茎顶端分生组织在植物发育过程中的保持、转变和逆转

顶端分生组织(shoot apical meristems,SAM)为产生新的器官和组织而不断提供新的细胞,它的活性依赖于平衡分生组织细胞的增殖和器官发生之间关系的调控基因.来自不具备光合能力的顶端分生组织的细胞可形成具有光合能力的营养器官.在从营养生长到生殖发育的转变过程中,茎顶端分生组织,转变为花序分生组织,最终形成花分生组织.在进入开花决定状态以前,SAM的状态很大程度上受到环境信号和转录调控因子的影响.以模式植物拟南芥为主,对在顶端分生组织的保持和转变中复杂同时又有差异的基因调控网络进行讨论.在花和花序分生组织逆转过程中,SAM中的细胞也受到相关基因的调控,且表达方式存在明显的时空差异.因此,具有决定性的和未决定性双重特性的分生组织之间的转变和相互协调,对于器官发生和形态建成起到至关重要的作用.     

百脉根类LATERAL ORGAN BOUNDARIES基因的分离及表达方式

植物顶端分生组织可分为中央区,周缘区和肋区。在植物胚后发育中,侧生器官产生于顶端分生组织的周缘区。顶端分生组织和侧生器官之间的边界的建立和维持是一个非常重要的发育过程,许多调节子参与控制这个过程。拟南芥的LATERAL ORGAN BOUNDARIES（LOB）基因具有独特的表达模式,其表达的范围与上述的边界区域重合。LOB基因隶属于一个大的基因家族一,OB结构域基因家族。该家族编码的蛋白在N端具有一个保守的LOB结构域,该家族LOB基因以外的成员也参与拟南芥不同的发育过程。为了探讨在与拟南芥亲缘关系较远的豆科中LOB同源基因的功能,我们在豆科模式植物百脉根中分离了3个LOB同源基因,命名为LjLOB基因,并用RNA原位杂交方法研究了这3个基因的表达模式。研究结果显示,LjLOB1和LjLOB3都强烈地在小叶原基的基部表达,这种表达模式可能与小叶原基和复叶原基之间的边界相关。而LjLOB4则在发育中的花芽不同轮之间的边界上表达。百脉根中这3个基因具有不同的表达模式,强烈地提示它们的功能发生了分歧：LjLOB1和LjLDB3可能在复叶发育中具有重要功能;而LjLOB4则可能参与了花的发育。     

植物干细胞调控的分子机制

植物干细胞位于茎尖分生组织区和根尖分生组织区,是植物胚后发育中新的器官产生的源泉.近几年,在干细胞及其周围组织区发现了一些与干细胞稳态维持有关的基因,这些基因产物与外源性信号（如生长素）一起组成复杂的调控网络控制植物的生长和发育.表观遗传修饰作为控制基因表达的一种方式也对植物干细胞有重要的影响.该文介绍近几年植物干细胞分化调控的最新进展.     

问题解答

问:“原胚”是指植物胚胎发育过程中的哪个时期? 答:在植物胚胎发育过程中,合子先横裂一次形成顶端细胞和基细胞。一般基细胞发育成胚柄,在胚胎发育成熟时已经退化消失;由顶端细胞发育成胚的本体。顶端细胞经多次分裂形成一团细胞,随后由于平周分裂有了表皮原和基本分生组织的分化,此时胚体呈圆球形,称为球形胚时期。后来由于胚体上半部两侧的细胞分裂较快,形成两个小突起,为子叶原基,使胚体呈心脏形,称为心形胚时期(指双子叶植物)。随着胚器官发育的完成,形成成熟的胚。在子叶原基出现以前,从顶端细胞分裂到球形胚时期都可称为胚胎发育的“原胚”阶段。     

梨实生树童区和成年区顶端分生组织的细胞学研究（简报）

梨实生树童区技梢顶端分生组织中中央区、周缘区和肋状分生组织的细胞核中DNA含量分别低于、无差异于和高于成年区枝梢顶端分生组织中各相应区域,童区顶端分生组织中这三个区域的细胞中RNA含量都比成年区低。童区与成年区顶端分生组织的细胞核面积无差异,细胞面积的差异只出现在中央区。     

多肽-受体激酶信号维持顶端分生组织稳态的分子机制

植物在一生的发育过程中不断进行着新器官的产生和既有器官的伸长,例如,叶、侧枝、花等器官的产生和根、茎的伸长,这一切都取决于其分生组织中干细胞的活动及由此产生的细胞命运决定.植物顶端分生组织的维持有着精细的调控网络,复杂的胞间信号转导保证了细胞分裂与分化之间的平衡.过去二十多年的研究表明,多肽和受体激酶在维持植物顶端分生组织的过程中起着至关重要的调控作用.本文整理了有关多肽和受体激酶维持顶端分生组织稳态的最新研究进展,梳理了这些已知调控元件之间的关系,并提出了可能存在的工作模式以及未来完善这些信号网络的研究方向.     

