胚珠发育的分子基础

胚珠作为胚囊的携带者,在植物的生殖过程中起重要作用。胚珠是种子的前身,它在受精后发育成种子。近年来通过诱变已创造出一些胚珠和胚囊发育异常的突变体,如 sin1, bell, ovm2, ovm3。这几个突变体的表现型不但是珠被发育异常,而且胚囊不能形成或发育异常,最终结果是雌性不育。同时,已分别从蝶兰和矮牵牛的胚珠中分离出一批胚珠发育特异的基因,其中有关MADS Box基因在胚珠形成和发育中的作用研究得比较清楚,基因转化工作证实胚珠的分化和形成受一类新的MADS Box基因控制。     

胚珠发育的分子基础

胚珠作为胚囊的携带者,在植物的生殖过程中起重要作用。胚珠是种子的前身,它在受精后发育成种子。近年来通过诱变已创造出一些胚珠和胚囊发育异常的突变体,如ｓｉｎ１,ｂｅｌ,ｏｖｍ２,ｏｖｍ３。这几个突变体的表现型不但是珠被发育异常,而且胚囊不能形成或发育异常,最终结果是雌性不育。同时,已分别从蝶兰和矮牵牛的胚珠中分离出一批胚珠发育特异的基因,其中有关ＭＡＤＳＢｏｘ基因在胚珠形成和发育中的作用研究得比较清楚,基因转化工作证实胚珠的分化和形成受一类新的ＭＡＤＳＢｏｘ基因控制。     

棉花胚珠内种皮特异基因GhIAA16的分离鉴定

棉花(Gossypium hirsutum L.)纤维是由胚珠外珠被表皮细胞发育形成的一种单细胞表皮毛。为了分析鉴定与棉花胚珠发育相关的基因,本文通过cDNA阵列方法分离了25个在开花前后棉花胚珠中差异表达的基因。其中一个基因与拟南芥IAA16具有很高的同源性,并命名为GhIAA16。 该基因编码一个208个氨基酸组成预测蛋白。分子生物学分析表明它在棉花基因组中以单拷贝形式存在,而且在棉花胚珠内种皮(endothelium)中特异表达。GhIAA16是棉花中第一个分离到的内种皮特异表达的基因,本文对它在棉花胚珠发育中的可能功能进行了讨论。     

棉花胚珠内种皮特异基因GhIAA16的分离鉴定

棉花(Gossypium hirsutum L.)纤维是由胚珠外珠被表皮细胞发育形成的一种单细胞表皮毛.为了分析鉴定与棉花胚珠发育相关的基因,本文通过cDNA阵列方法分离了25个在开花前后棉花胚珠中差异表达的基因.其中一个基因与拟南芥IAA16具有很高的同源性,并命名为GhIAAl6.该基因编码一个208个氨基酸组成预测蛋白.分子生物学分析表明它在棉花基因组中以单拷贝形式存在,而且在棉花胚珠内种皮(endothelium)中特异表达.GhIAAl6是棉花中第一个分离到的内种皮特异表达的基因,本文对它在棉花胚珠发育中的可能功能进行了讨论.     

陆地棉徐-142种子无毛突变体的比较研究

应用陆地棉徐-142及其种子无短绒无长绒突变体(fl),对棉纤维的发育作了初步研究.扫描电子显微镜观察发现,fl突变体开花当天的胚珠基本没有突起,导致种子无毛.RT-PCR分析表明,在纤维起始期和延长期,野生型胚珠中E6和Expansin基因转录水平高,开花15d(DPA)前后达峰值,而在突变体胚珠中两个基因在整个发育期只有极低的表达.Cotmyb A是棉花Myb家族的一个成员,该基因在野生型胚珠发育过程中明显表达,但在fl胚珠中表达异常.在BT培养基中加入GA3,或IAA和GA3,可使离体fl胚珠部分地恢复纤维发生和生长的能力.此外,外源激素对培养的WT和fl胚珠中E6和Expansin基因表达的影响相似,而对Cotmyb A基因的转录几乎没有影响(这一点WT和fl胚珠也相似).结果提示,fl种子中E6,Expansin和CotmybA基因异常或极低水平的表达与种子无毛有关,产生这些异常的原因有待深入研究.     

