植物游离小孢子胚胎形成机理

植物小孢子胚胎的形成是基于具有单套染色体的小孢子在外界胁迫条件下通过脱分化和再生而形成一个完整植株的过程,是产生双单倍体的常用方式.它体现了植物细胞的全能性,为植物组织培养和胚胎发育的基础研究提供了一个独特的模式.从细胞学水平、代谢水平和分子水平3个方面综述在植物游离小孢子胚胎形成机制方面已取得的研究进展,并提出目前尚待解决的问题,以及对未来的展望,为进一步研究小孢子胚胎发生机制提供理论依据和奠定技术基础.     

结球甘蓝游离小孢子胚胎发生

以结球甘蓝品种“强夏”为材料进行游离小孢子培养,对与胚胎发生关系密切的因子进行探讨。研究结果表明,在盛花前期取材最适宜;单核晚期至双核期的小孢子才能发育成胚状体;含17%蔗糖的培养液在培养初期有利于小孢子存活;培养3d后胚胎诱导则以14％蔗糖浓度为最好;高浓度（17％）蔗糖培养3d后添加低浓度（11％）蔗糖培养液能大大提高胚胎发生能力,比一直在14％蔗糖培养液培养的提高282．4％,比更新培养液培养的提高126．1％。     

秋水仙碱对甘蓝型油菜离体小孢子胚胎发生的影响

研究了秋水仙碱不同浓度和处理时间对甘蓝型油菜23个基因型离体小孢子胚胎发生的影响.3个基因型的小孢子被10、50和100mg/L秋水仙碱处理24h或48h,胚产量是2.55～14.75胚/蕾,10～50mg/L处理72h则是0.94～2.43胚/蕾.这表明处理72h对小孢子胚发生有抑制作用.用200、400、500和800mg/L处理2个基因型小孢子16～48h,胚产量为0.6～1.33胚/蕾,未处理对照是6.25和9.36胚/蕾.可见200～800mg/L浓度对胚再生有不同程度的阻碍效应.结果还证明,小孢子对秋水仙碱的反应与其基因型有关.当用10、20、50和100mg/L处理48h时,22B5-6和903-3小孢子的胚产量为37.09～69.47胚/蕾,而F1-29、W592和SF10-12是0.28～1.45胚/蕾,相互之间差异很大.秋水仙碱处理小孢子的目的是使其再生植株的染色体高频率加倍,因此应根据胚产量和染色体加倍率来确定秋水仙碱浓度和处理时间.本试验中,采用10～50mg/L处理48h或者用100mg/L处理24h,约80%基因型的小孢子胚产量在5胚/蕾以上,约70%基因型的再生植株加倍率达60%以上,可有效地用于油菜遗传和育种研究等领域.     

基因型与培养条件对羽衣甘蓝小孢子胚胎发生的影响

本文详细地研究了小孢子发育时期、基因型与培养条件对羽衣甘蓝小孢子胚胎发生的影响,建立了一个稳定、高频地获得小孢子胚胎的有效体系。结果表明,不同基因型材料相同大小的花蕾其小孢子发育时期存在很大差异,需针对不同基因型材料选取适合大小的花蕾。供试的37个基因型中,有20个获得了胚状体,占供试材料的54．1％,其中基因型‘桃舞’获得了最高的出胚率,为123．6个·皿-1。自交系的出胚率比商业品种和F,代杂种的出胚率要低得多,且自交代数越高,小孢子的胚胎发生能力就越弱。在热激培养48hN加液培养对小孢子的发育能起到积极作用,向培养基中添加激素和活性炭对小孢子的胚胎发生无促进作用。     

油菜小孢子胚发生的超微结构和胚状体形态

应用透射电镜和扫描电镜分别研究油菜游离小了包子培养后细胞的超微结构和胚状体的形态。单核晚期小孢子经培养后,具有胚状体发生能力的细胞中央液泡消失,积累淀粉,含丰富细胞器。     