拟南芥茎顶端分生组织相关突变体的表型与结构分析

以拟南芥野生型(C24)和T-DNA插入诱发的突变体(155系)为材料,通过表型分析、组织切片、GUS基因表达的组织化学定位等研究方法对155系的形态结构和生长发育进行了较为细致的观察分析,结果发现:(1)T-DNA插入诱发的155系突变体植株矮化,叶片等器官体积减小,营养生长阶段延长,发育较C24缓慢;(2)同一时期155系的茎顶端分生组织面积较C24减小,顶端平坦,细胞层数减少,两侧叶原基基部之间的距离缩短,呈现出发育迟缓、从茎顶端分生组织向花分生组织转变延迟等特征;(3)GUS基因特异性地在155系茎顶端分生组织和维管组织中表达.结果表明,T-DNA诱捕基因可能在茎顶端分生组织中发挥作用,由于T-DNA的插入使该基因的功能受到了影响,进而影响了155系中茎顶端分生组织的发育模式,产生了155系的一系列表型改变.     

高效转移基因组DNA的阳离子法

目前把外源基因引入植物的方法通常是只利用克隆基因作为供体DNA.然而,许多重要的农艺性状是由多基因或未知基因所控制.借助于原生质体融合或染色体转移已完成了未克隆基因组DNA对原生质体的转移,获得了含多基因大片段DNA的转移.但是,这些方法太难且复杂,常常只能采用限定量的基因型. Metapontum Agrobios的N.M.Antonelli和依阿华州立大学的J.Stadler开发了把未克隆基因转移到植物细胞的简便方法.此方法(以前曾用于哺乳动物细胞转化)过程是:(1)先用聚合阳离子Polybrene(Aldrich)预处理原生质体,然后加入DNA或(2)将     

用一种新型基因枪将外源基因转入水稻细胞(简报)(英文)

本文介绍了一种设计上改进的基因枪,用这种新型基因枪将外源基因转移到水稻细胞获得了表达。用包有pBI 121质粒DNA的钨微弹轰击水稻悬浮细胞以及成熟种子胚后,在悬浮细胞中检测到了外源基因(GUS)的表达。胚诱导的愈伤组织在无抗生素选择的条件下扩增并分化、再生,共获得30株绿色小植株。经DNA斑点杂交测得其中两株的植物总DNA中存在GUS基因。Southern杂交分析证实GUS基因整合到了水稻基因组.     

小麦恢复可育基因非配子融合的转移

由于利用了根癌农杆菌作为载体的DNA 转移系统,高等植物中的双子叶植物基因转移 获得了成功。但根癌农杆菌的天然寄生范围仅 限于双子叶植物,因此,单子叶植物的转化尚待 探索其他途经。有人采用单细胞或原生质体摄 取外源DNA,再生成愈伤组织,进而培育成完 整植株‘”。有人为了避开从细胞培养成植株的 某些困难,设想采用配子作为接受外源DNA的 受体,在体外培养花粉,把精子作为显微注射 DNA的靶子,再由花粉管进人子房,通过受精 将外源遗传物质引人到合子,从而形成转化的 胚,再发育为转化的植株［[91。还有人设想,以雌 配子作为显微注射DNA的靶子,将外源DNA 直接注射入卵细胞,然后通过受精,使外源DNA 进人受精卵,发育为转化的胚及转化的植 株^[2,3,5,4,10]。此外,最近有人报道,已经重组了 Ti质粒,可在单子叶植物玉米中作为外源DNA 转移的载体L川。但在单子叶植物的禾本科农作 物中,如小麦、水稻、玉米等,至今仍缺少可行的 外源基因转移技术。     

谷子胚和胚乳的发育

合子的第一次分裂为斜的横分裂,胚发育至棒状原胚后,胚顶端一侧的细胞加速分裂形成一团分生组织细胞,由这团分生组织分化盾片、胚芽鞘、胚芽生长点和胚根。胚体的其它部分参与部分盾片和胚根鞘的构成。胚柄不参与胚的组成,胚无外胚叶,胚胎发育属禾本型。核型胚乳。从胚囊壁产生的自由生长壁把胚乳游离核隔开形成一层胚乳细胞。然后这层细胞平周分裂使胚乳细胞变成二层,以后的胚乳细胞增殖以细胞有丝分裂方式进行。胚乳的最外层     

植物生长的一些特性

生物个体在细胞、组织、器官和整体水平上量的不可逆的增加称为生长。种子植物的生长一般具有以下几个特点:无限性、局部性、不可逆性、相关性、向性和全能性。无限性植物有三种分生组织,特别在其茎端和根端存在着能始终保持胚性活动的具有无限分生能力的顶端分生组织。这就使植物在其一生中不断产生新组织、形成新器官,一直持续到个体死亡。局部性动物(特别是脊椎动物)出生后基本上已具备了成体的一切器官,以后的生长仅是身体各部分体积的增大。因此,动物的成体及其幼体在体形上保持“相似形”关系。植物则完全不同,其生长仅限于存在分生组织的某些特定部位,并非整体生长。如在根、茎顶端及其侧方周围以及某些器官的基部。这就使植物与其幼苗相比显得面目全非了。     

高等植物成花基因的研究

高等植物的成花可分为两个阶段：由茎顶端分生组织转变成花分生组织和花器官的形成。前者主要受成花计时基因的控制,而后一阶段主要由植物的同源（异型）框基因调控。本文综述了近年来对植物成花调控基因的研究,并着重对第一阶段成花基因的功能、它们间的相互作用和特点进行了总结。 Abstract:Plant flower can be divided into two phases——from stem apex meristem tissue into flower meristem tissue and floral apparatus.The flower time genes control the flower development and the homologous genes control flower apparatus identify.This paper summarizes recent studies on plant flower and emphasizes on the first phase flower control genes,theirs interaction and function,characteristic of the homologous genes.     

