOD和POD活性变化不同,从胚性细胞到鱼雷形胚的3个发育时间内表现为下降-升高-下降的趋势,鱼雷形胚向子叶胚发育时略有回升。据此认为,SOD酶活性降低似可作为花楸胚性细胞分化以及胚胎早期发育的一个判断指标。     

三七体细胞胚胎发生及人工种子研制

三七为五加科的重要药用植物。以三七的种胚为材料接种于MS 补加2,4-D、IAA、NAA 各1 mg/L的培养基上。接种后约二个月,在MS 补加IAA 或NAA 的培养基上可以产生体细胞胚;在MS 加2,4-D 的培养基上只产生愈伤组织而无器官分化。体细胞胚在MS+IAA 0.5 mg/L+GA_3 1 mg/L 培养基上可发育成小植株。体细胞胚用4%海藻酸钠和2%氯化钙进行人工种皮包埋后,在无菌条件下,人工种子可转换成苗,转换率达89.7%。三七的体细胞胚起源于愈伤组织内或近表层的单个胚性细胞。体细胞胚经球形、心型、鱼雷形及子叶期等诸阶段发育成植株。通过PAS 法染色发现,胚性细胞、球形胚、早心形胚阶段有明显地淀粉积累,淀粉颗粒大而密集;到晚心形胚及子叶期体胚,淀粉颗粒小而少或消失。淀粉消长变化的规律与体细胞胚的发育有着密切的关系。     

陆地棉体细胞胚胎发生过程的cDNA-AFLP分析

以陆地棉标准系TM-1未经诱导的下胚轴、下胚轴经诱导40 d的愈伤组织和胚性愈伤组织为材料,利用cDNA-AFLP差异显示技术对陆地棉体细胞胚胎发生过程中的cDNA差异表达进行了初步分析.经反转录获得3个不同时期的cDNA,利用180对引物组合进行AFLP分析,结果表明,在总共显示的约3 000条谱带中,其中38条为胚性愈伤组织中所特有的差异谱带.对这些差异片段进行克隆、序列测定和同源性分析,其中12个差异片段同已知陆地棉、雷蒙德氏棉和亚洲棉不同发育时期器官的EST序列高度同源,其相似性达到90%以上.结果说明,棉属在形态建成早期（胚胎发育阶段）,其特定器官的相关基因已经表达.     

白杄体细胞胚胎发生的细胞组织学和淀粉积累动态的研究

以白木千（ＰｉｃｅａｍｅｙｅｒｉＲｅｈｄ．ｅｔＷｉｌｓ．）的成熟种胚为外植体,诱导体细胞胚胎发生。整体染色封片和组织切片的观察结果表明,白木千体细胞胚起源于胚性愈伤组织的单个细胞。胚性细胞经过一次不均等分裂产生两个细胞,即胚细胞和胚柄细胞。然后依次经过胚性胚柄团、球形胚、心形胚及鱼雷形胚阶段,最后发育成具有子叶的成熟胚。通过ＰＡＳ反应研究后发现,在体细胞胚发育过程中,淀粉粒在胚性胚柄团时期开始积累,至心形胚时期达到积累高峰,且淀粉粒的分布主要集中于胚柄细胞、分裂旺盛的胚细胞、器官原基及其附近细胞。据此结果推测淀粉的消长与体细胞胚发生的能量供应有关。     

‘范妮’亚麻高频率体细胞胚胎发生及组织学观察

以亚麻品种‘范妮’的子叶和下胚轴为外植体,分别接种在不同组合的植物生长调节剂的MB(MS培养基的无机盐加B5培养基的维生素)培养基上培养,结果所有使用的培养基都能诱导出愈伤组织,但只有在附加了0.5~4.0 mg.L-12,4-D培养基上才能诱导出胚性愈伤组织。在胚性愈伤组织和体胚诱导中,源于下胚轴的材料均比源于子叶的材料所需的2,4-D浓度低。在培养基中,单独使用2,4-D诱导体胚的效果明显好于使用其它植物生长调节剂的组合,源于子叶和下胚轴的体胚诱导数分别达到了224个/g和265个/g。组织学观察发现有大量正常的球形胚、心形胚、鱼雷胚和少量子叶胚,还有少量畸形胚。本文为‘范妮’与其它麻类的体细胞杂交育种、‘范妮’变异无性系的筛选及相关的植物基因工程和细胞工程研究奠定了一定的工作基础。     

