甜荞FaesSTK基因在长花柱长雄蕊突变体lpls中的表达分析

采用RACE技术,从甜荞（Fagopyrum esculentum Moench）中克隆获得3种花型的STK同源基因FaesSTK,并对其序列特征进行分析。结果显示,甜荞3种花型植株STK同源基因序列一致,全长为967 bp,包含长689 bp的完整开放阅读框,编码一个由225个氨基酸残基组成的D类MADS-box转录因子。蛋白序列比对及系统发育分析结果表明,FaesSTK蛋白属于MADS-box转录因子中的STK进化系。包含1个由57个氨基酸残基组成的高度保守的MADS结构域;1个由82个氨基酸残基组成的次级保守区域的K结构域,在C端的转录激活区还含有另外2个高度保守的基序（AGⅠ和AGⅡ）。实时荧光定量检测结果显示,FaesSTK基因主要在甜荞lpls突变体的雄蕊、雌蕊和不同发育时期的幼果中表达,在根和花被片中仅能检测到微弱的转录信号,在叶和茎中不表达,其中在雌蕊和果实中的表达量极显著高于其他组织。推测该基因在花发育过程中可能主要参与调控甜荞lpls突变体雌蕊和果实的发育。     

甜荞FeFUL2基因的克隆与表达分析

为了探索甜荞FUL同源基因参与花与籽粒发育调控的分子机制,该文采用同源克隆的方法从甜荞(Fagopyrum esculentum)长花柱和长雄蕊突变体(lpls)中克隆到1个长837 bp的FeFUL2基因(GenBank登录号为MG779493.1),其包含长690 bp的完整开放阅读框,编码1个由229个氨基酸残基组成的MADS-box转录因子。通过对FeFUL2进行分子系统发生、同源蛋白比对与转录因子结构分析,结果显示FeFUL2与核心真双子叶植物AP1/FUL亚家族转录因子中的euFUL进化系聚于1个进化分支,属甜荞euFUL型MADS-box转录因子,且包含1个57个氨基酸残基长的高度保守的MADS结构域、1个69个氨基酸残基长的次级保守的K结构域,其C末端转录激活区在序列长度和氨基酸残基组成上与其他euFUL型转录因子差异较大,但仍含有2个euFUL型转录因子特有的保守基元:FUL motif和paleo AP1 motif。用qPCR检测基因表达的组织特异性显示:FeFUL2基因在甜荞lpls突变体的根、茎、叶、花被片、雄蕊、雌蕊和发育4 d的幼果中均有表达,但其在花被片中表达量极显著高于该基因在其他器官中的表达量(LSD,P0.01)。综合转录因子的结构与基因的表达模式推测,FeFUL2基因与其他euFUL型基因的功能可能存在一定差异,其在花发育过程中可能主要参与甜荞花被片的发育调控。     

甜荞FaesAP2基因的克隆与表达分析

本研究采用同源克隆和RACE技术,从甜荞（Fagopyrum esculentum Moench.）品种'西农9976'中分离出调控花器官发育的FaesAP2基因,该基因序列全长1668 bp,包含1个长为1374 bp的完整开放阅读框,共编码457个氨基酸。序列比对以及系统发育分析结果发现,FaesAP2蛋白拥有2个高度保守的AP2（APETALA2）结构域,在第1个AP2结构域前端有1段由10个氨基酸残基组成的高度保守的核定位信号区;系统发育分析显示其与拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.） Heynh.） AP2转录因子的亲缘关系较近。基因表达模式分析表明,该基因在甜荞pin型和thrum型花的雄蕊和雌蕊中有明显的表达,但在幼叶和花被片中不表达,且其表达量在2种类型花不同发育时期呈现明显的变化,均在花药迅速膨大期达到最高值,因此推测该基因在甜荞花发育过程中可能参与了花器官发育的调控。     

甜荞FaesSTK基因在长花柱长雄蕊突变体lpls中的表达分析

采用RACE技术,从甜荞(Fagopyrum esculentum Moench)中克隆获得3种花型的STK同源基因Faes STK,并对其序列特征进行分析。结果显示,甜荞3种花型植株STK同源基因序列一致,全长为967 bp,包含长689 bp的完整开放阅读框,编码一个由225个氨基酸残基组成的D类MADS-box转录因子。蛋白序列比对及系统发育分析结果表明,Faes STK蛋白属于MADS-box转录因子中的STK进化系。包含1个由57个氨基酸残基组成的高度保守的MADS结构域; 1个由82个氨基酸残基组成的次级保守区域的K结构域,在C端的转录激活区还含有另外2个高度保守的基序(AGⅠ和AGⅡ)。实时荧光定量检测结果显示,Faes STK基因主要在甜荞lpls突变体的雄蕊、雌蕊和不同发育时期的幼果中表达,在根和花被片中仅能检测到微弱的转录信号,在叶和茎中不表达,其中在雌蕊和果实中的表达量极显著高于其他组织。推测该基因在花发育过程中可能主要参与调控甜荞lpls突变体雌蕊和果实的发育。     