粒子枪促进土壤杆菌介导的转化

Pioneer Hi-Bred的科学家D.Bidney及其同事们发现,在用根癌土壤杆菌转化植物组织之前,对该组织进行微弹轰击,可促进转化作用。Bidney的研究小组用钨粒子轰击烟草叶和向日葵顶端分生组织,然后用含GUS或卡那霉素抗性基因的根癌土壤杆菌处理。他们发现,与未经轰击的组织相比,前粒子轰击能提高转化频率。在产生卡那霉素抗性的集落中,对烟草叶进行微弹轰击和土壤杆菌的转化作用相结合至少比只用包有DNA的粒子轰击进行直接转化要有效100倍。在向日葵分生组织衍生的植株中可观察到相似的结果。     

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。     

遗传工程植物中对基因表达的控制

把有用的特征转移到植物体中,一直是植物遗传工程中的一个主要的目标。而目前正在进行的一些最热门的工作是鉴定和转移控制基因表达的 DNA 序列。人们现在已经能够通过遗传工程技术把基因“开关”引入到植物中,基因“开关”可以随意打开或关闭。由英国 Durham 大学的 C.H.Shaw 等所作的一篇报告中提出了“第一个在染色体上表达的植物启动子的功能图谱”。所描述的这个启动子能够控制胭脂碱合成酶基因的表达。西德     

天麻发育过程中蛋白质、脂类及酶的组织化学定位初步观察

天麻胚内含有丰富的脂肪及总蛋白质,少量的碱性蛋白质,胚体萌动时还显示出明显的多酚氧化酶,酯酶及ATP酶的活性。在营养生长期,顶端分生组织,叶原基,维管束薄壁细胞,外皮层细胞以及大型维管柱细胞内含有丰富的总蛋白质,其分布与贮存多糖的分布相反。脂肪及碱性蛋白含量不明显。顶端分生组织,表皮层及维管束薄壁细胞内呈现出酸性磷酸酶,酯酶,ATP酶,多酚氧化酶及过氧化物酶较高的活性。开花期,球茎内这几种酶的活性均较高,在花序轴内ATP酶及过氧化物酶的活性比水解酶类的活性稍高些。球茎中央薄壁组织细胞由于贮存的多糖和蛋白质被逐渐消耗而形成空腔。果实成熟后,球茎内贮存的营养物质耗尽,酶类的活性显著下降。     

生长素调控植物株型形成的研究进展

高等植物通过调节顶端分生组织和侧生分生组织的活性建立地上株型系统,分生组织的活性受环境信号、发育阶段和遗传因素的综合调控,植物激素参与这些信号的整合。顶端优势是植物分枝调控的核心问题,而生长素对顶端优势的形成和维持发挥关键作用。本文综述了近几年与植物地上部分株型形成相关的生长素合成代谢、极性运输及信号转导领域的研究进展,并提出了展望。     

生长素调控植物株型形成的研究进展

高等植物通过调节顶端分生组织和侧生分生组织的活性建立地上株型系统, 分生组织的活性受环境信号、发育阶段和遗传因素的综合调控, 植物激素参与这些信号的整合。顶端优势是植物分枝调控的核心问题, 而生长素对顶端优势的形成和维持发挥关键作用。本文综述了近几年与植物地上部分株型形成相关的生长素合成代谢、极性运输及信号转导领域的研究进展, 并提出了展望。     

芸薹属植物发育过程中顶端结构的解剖学研究

本文采用解剖学方法研究花椰菜、青花菜、结球甘蓝和大白菜在生长发育过程中顶端分生组织结构的变化及之间存在的差异。结果显示它们的顶端分生组织结构都是由最初幼苗的原套-原体结构逐渐发育到过渡型分区结构、典型化五个分区结构,至开始进入生殖生长时期的四个分区结构(形成层状细胞区消失)。四种植物在进入生殖生长后,顶端分生组织细胞行为不同:大白菜和甘蓝顶端亚外套两侧细胞分裂分化形成顶生叶原基,在顶生叶原基内侧的细胞将进行分裂产生花序侧枝原基。花椰菜和青花菜顶端亚外套两侧细胞分裂形成花序分生组织,花序分生组织增生即为花球体;内部解剖结构表现为分生组织不断分裂增多的过程。这些结果为研究花序表型发生的解剖学本质及分子生物学研究分生组织发育方向奠定了基础。