栓皮栎体细胞胚胎发生的细胞组织学观察

以栓皮栎未成熟合子胚为外植体,在添加0.25mg/L 2,4-D和0.5mg/L 6-BA的MS培养基上6周可诱导产生2种类型的胚性愈伤组织,一种表面具光泽、白色;另一种表面光滑湿润具光泽,色泽淡黄或无色透明。组织切片表明,胚性愈伤组织的细胞体积小,细胞核大,细胞质浓,细胞排列紧密;非胚性愈伤组织细胞的体积大,细胞核小,细胞质稀薄。胚性细胞团培养在不含激素的培养基上可诱导产生体细胞胚。体细胞胚直接起源于胚性细胞团表皮或近表皮的单细胞,经历与合子胚相似的球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚发育阶段。所有发育时期的体细胞胚的胚轴、子叶均产生次生体胚,它们起源于细胞质较浓的表皮单细胞。     

油菜种子发育早期的油体发生与调控

以甘蓝型油菜（Brassica napus L.）品种‘Westar’和‘Topas’为材料,通过超微结构观察和荧光定量PCR技术对油菜胚胎发育早期油体的发生、油体蛋白及脂肪酸合成转录因子基因的表达情况进行分析。结果显示：油体出现在油菜胚胎发育早期,在授粉9~11 d后（球形胚时期）的胚体和胚柄中均存在直径小于0.5 μm的油体;荧光定量实验结果表明,除BnCLO3的表达量在整个胚胎发育阶段无明显变化外,其他油体蛋白基因Oleosins、Steroleosins和BnCLO1的表达量在心形胚时期就明显增多并持续增长;脂肪酸合成转录因子BnLEC1、BnL1L、BnWRI1和BnFUS3在胚胎发育阶段,基因表达规律均呈先上升再下降的趋势,但达到最高值的时间存在差异,其中BnLEC1最早,BnL1L其次,BnWRI1和BnFUS3较晚。研究结果表明甘蓝型油菜在球形胚时期出现油体,其结构蛋白和转录调控因子基因的表达自心形胚开始明显增多。     

黄山栾树体细胞胚的发生和组织学观察

黄山栾树无菌苗的节间和叶柄离体培养后,其体细胞胚发生的结果表明：节间愈伤组织可诱导产生体细胞胚,而叶柄愈伤组织则生根：节间愈伤组织诱导培养基为MS＋3．0mg．L～2,4．D＋0．5～3．0mg．L-1NAA;节间胚性愈伤组织诱导培养基为MS＋2．0nag．L-2,4-D;胚性愈伤组织转移到无植物生长调节剂的MS培养基上可发育成正常植株。组织学观察表明,体细胞胚在胚性愈伤组织中有的发生于愈伤组织表层细胞,有的发生在愈伤组织内部。黄山栾树体细胞胚的形成经历球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚几个阶段,这与合子胚的发育途径相似。     

TDZ诱导花生幼叶的不定芽和体细胞胚发生的组织学观察

花生实生苗幼叶接种于MS TDZ 0.2mg/L NAA0.4mg/L诱导培养基上经诱导培养,继而转移到无激素培养基MS可获得不定芽和体细胞胚。组织学观察表明,花生不定芽和体细胞胚均起源于愈伤组织表层,不定芽为多细胞起源,而体细胞胚起源于单个胚性原始细胞。体细胞胚的发育经历多细胞原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚等时期发育成小植株。     

