植物胚胎学的回顾与展望

关于植物胚胎学的研究范围,有不同的看法。一种意见认为研究范围限于受精卵的分裂到胚的成熟,并把重点放在胚的初期发育上,如Johansen(1950)就是这样。大多数学者如Schnarf (1929、1933),Maheshwari (1960、1963) 关于植物胚胎学的含义却广泛得多。就种子植物来讲,植物胚胎学是研究雌雄性器官的发生和结构,雌雄性细胞的形成,传粉和受精作用,胚乳、胚和种子中其它组织发育的规律以及有性生殖过程中生理生化的变化,包括无融合生殖和多胚现象在内,研究有性生殖过程在系统发育中的进化并用实验方法以期控制和改变有性生殖过程的一门科学。     

植物进化发育生物学的形成与研究进展

植物进化发育生物学是最近十几年来才兴起的一门学科, 它是进化发育生物学的主要分支之一。进化发育生物学的产生经历了进化生物学与胚胎学、遗传学和发育生物学的三次大的综合, 其历史可追溯到19世纪初冯.贝尔所创立的比较胚胎学。相关研究曾沉寂了近一个世纪, 直到20世纪80年代早期, 动物中homeobox基因被发现, 90年代初花发育的 ABC模型被提出, 加之对发育相关基因研究的不断深入, 才使基因型与表型联系了起来, 进而促进了进化发育生物学的飞速发展。目前进化发育生物学已成为21世纪生命科学领域的研究热点之一。本文详细阐述了进化发育生物学产生和发展的历程, 综述了最近十几年来植物进化发育生物学的主要研究进展。文中重点介绍了与植物发育密切相关的MADS-box基因在植物各大类群中的研究现状, 讨论了植物进化发育生物学领域的研究成果对花被演化、花对称性以及叶的进化等重要问题的启示。     

植物进化发育生物学的形成与研究进展

植物进化发育生物学是最近十几年来才兴起的一门学科,它是进化发育生物学的主要分支之一。进化发育生物学的产生经历了进化生物学与胚胎学、遗传学和发育生物学的三次大的综合,其历史可追溯到19世纪初冯.贝尔所创立的比较胚胎学。相关研究曾沉寂了近一个世纪,直到20世纪80年代早期,动物中homeobox基因被发现,90年代初花发育的ABC模型被提出,加之对发育相关基因研究的不断深入,才使基因型与表型联系了起来,进而促进了进化发育生物学的飞速发展。目前进化发育生物学已成为21世纪生命科学领域的研究热点之一。本文详细阐述了进化发育生物学产生和发展的历程,综述了最近十几年来植物进化发育生物学的主要研究进展。文中重点介绍了与植物发育密切相关的MADS-box基因在植物各大类群中的研究现状,讨论了植物进化发育生物学领域的研究成果对花被演化、花对称性以及叶的进化等重要问题的启示。     

红腹罗非鱼视网膜色素上皮及光感器的胚后分化

硬骨鱼胚后发育中,边缘生长区及胚胎裂缝代表神经形成的活跃位点,同时对新的神经胶质细胞和光感器(视锥和视杆细胞)的形成有积极作用。此项工作首次研究红腹罗非鱼(硬骨鱼类辐鳍亚纲)视网膜中视网膜色素上皮和光感器的胚后生长及分化。采用光学和透射电子显微镜术分析了四个大小不同的鱼群组。正如至目前为止,在已研究过的大多数其它硬骨鱼中所观察到的结果一样,我们研究的所有样本中,成年红腹罗非鱼的视网膜表现为气球样扩张。此外,尚具有一弯曲的、有开口的胚胎裂缝,表明眼的不对称性胚后生长。在胚后分化过程中,视网膜色素上皮表现为自外周向中央的梯度变化,即边缘生长区周围,该上皮仅含有球形的黑色素体,而在中央部位发育为长形的黑色素体及顶端突起。同样,发育中的光感受器亦表现为由侧面向中央逐步发展变化的程序。光感觉器先形成1内节及其附属的突起,随后内节分化为一椭圆体加一肌样结构,这两种成分与其它已研究过的硬骨鱼视网膜中观察到的胚胎发育程序大致相符。因此提供了另一线索：硬骨鱼胚后视网膜的生长极大地刺激(促进)了胚胎视网膜的发育。本研究表明：双体视锥细胞可能是发育中的单体视锥细胞裂开的结果[动物学报49(6)：813～818,2003]。     

