授粉对水稻柱头蛋白持及钙离子富集的影响

应用２非平衡等电聚集和双向电泳技术,在不同水稻品种开花前后发育早期的紫蕊柱头中,发现两类５种电泳特性相似的我肽;在自交或杂交亲和授粉后并无明显变化;而在杂交不亲和授粉后,柱头中出现分子量为１７．５ｋＤ,等电点为８．５的亲带,可能与杂交不亲和授粉后的识别反应有关。在成熟柱头表面有大量钙离子富集在杂交不亲和授粉后幼嫩柱头表面却示发现;用成熟茶粉强迫自交授粉,可诱导钙离子在幼嫩柱头表膜富集,说明钙离子的     

青花菜自交不亲和特性的荧光鉴定

利用亲和指数和荧光显微测定法对青花菜高代自交材料进行自交不亲和特性的快速鉴定。利用蕾期和花期授粉进行亲和指数测定。荧光显微观察发现自交亲和材料与不亲和材料蕾期授粉花粉能够正常萌发,花粉管穿越柱头乳突细胞到达子房完成授粉受精过程;自交不亲和材料花期授粉后花粉与柱头乳突细胞表面发生强烈胼胝质反应,花粉在柱头上不能萌发,即使有少量萌发,其花粉管生长也不正常,最终不能伸入柱头。荧光显微观察法结果准确、方便,受外界环境条件影响较小,且与亲和指数法鉴定结果相一致,可有效应用于青花菜自交不亲和特性的快速鉴定,从而加速新品种选育进程。     

激光、高压静电场克服羽衣甘蓝自交不亲和及其分子机制的研究

利用激光、高压静电场对自交不亲和的羽衣甘蓝的花粉进行处理,以期克服其自交不亲和。通过对处理后的花粉的表面结构和蛋白酶活性及其萌发情况的研究,进一步分析激光、高压静电场的生物效应。同时利用分子生物学手段Northern杂交技术,检测了经激光、高压静电场处理的花粉,在授粉后柱头上SLG和SRK基因表达的差异,以探讨激光、高压静电场对生殖反应作用的分子机制。结果表明:通过适宜剂量的激光、高压静电场处理,羽衣甘蓝的花粉萌发率提高,成熟花粉水溶性总蛋白,α-淀粉酶活力,总淀粉酶活力均不同程度的提高,同时自交亲和指数和结籽率提高。从花粉的表面结构的电镜显微观察分析,花粉壁的雕纹受到了伤害,网脊线有轻微断裂,网眼变大。授粉后,取不同时间间隔的柱头样品提取总RNA,利用Northern杂交技术检测SLG和SRK基因的表达量,授粉后24 h激光处理和高压静电场处理与对照比较,SLG和SRK基因的表达量均降低。     

青篱柴通过促进亲和花粉生长而提高传粉精确性

异型花柱植物的适应意义在于提高亲和花粉的传递, 从而促进异交, 但是有不少研究发现柱头上落置了大量不亲和花粉。目前, 很少有人研究柱头是否有利于亲和花粉的萌发和花粉管伸长, 以及通过去雄处理排除花内和植株内不亲和花粉干扰从而验证二型花柱植物是否可以促进异交。本研究以亚麻科青篱柴属(Tirpitzia)的二型花柱植物青篱柴(T. sinensis)为研究对象, 分居群调查了青篱柴长、短柱型的植株数量, 测量不同柱型的花粉与柱头大小以及观察其表面纹饰, 测定不同开花时间长、短柱型的柱头活性与花粉活力, 统计自然状态下柱头上落置的不同表型花粉比例, 进一步统计花内、株内去雄和自然对照下柱头上落置的不同表型花粉比例, 计算型间、型内和混合授粉花粉管长度和花粉萌发率, 人工授粉检测其是否型内异交不亲和与自交不亲和。结果表明, 自然居群中长、短柱型青篱柴植株数量没有显著性差异; 短柱型青篱柴花粉体积显著大于长柱型, 且二者花粉表面纹饰不同, 但不同柱型的柱头表面积与表面纹饰无差异; 青篱柴开花第一天的花粉活力显著高于开花第二天, 而柱头活性在开花前两天无显著性差异; 自然状态下柱头上落置的不亲和花粉比例显著高于亲和花粉; 在长柱型青篱柴中, 花内和株内去雄显著提高了柱头上亲和花粉的落置比例; 柱头上授型内花粉, 其花粉萌发率和花粉管的长度都显著低于授型间花粉; 授粉结果表明青篱柴为型内异交不亲和与自交不亲和。二型花柱植物通过促进亲和花粉的萌发和花粉管的伸长而有利于型间授粉, 从而显著提高其传粉精确性。     