水稻长颖壳突变体的形态发生、解剖结构观察及其遗传鉴定

长颖壳花器官突变体从野生稻(Oryza nivara Sharma et Shastry)和栽培稻(Oryza sativa subsp. indica Kato)杂交后代材料中获得。该突变体的内外稃变长、呈叶状,且顶端表现不同程度的开裂;每朵颖花的雄蕊1~10枚不等;雌蕊1~3枚不等;子房上柱头1~5个不等;有的颖花形成雄蕊/雌蕊嵌合体;子房处常附有瘤状物;此突变体结实率为18.2%;花粉可育率为62.46%。利用扫描电镜观察了该突变体花器官形态发生过程,并经遗传分析鉴定该突变性状由单隐性基因(暂命名为lh)控制。本文讨论了lh基因和以前鉴定的其他突变体基因之间的关系,通过表型分析推测,突变体基因可能影响花器官数目同时具有拟南芥B类基因的部分功能。     

水稻长颖壳突变体的形态发生、解剖结构观察及其遗传鉴定

长颖壳花器官突变体从野生稻(Oryza ntvara Sharma et Shastry)和栽培稻(Oryza sativa subsp.indica Kato)杂交后代材料中获得.该突变体的内外稃变长、呈叶状,且顶端表现不同程度的开裂;每朵颖花的雄蕊l～10枚不等;雌蕊l～3枚不等;子房上柱头l～5个不等;有的颖花形成雄蕊/雌蕊嵌合体;子房处常附有瘤状物;此突变体结实率为1 8.2%;花粉可育率为62.46%.利用扫描电镜观察了该突变体花器官形态发生过程,并经遗传分析鉴定该突变性状由单隐性基因(暂命名为lh)控制.本文讨论了lh基因和以前鉴定的其他突变体基因之间的关系,通过表型分析推测,突变体基因可能影响花器官数目同时具有拟南芥B类基因的部分功能.     

一种新型矮牵牛花发育突变体的研究

报道了新发现的一种矮牵牛(Petunia hybrida L.)花发育突变体,命名为efficient(eff),并对这一突变体进行了形态学和遗传学分析。eff突变体主要表现为雌蕊心皮数目的增加和雄蕊上长出花瓣状结构,同时,雄蕊、花瓣和萼片数亦有增多,但营养器官无变化。心皮数目的增加导致雌蕊柱头和子房体积的显著增大,并形成较大的果实。雄蕊上花瓣的形成对花粉的产生无明显影响。扫描电镜观察发现,eff突变体在花器官原基形成时发生了相应数目的增加及特征的变化。遗传学分析表明,突变的表现型符合孟德尔单基因遗传规律。     

野生大豆花发育相关基因GsLFY的功能研究

LEAFY/FLORICAULA (LFY/FLO)是植物特有的转录因子家族,在控制花器官的诱导与发育中起着重要的作用,但是与野生大豆花发育相关的LFY/FLO同源基因的研究尚未见报道。本研究从野生大豆中克隆获得1个LFY同源基因,命名为GsLFY,该基因CDS全长1224 bp,包含完整的开放阅读框,编码407个氨基酸。利用实时荧光定量PCR技术对GsLFY在不同组织中的表达情况进行了分析,结果显示GsLFY在根、花以及种子中表达,在茎、叶、茎尖中不表达; 在花发育的四轮不同器官中(萼片、花瓣、心皮和雄蕊)进行实时荧光定量PCR,结果显示GsLFY在花萼和雄蕊中表达,在花瓣和心皮中不表达。酵母单杂交实验结果显示,GsLFY具有转录激活活性。拟南芥原生质体瞬时表达结果表明,GsLFY定位于细胞核中。转GsLFY基因烟草植株开花期比对照提前约29 天,这为通过分子育种的方法获得花期改变的大豆新品种提供了基因资源和理论基础。     

一个水稻颖花器官突变体的形态解剖分析(英文)

从水稻 (OryzasativaL .)育种后代材料中获得一个受单隐性基因控制的颖花器官突变体。该突变体的内外稃变型、退化 ;雄蕊雌蕊化 ,每个颖花含 1～ 3个发育完整的雌蕊 ,其他雌蕊发育不完全。有的雌蕊化的雄蕊下部为花丝 ,其上着生不规则膨大组织和 0～ 3个羽毛状柱头。横切面和纵切面观察均可见每个颖花含 3个子房。人工辅助授粉后 ,每个颖花可产生 1～ 2粒种子。根据这些结果推断 ,该突变体为类似B功能缺失的突变体。     