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。     

小鼠早期胚胎移植技术的研究

哺乳动物胚胎移植技术是实验胚胎学、遗 传学、发育生物学研究中的一项重要技术。在 卵母细胞的体外培养、卵的体外受精及对早期 胚胎进行显微手术等研究中,往往是通过观察 卵在体外培养中的卵裂情况来鉴定实验效果。 但是更理想的方法就是将有发育能力的胚胎移 入受体子宫或输卵管内,以观察胚胎能否继续 发育直至胎儿出生。为此,我们对小鼠早期胚 胎进行了外科、非外科手术移植的研究。     

水稻bicoid反义基因转基因植株胚胎发育的形态变化

Bicoid是调控果蝇胚胎极性及以后分节发生过程的重要基因,这一基因编码的蛋白是一种转录调控因子,对一组早期胚胎发育过程中的多齿基因的表达具有调控作用,并被称为形态发生剂。在以前的工作中,从水稻cDNA文库中分离了一个同果蝇bicoid有相当同源性的克隆-Rb24基因（EMBL登录号：AJ2771380）。为进一步了解它在水稻中功能,将Rb的反义基因片段通过农杆菌的介导转入水稻中。通过Gus活性检测和PCR鉴定所获的抗性植株为转基因植株,转基因植株一个很明显的变化就是大约有50%的种子是败育的。通过石蜡切片观察了转基因水稻幼胚的发育情况,结果表明细胞的组织的分化在胚的发育过程中被阻断了。因此Rb基因同控制水稻胚的发育有关。     

松杉类植物体细胞胚发育机理的研究进展

植物体细胞胚胎发生不仅可作为其繁育的重要手段,而且也是研究胚胎发育过程的一种重要模式系统.体细胞胚在形态和生理上的成熟,直接影响到植株的萌发和再生频率.本文综述了近年来国内外有关裸子植物中几种松杉类植物体细胞胚发育过程的研究报道,其中主要涉及培养基成分和脱落酸(ABA)对体细胞胚发育的影响,以及体细胞胚发育在细胞学、细胞程序性死亡、相关基因和蛋白质组学等方面的研究进展,并进一步讨论了松杉类植物体细胞胚的发育机理,以及体细胞胚在遗传转化系统中的作用.     

水稻bicoid反义基因转基因植株胚胎发育的形态变化

Bicoid 是调控果蝇胚胎极性及以后分节发生过程的重要基因,这一基因编码的蛋白是一种转录调控因子,对一组早期胚胎发育过程中的多齿基因的表达具有调控作用,并被称为形态发生剂。在以前的工作中,从水稻cDNA文库中分离了一个同果蝇bicoid 有相当同源性的克隆—Rb24 基因（EMBL登录号：AJ2771380） 。为进一步了解它在水稻中功能,将Rb 的反义基因片段通过农杆菌的介导转入水稻中。通过Gus活性检测和PCR鉴定所获的抗性植株为转基因植株,转基因植株一个很明显的变化就是大约有50%的种子是败育的。通过石蜡切片观察了转基因水稻幼胚的发育情况,结果表明细胞和组织的分化在胚的发育过程中被阻断了。因此Rb基因同控制水稻胚的发育有关。     

苜蓿组织培养中球形胚发生时特异蛋白质和同工酶分析

试验在苜蓿组织培养中,对球形胚形成过程中特异蛋白质表达的模式、过氧化物酶及酯酶同工酶酶谱变化进行研究,结果表明：苜蓿组织培养中从胚性愈伤组织到球形胚发育的进程中,顺序消失和出现了11种中小分子量多肽;过氧化物酶同工酶酶谱发生了显著的变化;酯酶同工酶酶谱变化不大,但其总活力对于维持体细胞胚胎发生是必须的。     