欧报春二型花柱的繁育特性研究

二型花柱植物通常具有自交不亲和性,在不同植物中所表现的可育性不同。欧报春(Primula vulgaris)是典型的二型花柱植物,为了探究欧报春的繁育特性,通过温室栽培,对欧报春的长花柱和短花柱的花部特征、花粉和花柱形态、花粉活力、柱头可授性、花粉/胚珠比、杂交指数、杂交亲和性、花粉管观察进行研究。结果表明,(1)长花柱和短花柱的花冠直径、花冠筒长度、柱头高度、花药高度和花筒中部直径均表现出两型性;(2)花粉和柱头观察发现花粉极轴长、花粉赤道轴长、花柱直径、柱头乳突细胞和花粉数量均有差异;(3)长花柱的花粉/胚珠比为384.20,短花柱为369.70,属于兼性异交类型;长花柱和短花柱的花粉活力和柱头可授性能在较长时间内维持较高活力;(4)长花柱杂交指数值为5,短花柱为4,表明繁育系统类型为异交,部分自交亲和,需要传粉者;6种授粉组合均能结实,异型花间授粉的结实数明显高于同型自花授粉和异株同型授粉;短花柱为母本的异型花间授粉组合亲和性优于其他组合;欧报春存在自交不亲和性,长花柱的自交不亲和性低于短花柱。     

配子体自交不亲和植物花粉S基因研究进展

配子体自交不亲和植物的自交不亲和性是由雌蕊自交不亲和因子和花粉自交不亲和因子相互作用的结果。目前已经分离和鉴定了雌蕊自交不亲和基因及其表达产物。最近从金鱼草、Prumusdulcis、梅等植物中分离的F-box基因,它具有花粉S基因特点,即在花药、成熟的花粉和花粉管中特异表达;在基因位置上,与S-RNase基因紧密连锁;不同物种或同一物种不同品种F-box基因间核苷酸和氨基酸序列上存在高度多态性。通过分子生物学方法和杂交授粉试验证明所分离的F-box基因是花粉自交不亲和基因,但目前尚未分离出该类基因相应的表达蛋白。主要综述了配子体自交不亲和植物花粉自交不亲和基因的发现、基因的结构、雌蕊自交不亲和因子和花粉自交不亲和因子相互作用的模型。     

利用氨基酸分析快速测定甘蓝自交不亲和性

利用氨基酸分析方法,对甘蓝（ＢｒａｓｉｃａｏｌｅｒａｃｅａＬ．ｖａｒ．ｃａｐｉｔａｔａ）自交不亲和系与亲和系的柱头和花粉蛋白质进行了研究。结果表明,自交不亲和系与亲和系的柱头和花粉氨基酸组分有显著差别。柱头中苏氨酸和酪氨酸含量以及花粉中甘氨酸和丙氨酸含量可以作为评价自交不亲和性的指标。鉴定标准：自交不亲和系柱头中苏氨酸含量高于０．２２３％,酪氨酸含量高于０．３８５％;花粉中甘氨酸含量高于１．５９３％,丙氨酸含量高于１．４６４％。亲和系柱头中苏氨酸含量低于０．１８５％,酪氨酸含量低于０．１６４％;花粉中甘氨酸含量低于１４７０％,丙氨酸含量低于１００６％     

花粉——雌蕊相互作用的分子基础

显花植物授粉过程包含了花粉与雌蕊一系列复杂的细胞间相互作用。花粉在柱头上必须发生粘附与水合作用后才能萌发,花粉胞被蛋白可能在粘附机制中起主要作用,而水孔蛋白调节了花粉的水合过程;花粉管在花柱引导组织中定向生长,受引导组织胞间质、向化性物质及细胞粘附机制等因素的影响,也与花粉受体及子房有关。在植物的自交不亲和性反应中,配子体型自交不亲和性反应主要是由自交不亲和基因蛋白产物降解花粉RNA或以Ca^2 介导的信号级联反应实现的;孢子体型自交不亲和性反应则依赖于干性柱头以及雌蕊的S受体激酶及S位点糖蛋白与花粉S基因配体之间的相互作用。     