无花瓣油菜雄蕊心皮化突变体细胞学观察及基因表达分析

油菜是我国重要的油料作物,油菜花器官具有典型的十字花科特点,无花瓣油菜在花期不存在花冠层,这种特点有助于提高油菜产量,预防茵核病的传播。雄蕊心皮化是指花器官的雄蕊结构被具有类似于雌蕊结构的器官代替,这不仅造成了花器官结构的变化也导致了雄性不育。本文通过对无花瓣油菜雄蕊心皮化突变不育分离群体中的雄性可育株和不育株的比较研究,发现心皮化现象是由遗传因素引起的。细胞学观察发现,雄蕊心皮化在花器官发育的早期就已经产生,心皮化的雄蕊中着生类似于胚珠的结构,其顶端细胞的形态和排列方式也与雌蕊柱头相似。花发育相关基因的表达分析表明,B组基因彳丹在不育株3轮花器中的表达都比可育株低,特别是在第二轮花器官中这种差异最为突出。而A组基因AP1在不育株第二轮花器官中的表达量较可育株高。c组基因AGL8、SHPI、SHP2、NAP在不育株心皮化的第二轮花器官中表达都较可育株中高。     

红花玉兰MwAG基因在花发育不同时期的表达

MwAG基因是调控红花玉兰(Magnolia wufengensis)雌雄蕊发育的关键转录因子。采用半定量RT-PCR、Northern blot杂交和实时荧光定量PCR技术检测了MwAG基因在红花玉兰花芽形态分化几个关键时期表达的组织特异性和表达水平的变化。研究结果表明, MwAG基因仅在红花玉兰雌雄蕊中表达, 而在幼叶、外轮花被和内轮花被中不表达。在花器官形态分化过程中, MwAG基因在雌雄蕊原基分化期和雌雄蕊成熟期均维持在一个较高的水平, 且在雄蕊中的表达波峰早于雌蕊, 这与雌雄蕊形态分化的时间基本吻合; 在花芽分化早期, 相同大小的花芽, 瓣数越多, MwAG基因在雌雄蕊中的表达量越低, 其结果与不同瓣数雌雄蕊分化的时间一致, 即瓣数越多, 雌雄蕊分化越晚。     

Ectopic expression of FaesAP3, a Fagopyrum esculentum (Polygonaceae) AP3 orthologous gene rescues stamen development in an Arabidopsis ap3 mutant

Arabidopsis thaliana APETALA3 (AP3) and Antirrhinum majus DEFICIENS (DEF) MADS box genes are required to specify petal and stamen identity. AP3 and DEF are members of the euAP3 lineage, which arose by gene duplication coincident with radiation of the core eudicots. In order to investigate the molecular mechanisms underlying organ development in early diverging clades of core eudicots, we isolated and identified an AP3 homolog, FaesAP3, from Fagopyrum esculentum (buckwheat, Polygonaceae), a multi-food-use pseudocereal with healing benefits. Protein sequence alignment and phylogenetic analyses revealed that FaesAP3 grouped into the euAP3 lineage. Expression analysis showed that FaesAP3 was transcribed only in developing stamens, and differed from AP3 and DEF, which expressed in developing petals and stamens. Moreover, ectopic expression of FaesAP3 rescued stamen development without complementation of petal development in an Arabidopsis ap3 mutant. Our results suggest that FaesAP3 is involved in the development of stamens in buckwheat. These results also suggest that FaesAP3 holds some potential for biotechnical engineering to create a male sterile line of F. esculentum.     

印度南瓜梭形果突变体的发现及遗传分析

从印度南瓜自交系HL中发现了一个梭形果突变体HL-fu。该突变体的花、果、茎等多器官的生物学特性同时发生了明显变异:雌花及雄花花器中异性花蕊的残存度较野生型高;果实为梭形,果形指数达野生型5倍;节间呈现长短交替分布的排列状态,叶序类似于对生。以突变体HL-fu与野生型HL杂交分别构建了正、反交F1,正交F2,BC1(P1)F1、BC1(P2)F1群体进行遗传分析,推测该变异类型为隐性多效单基因突变,突变性状受1对隐性核基因fu控制。探讨了梭形果突变体在南瓜育种及相关基础研究方面的潜在价值。     