濒危植物马蹄参的小孢子发生和雄配子体发育

采用常规石蜡切片法观察马蹄参小孢子形成和雄配子体发育的过程,探讨其濒危机制与雄性生殖发育的关系,为马蹄参的保护与繁殖提供基础资料。结果表明:(1)花药具4个花粉囊,花药壁由表皮、药室内壁、中层、绒毡层4层构成,花药壁的发育类型为基本型;(2)小孢子母细胞减数分裂时胞质分裂为同时型,四分体排列方式为四面体型;(3)成熟花粉为2-细胞型;(4)扫描电镜观察发现马蹄参成熟花粉极面观呈钝三角形,赤道面观呈长球形,具3个萌发孔。研究认为,马蹄参不存在雄性生殖结构与发育过程异常。     

高等植物小孢子胚发生的启动

高等植物小孢子在受到胁迫时能改变正常的花粉发育途径而启动胚发生途径.小孢子胚发生的启动主要包括胚发生的诱导、对胁迫的细胞应答和抑制花粉发育程序.目前,国内外对于小孢子胚发生研究大多限于形态学观察,对小孢子由正常花粉发育途径转向胚发生途径过程中所涉及的相关分子机制缺乏系统报道,而上述研究是精确、高效诱导小孢子胚发生的关键.结合目前最新研究,对小孢子胚发生的早期事件,尤其是小孢子启动胚发生的生理生化和分子机制作一简要论述.以期为相关研究提供参考.     

大麦直接游离小孢子培养中的脱分化启动和胚胎发生

采用DNA特异荧光染料,在共聚焦激光扫描显微镜下,对直接游离的大麦小孢子,在预处理过程中的脱分化启动,以及培养过程中的胚胎发生进行了较详尽的细胞学特征的观察,并在主要发育途径上与低温预处理后的小孢子进行了比较.研究结果表明:(1)小孢子的脱分化启动在预处理的12h内就已开始.完成脱分化启动的小孢子在细胞学上的主要特征为:细胞体积明显增大;核与核仁体积也显著增加,核仁极其明显,且高度浓缩,核/质比例高.(2)不同的预处理方法,都是促使离体小孢子完成脱分化启动,从而激发胚胎发生过程.(3)预处理方法可通过改变离体小孢子第1次有丝分裂的方式,而形成不同的主要发育途径.经低温预处理以形成A途径为主,直接游离以形成B途径为主.     

影响羽衣甘蓝游离小孢子培养中胚状体发生的几个因素

以18个羽衣甘蓝(Brassica oleracea L.var.acephala DC.)F_1杂交种(表1)为试材,研究了几种影响小孢子胚发生的因素。试验于2005～2006年在本校蔬菜试验基地进行。分温室盆栽和露地栽培2部分。温室盆栽于2005年7月15日以穴盘播种育苗;8月25日移栽于花盆;11月5日移到     

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。     

PCIB an Antiauxin Enhances Microspore Embryogenesis in Microspore Culture of Brassica juncea

An efficient protocol to improve microspore embryogenesis is established in an important oleiferous crop, Brassica juncea (Indian mustard). Colchicine was used for enhancing microspore embryogenesis and also to obtain doubled haploid embryos. Colchicine at high concentrations (>10 mg l⁻¹), for 24 h, proved convenient for direct recovery of diploid embryos. Higher temperature treatment and an antiauxin PCIB (p-chlorophenoxyisobutyric acid) enhanced microspore embryogenesis significantly as compared to colchicine. An increase in temperature from 32°C to 35°C proved very efficient in increasing embryogenesis by 10-fold. The highest embryogenesis rate was obtained when PCIB was added at 35°C in the culture after 1 day of culture initiation. 20 μM PCIB could enhance microspore embryogenesis by 5-fold. Different abnormal shapes of embryos like lemon, banana, flask and fused cotyledons were observed. Both normal and fused cotyledonous embryos showed normal germination when transferred on the B₅ basal medium.     