羊蹄甲种间杂交不亲和初探

通过花粉活力测定和荧光显微技术对南非羊蹄甲与湖北羊蹄甲种间杂交不亲和原因进行了探讨.结果发现,花粉活力不是限制杂交不亲和的主要因子;通过荧光观察发现,南非羊蹄甲的花粉可以在湖北羊蹄甲的柱头上萌发生长,但伴有大量异常现象出现,表现为授粉后柱头的乳突细胞立即出现胼胝质反应,花粉管在柱头上盘绕,生长弯曲折叠,顶端膨大,异常变细,或先端沉积胼胝塞而中途停止生长,初步推断杂交后花粉管生长的异常行为是种间杂交不亲和的主要原因;从杂交后胚囊处的胼胝质反应看,杂交不亲和原因也有可能是雌雄配子体未能结合,或能正常受精,但受精后胚和胚乳发育不协调导致雌蕊脱落而不能得到种子.     

荞麦亲和与不亲和授粉后柱头和花粉管中ATP酶的超微细胞化学定位

利用磷酸铅沉淀技术对荞麦(Fagopyrum esculentum Month.)pin型植株分别进行亲和授粉和不亲和授粉后的柱头、花粉粒、花粉管进行了ATPase的超微细胞化学定位。结果表明(1)亲和授粉和不亲和授粉后0.5h,柱头细胞的ATPase活性反应水平较低或基本无酶活性;柱头表面、柱头上附着的花粉粒内ATPase活性在不亲和授粉时较低,亲和授粉时较高,花粉粒内ATPase主要定位于线粒体和精子细胞;(2)授粉后1.5h,不亲和授粉的柱头细胞及花粉管的ATPase活性均较低,花粉管停止生长,细胞质开始解体;而亲和授粉的柱头细胞及花粉管的ATPase活性均较高,ATPase主要定位于柱头细胞的质膜、胞基质以及花粉管的壁、质体的膜、高尔基体、线粒体上。根据不同时期不同部位ATPase活性的差异,我们认为荞麦发生自交不亲和时,花粉管在花柱中停止生长不仅是因为花粉管得不到花柱中的营养物质而引起的,可能也与花粉管自身物质代谢发生障碍有关。     

花柱和花粉胞外钙调素对花粉萌发和花粉管伸长的影响

以烟草为材料,通过半体内实验,就花柱和花粉胞外钙调素对花粉萌发和花粉管伸长的影响进行了观察。发现用EGTA及钙调素抗血清处理柱头或花粉均可抑制花粉在柱头上的萌发;向花柱引导组织中显微注射纯化钙调素可促进花粉管束伸长,而注射钙调素抗血清可抑制花粉管束伸长;同时证实玉米花柱和花粉细胞壁中均存在钙调素及钙调素结合蛋白,而且花粉和花柱细胞壁中钙调素结合蛋白的种类有差异。结果表明存在于花粉和花柱细胞外的钙调素对花粉萌发和花粉管伸长均有促进作用。     

烟草花粉萌发和花粉管生长期间柱头和花柱中的钙分布

烟草柱头表面有两层覆盖物,其中含有少量细小的钙颗粒.花粉落到柱头上后,储存在花粉外壁中的钙被释放到覆盖层中.当花粉管穿过覆盖层长入柱头细胞之间时,花粉管顶端的细胞壁中出现了大量的细小钙颗粒.开花后22 h观察时,在花柱引导组织中形成了钙的梯度分布:花柱上部引导组织中的钙较少,而下部连接子房处的花柱引导组织中含有较多的钙颗粒.去雄花开花后1 d时,花柱上部引导组织中的钙明显增多;3 d时,连柱头细胞中也出现了较多的钙颗粒.讨论了烟草花柱引导组织中钙梯度分布和花粉管生长的关系.     