二倍体普通荞麦异常花朵及其结构的研究

在二倍体普通荞麦BW1 9 1的自交后代群体中有一些植株上的很多花朵形态及其结构发生变异。对这些异常花朵的形态进行了观察 ,统计了各变异花朵的被片数目 (x1)、花柱数目 (x2 )、胚珠数目 (x3 )和雄蕊数目 (x4)等参数。结果发现 ,该群体植株的花朵类型多达 2 5种以上。同一植株上花朵的被片数目 (x1)、花柱数目 (x2 )、胚珠数目 (x3 )和雄蕊数目 (x4)等参数变异广泛。大多数花朵为 5被片 3花柱 1胚珠 8雄蕊 ,但是被片数变幅为 3～ 8,雄蕊数变幅为 3～ 1 1 ,花柱数变幅为 2～ 8,胚珠数变幅为 1～ 3。当花柱数分别为 2、3、4、5、6、7或 8时 ,胚珠数分别是 1 (正常 )、1 (正常 )、1 (正常 ) +0 (未发育胚珠 )、1 (正常 ) +1 (小型胚珠 )、2 (正常 )、2 (正常) +0 (未发育胚珠 )或 2 (正常 ) +1 (小型胚珠 )。偏相关分析表明 ,被片数与花柱数存在显著相关 (r12 .3 4 =0 2 3 0 2 ) ,被片数与雄蕊数存在极显著相关 (r14 .2 3 =0 .472 7 )以及花柱数与胚珠数之间存在极显著相关(r2 3 .14 =0 .7787 ) ,这暗示被片、花柱、胚珠、雄蕊在遗传或发育上是相关的     

Male and female flowers of the dioecious plant sorrel show different patterns of MADS box gene expression.

Male and female flowers of the dioecious plant sorrel (Rumex acetosa) each produce three whorls of developed floral organs: two similar whorls of three perianth segments and either six stamens (in the male) or a gynoecium consisting of a fertile carpel and two sterile carpels (in the female). In the developing male flower, there is no significant proliferation of cells in the center of the flower, in the position normally occupied by the carpels of a hermaphrodite plant. In the female flower, small stamen primordia are formed. To determine whether the organ differences are associated with differences in the expression of organ identity genes, cDNA clones representing the putative homologs of B and C function MADS box genes were isolated and used in an in situ hybridization analysis. The expression of RAD1 and RAD2 (two different DEFICIENS homologs) in males and females was confined to the stamen whorl; the lack of expression in the second, inner perianth whorl correlated with the sepaloid nature of the inner whorl of perianth segments. Expression of RAP1 (a PLENA homolog) occurred in the carpel and stamen whorls in very young flower primordia from both males and females. However, as soon as the inappropriate set of organs ceased to develop, RAP1 expression became undetectable in those organs. The absence of expression of RAP1 may be the cause of the arrest in organ development or may be a consequence.     

榛属（桦木科）花序及花的形态发生

在扫描电镜下观察了桦木科榛属榛、毛榛和滇榛的花序和花的形态发生过程。榛属雌花序由多个小聚伞花序螺旋状排列组成;每个小花序原基分化出1枚初级苞片和一团小花序原基分生组织,由小花序原基分生组织分化形成2个花原基;每个花原基分化出2个心皮原基,形成二心皮雌蕊;雌蕊基部有2层花被原基,内层花被原基环状,外层花被发生于花原基近轴面和远轴面,近轴面和远轴面的花被不均等分化,外层花被发生早于内层花被。雄花序为柔荑状,由多个小聚伞花序螺旋状排列组成。每个小花序原基分化出1枚初级苞片和一团小花序原基分生组织,由小花序原基分生组织分化出2枚次级苞片和4。6个雄蕊原基,形成4—6枚雄蕊,每个雄蕊具4个药囊,在雄蕊原基分化形成4药囊雄蕊过程中．出现雄蕊原基纵裂。并且花丝纵裂至基部。为进一步全面探讨桦木科属间系统演化关系提供了证据。     

榛属 (桦木科) 花序及花的形态发生

在扫描电镜下观察了桦木科榛属榛、毛榛和滇榛的花序和花的形态发生过程。榛属雌花序由多个小聚伞花序螺旋状排列组成;每个小花序原基分化出1枚初级苞片和一团小花序原基分生组织,由小花序原基分生组织分化形成2个花原基;每个花原基分化出2个心皮原基,形成二心皮雌蕊;雌蕊基部有2层花被原基,内层花被原基环状,外层花被发生于花原基近轴面和远轴面,近轴面和远轴面的花被不均等分化,外层花被发生早于内层花被。雄花序为柔荑状,由多个小聚伞花序螺旋状排列组成。每个小花序原基分化出1枚初级苞片和一团小花序原基分生组织,由小花序原基分生组织分化出2枚次级苞片和4~6个雄蕊原基,形成4~6枚雄蕊,每个雄蕊具4个药囊,在雄蕊原基分化形成4药囊雄蕊过程中,出现雄蕊原基纵裂,并且花丝纵裂至基部。为进一步全面探讨桦木科属间系统演化关系提供了证据。