马唐体细胞胚胎发生过程中生理变化的研究

本文通过对马唐体细胞胚胎发生过程中生理变化的研究后发现,球形胚游离氨基酸种类最少、浓度最低;其过氧化物酶、酯酶和淀粉酶同工酶活性较高、种类较多;其可溶性蛋白质相对浓度最高,并且出现至少两种新带。这说明球形胚已开始分子水平的分化;在这一时期合成的蛋白质(酶),对于马唐体细胞胚胎发生中胚体细胞水平的分化有着重要作用。     

松柏类植物体细胞胚胎发生的研究进展

松柏类植物的体细胞胚胎发生既是繁育的一种手段,又是研究胚胎发育过程中结构、生理和分子事件的一种重要的模式系统。整个体细胞胚胎发生过程主要包括3个步骤：胚性组织的诱导和增殖、体细胞胚的成熟以及体细胞胚的萌发和转换。过去为了提高胚胎发育过程所做的努力主要都集中在胚的成熟阶段,这是因为一直认为能否成功再生的关键在于胚发育成熟阶段的处理。然而,在过去几年里,结合生理生化以及分子生物学的研究发现,胚胎发生的早期阶段对于完成整个发育过程也是至关重要的,早期阶段培养条件的优化可以显著提高培养过程中体细胞胚的数量和质量。此外,萌发过程培养条件的调节对于提高成熟体细胞胚的萌发率和转换率也很重要。因此,这些新的研究成果对于改善松柏类植物体细胞胚胎发生中的胚的诱导率和转换率低的现象具有重要的意义。     

胁迫诱导植物体细胞胚发生中相关基因及蛋白的研究进展

植物体细胞胚发生是一个复杂的发育过程,体细胞胚发生已成为研究植物胚胎发育过程中生理、生化、分子生物学等方面分子机理的模式系统。胁迫被认为是对体细胞胚的诱导有重要作用的因素。植物生长调节物质如2,4-D、ABA等目前认为是与胚性能力获得有关的胁迫物质。在蛋白和转录水平上对基因表达的分析中已鉴定出一些与体细胞胚发生相关的基因和蛋白。该文主要对近年来国内外有关胁迫诱导体细胞胚发生的相关基因及蛋白的研究进展进行综述。     

松柏类植物体细胞胚胎发生的研究进展

松柏类植物的体细胞胚胎发生既是繁育的一种手段,又是研究胚胎发育过程中结构、生理和分子事件的一种重要的模式系统.整个体细胞胚胎发生过程主要包括3个步骤:胚性组织的诱导和增殖、体细胞胚的成熟以及体细胞胚的萌发和转换.过去为了提高胚胎发育过程所做的努力主要都集中在胚的成熟阶段,这是因为一直认为能否成功再生的关键在于胚发育成熟阶段的处理.然而,在过去几年里,结合生理生化以及分子生物学的研究发现,胚胎发生的早期阶段对于完成整个发育过程也是至关重要的,早期阶段培养条件的优化可以显著提高培养过程中体细胞胚的数量和质量.此外,萌发过程培养条件的调节对于提高成熟体细胞胚的萌发率和转换率也很重要.因此,这些新的研究成果对于改善松柏类植物体细胞胚胎发生中的胚的诱导率和转换率低的现象具有重要的意义.     

植物胚胎发生基因调控的研究进展

植物胚胎发生是指单细胞的受精卵经过一系列受控的细胞分裂和分化,发育为成熟的多细胞种胚的过程,也是一个基因有序的选择性表达调控的过程。主要从胚胎发生的3个时期即原胚期——极性建成、球形胚-心形胚过度期——区域形态建成、器官形成与成熟期——分生组织形成及发育等方面对基因调控的研究进展作一简要综述。     