蝶兰胚珠发育基因的表达及序列分析

对从蝶兰（Ｐｈａｌａｅｎｏｐｓｉｓｓｐ．）成熟胚珠的ｃＤＮＡ文库中获得的ｃＤＮＡ克隆Ｏ１３８的时空表达特性和序列进行了分析。Ｎｏｒｔｈｅｒｎ分子杂交结果显示出该基因的ｍＲＮＡ在成熟胚珠和根中大量积累,但在大孢子母细胞时期的胚珠和子房组织中积累水平很低。ＤＮＡ序列分析表明,该基因含一个编码２８４个氨基酸,分子量为３０ｋＤ蛋白的开放阅读框架。Ｏ１３８是一个与成熟胚珠发育相关的基因。     

胚珠器官特征的决定

胚珠是花中重要的生殖器官。通过同源异形现象、同源异形突变体和同源异形基因研究的发展,介绍花器官特征决定的模型——ABC模型、ABCDE模型和四因子模型,以此说明胚珠在花器官中作为第5轮花器官的支持证据,同时简要介绍胚珠特征决定基因在模式植物拟南芥、矮牵牛和水稻中的研究概况。     

胚珠发育的分子机理

胚珠是研究器官形态发生和模式建成遗传分子机理的一个理想系统.近年来,关于胚珠特征的决定、模式建成、珠被形态建成和胚囊形成等发育事件分子机理的研究取得了重要进展,初步建立了胚珠发育的基因调控模型.同时,离体花器官再生系统为研究激素调控胚珠发育的机理提供了有效途径.本文对拟南芥(Arabidopsis thaliana)胚珠发育的分子调控机制进行了综述.     

胚珠发育的分子机理

胚珠是研究器官形态发生和模式建成遗传分子机理的一个理想系统。近年来, 关于胚珠特征的决定、模式建成、珠被形态建成和胚囊形成等发育事件分子机理的研究取得了重要进展, 初步建立了胚珠发育的基因调控模型。同时, 离体花器官再生系统为研究激素调控胚珠发育的机理提供了有效途径。本文对拟南芥(Arabidopsis thaliana)胚珠发育的分子调控机制进行了综述。     

拟南芥温度诱导脂质运载蛋白TIL1参与雌配子体发育

雌配子体的正常发育是种子形成的前提条件之一,拟南芥温度诱导的脂质运载蛋白编码基因TIL1突变使胚珠败育,结实率下降明显。基因表达分析表明T-DNA插入使得TIL1基因敲除,突变体TIL1基因功能缺失;互交实验、Alexander染色、花粉离体培养和胚珠透明实验结果表明till-1突变体雄配子体发育正常、雌配子体胚囊发育有缺陷;通过遗传互补实验证明外源克隆的TIL1基因能恢复突变体的败育表型,并确定了TIL1基因主要在胚珠的胚囊中表达。实验结果表明TIL1基因参与了植物雌配子体发育这一重要的生理过程。     

棉花GhAQP1基因克隆及其在胚珠发育中的特异表达

从棉花cDNA文库中筛选分离了1个编码PIP1类水孔蛋白的CDNA序列,编码287个氨基酸,命名为GhAQP1。该基因全长2096bp,编码区内含有2个内含子,分别位于编码第五和第六跨膜螺旋的碱基序列内。Northern杂交结果显示,GhAQP1基因主要在胚珠中表达,在开花后9d的胚珠中表达量最高,表明其表达不仅具有组织特异性,而且是受胚珠发育调节的。     

棉纤维蔗糖合酶基因SS3上游调控序列的克隆及其表达分析

棉纤维蔗糖合酶基因SS3在棉纤维发育过程中起着重要作用.采用YADE技术克隆了该基因5′上游1717bp的调控区,该调控区含有典型的启动子核心元件TATA box ,以及TATC box、G box、GCN4 -motif、Prolamin box、Skn 1 likemotif、TCA element、HSE和O2 site等各种顺式调控元件和其他一些反应元件.将此序列和报告基因GUS融合在烟草、棉花中表达.组织化学分析结果显示棉花SuSyR序列启动GUS基因在烟草的子房、胎座、种子以及在棉花花蕾与棉铃中表达.在棉花花蕾蕾长为3mm、6mm、9mm和15mm花蕾中表达主要存在于雄蕊及雄蕊管、胎座等器官;在棉铃中,1DPA棉铃的花柱、花药、子房及胚珠中出现了蓝色,6DPA棉铃的子房及胚珠被染成蓝色,在2 0DPA的棉铃中蓝色只出现在胚珠及其纤维中、在胚珠中只有珠心被染成蓝色,在4 0DPA胚珠中只有纤维呈蓝色.研究结果揭示,棉花的SuSyR调控序列启动GUS基因主要在子房、胚珠和纤维等器官和主叶脉、茎微管束等输导组织中表达,在棉花中尤为明显,表明棉纤维蔗糖合酶基因SS3除参与棉花蕾铃发育、纤维素的合成外,还参与了光合产物的运输与分配过程.     