外源生长素对烟草(Nicotiana tabacum L.)小孢子早期胚胎发生的影响

烟草（Nicotlana tabacum L．）小孢子胚胎发生系统,不仅可以提供大量可供处理的小孢子胚,还由于小孢子胚胎发生的不同步性,可同时提供从2-3细胞原胚到分化胚一系列胚胎以供研究。利用这一便利系统,探讨了外源生长素处理对小孢子胚胎发育的影响。使用3种浓度的IAA：1、3、10μmol／L,分别对不同发育时期烟草小孢子胚进行了处理,结果发现,对不同发育时期的小孢子胚,生长素处理的效果明显不同。外源生长素对胚胎发生有促进作用,表现为2-3细胞比例与非处理组相比升高,而当小孢子发育到小球形胚后,加入外源生长素对小孢子胚的进一步发育却表现出明显抑制作用。这说明在小孢子胚胎发育过程中早期和晚期发育对生长素的需求是不同的,且对生长素的敏感程度亦不同。反映了生长素调控机制在两个不同发育时期的差异。     

Plant Embryogenesis

The subject of this review is the development of the plant embryo. Plant embryo-genesis is a unique process in the sense that it can be started not only from the fertilized egg but can also be initiated from other cells of the reproductive apparatus and even from somatic cells. One of the challenges of this field is therefore to unravel the molecular mechanisms that lead to the formation of a cell destined to form an embryo. A second important area of research is to determine the molecular basis of pattern formation in the embryo, a process that results in a stereotyped organization of a seedling. On the one hand, the pattern formation process has to establish precisely arranged tissue organization, but on the other hand sufficient flexibility during plant development has to be maintained to allow continuous formation of new organs from meristems.

In this review we summarize recent work that employs a variety of experimental systems that range from genetic dissection of pattern formation in the zygotic embryo, androgenesis and in vitro fertilization to somatic embryogenesis. While each of these systems highlights a different aspect of embryogenesis, they can be mutually beneficial in helping to understand the making of the plant embryo.     

A Plausible Microtubule-Based Mechanism for Cell Division Orientation in Plant Embryogenesis

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羽衣甘蓝小孢子胚胎发生观察及再生植株倍性鉴定

以5个不同基因型羽衣甘蓝品种为试材进行游离小孢子培养,研究小孢子发育时期与花蕾形态的关系、基因型对小孢子出胚率的影响、胚成苗及再生植株加倍和倍性鉴定。结果表明:(1)适宜于羽衣甘蓝游离小孢子培养的花蕾形态指标为:蕾长3.5～4.5mm、花瓣/花药为0.85～1.10。(2)在5个供试品种中,‘4105’出胚率最高,每蕾2.45个,其次是‘7341’,每蕾2.18个,‘7340’和‘7348’小孢子出胚情况较差,分别为每蕾1.36和0.51个,而‘7342’没有出胚。(3)采用150mg.L-1秋水仙碱浸泡幼苗根部24h,结合流式细胞仪快速检测植株倍性,发现二倍体总加倍率为78.4%,大大提高了小孢子再生植株的利用效率。     

被子植物胚胎发育的分子调控

被子植物的胚胎发育受到精确的遗传调控。从双受精开始到种子成熟, 胚胎发育经历了合子激活、细胞分裂与分化、极性建立、模式形成、器官发生和储藏物质累积等重要过程。过去20年来的分子遗传学研究鉴定了很多调控胚胎发生的基因,为了解胚胎形成的分子机理提供了大量信息。本文对这一领域的主要研究进展进行了简要评述, 重点阐述了植物的早期胚胎发生过程, 对尚未解决的科学问题及未来发展方向进行了综合分析。     

被子植物胚胎发育的分子调控

被子植物的胚胎发育受到精确的遗传调控。从双受精开始到种子成熟,胚胎发育经历了合子激活、细胞分裂与分化、极性建立、模式形成、器官发生和储藏物质累积等重要过程。过去20年来的分子遗传学研究鉴定了很多调控胚胎发生的基因．为了解胚胎形成的分子机理提供了大量信息。本文对这一领域的主要研究进展进行了简要评述,重点阐述了植物的早期胚胎发生过程,对尚未解决的科学问题及未来发展方向进行了综合分析。     

羽衣甘蓝的小孢子胚诱导和植株再生

以羽衣甘蓝10个品种的游离小孢子培养,研究其胚状体及其再生植株诱导方法的结果表明,琼脂糖和活性炭对诱导胚状体发生及发育有促进作用;改良MS培养基中添加0.01%的活性炭可促进植株再生;确定1/2MS NAA 0.1 mg·L-1是优化生根的培养基;小孢子再生植株成活率可达74.6%.