枣合子胚和体细胞胚发育过程的观察与比较

本实验对临猗梨枣、壶瓶枣、晋矮1号等13个品种的枣胚的发育过程进行了观察,并诱导晋矮1号成熟胚的愈伤组织通过体细胞胚发生途径形成再生植株。结果表明:体细胞胚产生于愈伤组织的表层细胞或内部细胞。在鱼雷胚期已有导管的分化,子叶期的维管组织呈“Y”形。枣合子胚及体细胞胚的发育均经历了原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚五个时期。大多数品种的枣胚从球形胚期或心形胚期即开始败育,只有极少数品种可发育到成熟胚,而且合子胚形成的能力、胚败育时发育的程度等均存在着大的品种间差异,同一品种甚至同一子房内胚的发育进程也不同步。     

火鹤AaSERK基因克隆及其在体细胞胚胎发生中的表达分析

为了探讨体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶(SERK)基因在火鹤体细胞胚胎发生中的作用,以火鹤胚性愈伤组织为材料,利用RT-PCR结合RACE技术,克隆了火鹤体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶基因(AaSERK),通过实时荧光定量PCR(Real time-PCR)技术分析了AaSERK的相对表达量。结果显示:(1)该基因全长为1 949bp,包含1 866bp开放阅读框,编码蛋白由622个氨基酸组成。(2)预测该基因具有SERK家族典型的结构域:1个信号肽、1个亮氨酸拉链结构域、5个富亮氨酸重复序列结构域、1个SPP基序、1个跨膜结构域、含11个亚区的激酶结构域、1个C端结构域。DNAMAN分析显示,该基因编码的氨基酸序列与其它植物的一致性达到65%~89%。(3)在离体诱导体细胞胚胎发生的各阶段中,AaSERK基因在诱导阶段及发育培养阶段微弱表达或者几乎不表达,在继代培养第30天的胚性愈伤组织中表达量最高。推测该基因可以作为火鹤体细胞胚胎发生的一个标记基因。     

伏令夏橙愈伤组织体细胞胚发生中多胺水平的变化

以继代培养8年的伏令夏橙愈伤组织为材料,研究了不同类型愈伤组织体细胞胚发生能力的差异和多胺水平的变化及两者之间的关系.结果表明,胚性愈伤组织的多胺含量高于非胚性愈伤组织,体细胞胚发生能力与多胺水平呈正相关.体细胞胚发生早期Put含量的增加有利于体细胞胚发生.球形胚大量形成时,Spd达到最高值;球形胚发育后期并有少量心形胚形成时Spm达到峰值.随着倍性的增加,伏令夏橙体细胞胚发生能力降低.精氨酸脱羧酶的活性变化与Put水平呈正相关,表明它是调节伏令夏橙体细胞胚发生中多胺水平的重要因子.     

两个推测的染色质重塑腺苷三磷酸酶基因功能冗余地调控拟南芥种子和胚胎发育

种子及胚胎发育是被子植物个体发育的重要起始阶段,相关调控基因的阐明将有助于认识种子及胚胎发育的分子机制。预测同源基因CHR12和CHR23编码拟南芥依赖于ATP的染色质重塑核心组分—-月泉苷三磷酸酶。T-DNA插入缺失突变体鉴定、遗传杂交及转基因实验表明,两个基因同时缺失阻滞种子的正常发育;胚胎发育进程显微观察表明,与野生型及各自单缺失突变体相比,双重缺失突变体的胚胎发育停滞到了心形胚后期或鱼雷胚早期。这表明CHR12和CHR23在拟南芥种子及胚胎发育过程中功能冗余地发挥着重要调控作用。     

矮牵牛叶片体细胞胚胎发生发育的组织学观察

以矮牵牛生根试管苗的叶片为外植体,在培养基MS NAA0.1mg/L 6-BA1.6mg/L上诱导体细胞胚胎直接发生。从接种后第一天开始观察叶片愈伤组织发生、发育的外部形态变化,从接种后第七天开始,每隔3天取变化明显的叶片组织块切片观察其胚状体的组织细胞学连续变化。组织切片观察表明,矮牵牛叶片体细胞胚胎发生类似于合子胚的发育过程;矮牵牛体细胞胚起源于叶肉细胞,胚性细胞与非胚性细胞染色明显不同,体细胞胚胎与周边其它组织有明显界线;体细胞胚胎的发育经历胚性细胞、多细胞原胚、球形胚、梨形胚、心形胚、鱼雷胚、类子叶胚等几个阶段。