拟南芥Atkin8a和Atkin8b基因表达特性

以拟南芥动蛋白(kinesin)kin-8家族的AtKin8a和AtKin8b这两个动蛋白基因作为研究对象,以组成型表达的肌动蛋白基因(Actin2)作为对照,利用半定量RT-PCR的方法,分析其在拟南芥各器官中的表达状况。结果表明:AtKin8a和AtKin8b基因主要在花器官中特异表达;随后克隆AtKin8a和AtKin8b基因启动子区域并与GUS基因融合,转基因植株花器官GUS染色表明:AtKin8a和AtKin8b基因的表达主要分别在胚珠、花药部位。由此推测它们可能分别在胚珠、花药发育过程中发挥作用。     

通过组织培养获得萝卜与大白菜的属间杂种

本试验以萝卜和大白菜为材料,进行了属间有性杂交,采用了幼胚培养、子房培养和胚珠培养技术,结果由胚珠培养通过愈伤组织途径获得属间杂种9株。培养成活的胚珠胚龄在11—12天,发育时期在球形期至心形期,如若采用幼胚培养技术则是较难成功的。试验证明胚珠培养在克服萝卜和大白菜属间杂交不亲和性方面具有一定意义。萝卜与大白菜属间杂种的获得,为属间基因之间的交换。特别是为创造大白菜胞质型雄性不育系提供了原始材料。     

草原龙胆MADS-box基因的克隆及表达分析

植物MADS-box 基因家族编码高度保守的转录因子, 参与了包括花发育在内的多种发育进程。为阐释双子叶植物草原龙胆(Eustoma grandiflorum)花器官发育的分子调控机制, 根据MADS-box基因保守序列设计简并引物, 用3'-RACE方法从 草原龙胆中克隆了4个花器官特异表达的MADS-box家族基因。序列和系统进化树分析表明, 这4个基因分别与金鱼草DEF基因、矮牵牛FBP3基因和FBP6基因以及拟南芥SEP3基因具有很高的同源性, 分别属DEF/GLO、AG-like和SEP-l ike亚家族。从而将这4个基因分别命名为EgDEF1、EgGLO1、EgPLE1和EgSEP3-1。推导的氨基酸序列显示, 这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域, 每个基因均有其亚家族特异的C-末端功能域。基因特异性RT-PCR检测结果显示: EgDEF1 在萼片、花瓣、雄蕊及胚珠中高丰度表达, 在心皮中微量表达; 而EgGLO1在花瓣和雄蕊中高丰度表达, 在萼片中微量表达; 在根、茎、叶等营养器官中均未检测到上述2个基因的表达。EgPLE1在雌蕊、心皮和胚珠中特异表达, 但表达的丰度存在差异, 在雄蕊中的表达有所减弱。SEP-like亚家族基因EgSEP3-1在四轮花器官和胚珠中均特异表达,且表达丰度相对一致。     

草原龙胆MADS-box基因的克隆及表达分析

植物MADS-box基因家族编码高度保守的转录因子,参与了包括花发育在内的多种发育进程。为阐释双子叶植物草原龙胆（Eustoma grandiflorum）花器官发育的分子调控机制,根据MADS-box基因保守序列设计简并引物,用3＇-RACE方法从草原龙胆中克隆了4个花器官特异表达的MADS-box家族基因。序列和系统进化树分析表明,这4个基因分别与金鱼草DEF基因、矮牵牛FBP3基因和FBP6基因以及拟南芥SEP3基因具有很高的同源性,分别属DEF/GLO、AG-like和SEP-like亚家族。从而将这4个基因分别命名为EgDEF1、EgGLO1、EgPLE1和EgSEP3-1。推导的氨基酸序列显示,这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域,每个基因均有其亚家族特异的C-末端功能域。基因特异性RT-PCR检测结果显示：EgDEF1在萼片、花瓣、雄蕊及胚珠中高丰度表达,在心皮中微量表达;而EgGLO1在花瓣和雄蕊中高丰度表达,在萼片中微量表达;在根、茎、叶等营养器官中均未检测到上述2个基因的表达。EgPLE1在雌蕊、心皮和胚珠中特异表达,但表达的丰度存在差异,在雄蕊中的表达有所减弱。SEP-like亚家族基因EgSEP3-1在四轮花器官和胚珠中均特异表达,且表达丰度相对一致。     