香根草体细胞胚胎发生的细胞学特点与形成条件

香根草是一种优良的生态环境治理植物,但也存在着一些局限性。为了对香根草进行遗传改良,选育出性状更优、抗性更强的新品种,开展了香根草离体培养研究。离体培养采用了两种外植体,一是带腋芽的节,二是由器官发生方式所产生的无菌不定芽。基本培养基为MS,根据不同的目的附加不同种类或配比的生长素与细胞分裂素。观察到香根草的外植体的离体发育途径,有器官发生和体细胞胚胎发生两种,依培养基中所含细胞分裂素或生长素的种类和用量不同而异。结果表明,香根草的这两种离体发育途径的植株再生能力均可以长期保持。细胞学的研究显示,香根草离体发育的启动可在外植体的表皮细胞或薄壁细胞中进行,这些细胞逐渐发育成为胚性细胞。胚性细胞分裂活跃,经二细胞、四细胞而发育成为多细胞的胚性细胞团。由显微观察可知,香根草的体细胞胚胎发生是单细胞起源的,成熟的体细胞胚具有单子叶植物典型的胚胎结构。在分化培养基的作用下,体细胞胚组织上所有的胚状体可以出芽而形成再生植株。所建立的香根草体细胞胚胎发生的植株再生体系,完全适用于遗传转化等生物工程方法对离体培养要求。此外,还观察到一些一般只有在双子叶植物才出现的鱼雷形体细胞胚,这是体细胞胚胎发生中的异常现象。认为这种异常胚是离体培养所引起的。     

向日葵的幼胚培养

实验所用的基本培基中以B_5培养基对向日葵幼胚培养为最适。激素萘乙酸主要促进幼胚的胚性生长。吲哚乙酸(IAA)与激动素(KT)的配合使用,对幼胚的分化起明显的调节作用。天然提取物则明显地促进幼胚生长、其中荸荠汁的培养基可使向日葵球形胚进行正常发育。 用两种改良的B_5培养基做胚胎培养系统,使向日葵种间杂交胚生长发育。先将杂交后的心形胚培养在胚胎生长培养基上,进行充分的胚性生长。然后把胚转移到萌发培养基,使其萌发形成幼苗,最后移入土壤直至开花。     

水曲柳雌花发育、大孢子发生及胚胎发育的解剖学观察

用石蜡切片法对水曲柳雌花发育、大孢子发生及胚胎发育的过程进行了解剖学观察。水曲柳在东北地区花期一般在5月,雌雄异株,雄蕊先熟,从散粉盛期到雌花开放间隔约一周,雌花一旦开放即可接受花粉。雌花雌蕊两侧具有退化雄蕊,子房2心皮2室,每室具2枚倒生胚珠,单珠被。薄珠心,单孢原,蓼型胚囊。大孢子四分体线形排列,通常合点端的1个大孢子为功能大孢子,但有极少数功能大孢子发生于合点端第2个或4分体两端的2个。核型胚乳。胚胎发育紫菀型,经历了合子、原胚、球形胚、心形胚和鱼雷形胚等不同阶段,6月末种胚形态分化完全,每子房中只有1个胚珠发育为成熟种子,种子单胚。对水曲柳典型的胚胎学特征和胚胎发生发育过程中的一些异常现象作了讨论。     

侧金盏胚和胚乳发育的细胞胚胎学研究

利用石蜡切片技术对毛茛科植物侧金盏胚及胚乳发育进行了研究,以明确其胚胎发育的特征,为毛茛科植物的系统研究提供资料。结果表明:(1)侧金盏胚的发育属于柳叶菜型,胚乳发育为核型;初生胚乳核的分裂早于合子的第一次分裂。(2)种子成熟时,种胚尚未分化完全,尚处于球形胚后期或心形胚早期阶段,整个胚发育大约需要50~60d。(3)侧金盏种子存在明显的形态生理休眠现象,经后熟作用逐渐完成种胚的分化与生长,形成子叶形胚;侧金盏种子在相同处理条件下胚分化和发育的速度存在差异。     

生物力学——胚胎血管系统发育研究新视野

胚胎血管系统发育是一个复杂的过程, 其进程受多种刺激和抑制信号的调控, 这些信号必须协调作用, 以确保血管发育的每个阶段得以正常进行。血管发育过程在一定程度上是由基因控制的, 而且其研究也在很广的范围展开。但是近年研究发现, 生物力学作用是胚胎血管发育的必要因素, 胚胎血管发育过程中涉及到不同的细胞生物力学机制。文章主要就生物力学因素在血管系统发育过程中所起的作用及最新相关研究进展作一概述。