美洲南瓜CCR基因表达特点的研究

采用qRT-PCR方法对2种(有壳和裸仁)美洲南瓜的胚珠、授粉后10～60d的种皮以及叶片、茎秆、柱头等组织中CCR基因表达进行了分析。结果显示:(1)从胚珠到授粉后60d,2种美洲南瓜种皮中CCR基因的表达量均呈增加-降低-增加-再降低的趋势,且不同时间(天)CCR基因的表达量存在显著或极显著差异。(2)2种美洲南瓜胚珠中CCR基因的表达量存在差异但不显著,裸仁美洲南瓜CCR基因的表达量为有壳美洲南瓜的1.2倍。(3)随授粉后时间的延长,有壳美洲南瓜种皮中CCR基因的表达量逐渐高于裸仁美洲南瓜,在授粉后10～60d时,有壳美洲南瓜种皮中CCR基因的表达量均显著或极显著大于裸仁美洲南瓜,且分别为裸仁美洲南瓜的1.2～5.1倍。研究表明,CCR基因参与美洲南瓜种皮发育与形成,CCR基因在裸仁美洲南瓜叶片、茎秆、柱头等组织中的表达量均大于有壳美洲南瓜,且同一品种、不同组织中CCR基因的表达量存在组织特异性,表达量与组织木质化的程度呈正相关。     

银杏型胚珠器官的异时发育起源

比较中侏罗世以来银杏属各种的胚珠器官,显示除了胚珠大小外,它们在形态上并不构成明显的年代梯变,中侏罗世出现的义马银杏型的胚珠器官具有分别单独着生在珠柄上的２－４个胚珠,不同于（现生）银杏型的胚珠器官仅有１个直接生在总柄上的能育胚珠,但和现生银杏胚珠器官发育阶段产生的某些畸型（通常不育）却形态相同,推测银杏型胚珠器官是由义马银杏型胚珠器官在Ｋ型选择压力下胚珠增大,最终导致胚珠数目减少,珠柄消失而形成     

棉花LIM结构域基因(GhLIM1)的克隆和表达分析

LIM结构域蛋白是一个重要的发育调控因子,参与基因转录,细胞骨架建成和信号传导等许多发育调控过程,胞质骨架是形成和稳定细胞形态以及传递物质,能量和信息的重要成分。为研究棉花纤维细胞发育过程中胞质骨架的形成和作用机理,通过棉花纤维EST序列整合,从陆地棉徐州142胚珠（含纤维）中扩增并克隆出棉花LIM结构域基因的编码区段。该棉花LIM结构域基因（GhL1M1)长848bp,包含一个570bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列（189个氨基酸）与拟南芥,烟草和向日葵的LIM结构域蛋白有极高的同源性,而且两个LIM结构域完整,RT-PCR和Northerm杂交分析表明,该基因（GhL1M1）在陆地棉的根,茎尖,上胚轴,叶片,花蕾,花药,胚珠和不同发育时期的陆地棉纤维（4DPA、12DPA、18DPA）以及海岛棉纤维（18DPA）和中棉纤维（12DPA）中均有表达,但GhL1M1基因在茎尖,纤维和有纤维的胚珠中表达量更高,因此GhL1M1基因应与棉花纤维发育有密切关系。     

水蔗草胚珠附器的研究

本文对水蔗草的胚珠附器进行研究,结果表明：在功能大孢子时期,珠孔端的1～3个珠心细胞开始特化,发育成胚珠附器;胚珠附器发生时,有些胚珠同时出现无孢子生殖原始细 胞;有性生殖和无孢子生殖的胚囊中均有胚珠附器存在;但在无孢子生殖的胚囊中,胚珠附器一般很大,长约是宽的1～３倍;而有性生殖胚囊的胚珠附器的长约是宽的1～２倍;和有性生殖胚囊相比,无孢子生殖胚囊的胚珠附器更加发达;存在发达的胚珠附器是水蔗草无孢子生殖胚囊的特点之一。