荞麦亲和与不亲和授粉后柱头和花粉管中ATP酶的超微细胞化学定位

利用磷酸铅淀淀技术对荞麦（Fagopyrum esculentum Monch.)pin型植株分别进行亲和授粉和不亲和授粉后的柱头、花粉粒、花粉管进行了ATPase的超微细胞化学定位。结果表明（1）亲和授粉和不亲和授粉后0.5h,柱头细胞的ATPase活性反应水平较低或基于无酶活性;柱头表面、柱头上附着的花粉粒内ATPase活性在不亲和授粉时较低,亲和授粉时较高,花粉粒内ATPase主要定位于线粒体和精子细胞;（2）授粉后1.5h,不亲和授粉的柱头细胞及花粉管的ATPase活性均较低,花粉管停止生长,细胞质开始解体;而亲和授粉的柱头细胞及花粉管的ATPase活性均较高,ATPase主要定位于柱头细胞的质膜、胞基质以及花粉管的壁、质体的膜、高尔基体、线粒体上。根据不同时期不同部位ATPase活性的差异,我们认为荞麦发生自交不亲和时,花粉管在花柱中停止生长不仅是因此花粉管得不到花柱中的营养物质而引起的,可能也与花粉管自身物质代谢发生障碍有关。     

Reproductive biology of Butea monosperma (Fabaceae)

The reproductive biology encompassing phenology, floral biology, pollination and breeding systems, of Butea monosperma, a beautiful tree of the Indian subcontinent, was investigated in a protected dry, deciduous forest located in New Delhi. Phenological studies indicated that although the species shows a regular flowering season, all trees do not flower every year. Flowers are typically papilionaceous; the stigma is wet papillate and the style is hollow. The flowers show characteristics of bird pollination being large and bright orange-red in colour with copious amounts of nectar, and exhibiting diurnal anthesis. Although the flowers are frequented by as many as seven species of birds belonging to six families, only one species, the purple sunbird (Nectarinia asiatica), is the effective pollinator. The flowers are also pollinated by the three-striped squirrel (Funambulus tristiatus). Unlike other flower visitors, these two pollinators forage the nectar from the open side of the keel (legitimate path) during which pollen grains are deposited on their body parts. After the first visit of a sunbird or a squirrel, virgin flowers showed pollen load on the stigma and developed into fruits. B. monosperma shows a weak form of self-incompatibility. Fruit set following manual self-pollination (5.25 %) was comparable with open-pollination (approx. 5 %) but was significantly lower than manual cross-pollination (22.51 %). This indicates that there is a high degree of geitonogamous pollination in this species, which may lead to a weakening of self-incompatibility as a means of reproductive assurance. The results are analysed in the light of prevailing discussions on specialized vs. generalized pollination systems.     

G蛋白调节剂和花柱S-核糖核酸酶对花粉管生长及其钙离子浓度的影响

以‘丰水’和‘幸水’梨花柱及花粉为试材,用激光共聚焦显微技术,研究了离体条件下G蛋白活性调节剂和花柱S-RNA酶对花粉管生长及其游离Ca~(2 )浓度的影响。结果表明:G蛋白激活剂CTX可促进花粉管生长,且可解除花柱S-RNA酶对自身花粉管生长的抑制作用;G蛋白抑制荆PTX和花柱S-RNA酶共同处理使异体的花粉管生长受到抑制。CTX处理使花粉管尖端区的[Ca~(2 )]_i明显升高,花柱S-RNA酶处理引起自身花粉管尖端区的[Ca~(2 )]_i梯度消失;CTX和花柱S-RNA酶共同处理则使自身花粉管内的[Ca~(2 )J_i表现出两者单独处理时的综合特征;而花柱S-RNA酶和PTX共同处理后,异体的花粉管内[Ca~(2 )]_i表现出先升高后下降的趋势。     

Stigma closure and re-opening in Oroxylum indicum (Bignoniaceae): Causes and consequences

The study of plant responses to touch, particularly the responses of leaves, stems, and roots, has a long history. By contrast, floral responses are relatively unexplored. Stigma closure is common in the Bignoniaceae, but the factors influencing it are not well understood. We investigated factors influencing stigma closure and reopening and its effects on pollen receipt in seven Oroxylum indicum trees near Hat Yai, Thailand. The effects of pressure, conspecific and heterospecific pollen, and pollen load (the amount of pollen deposited) on stigma behavior were examined in 270 flowers (of the total 430 flowers evaluated in the entire study). Pressure alone resulted in faster closure than did conspecific pollination and faster reopening than did heterospecific pollination. Stigmas never reopened after conspecific pollination. Pollen load had no effect on stigma behavior. Stigmas discriminated between conspecific and foreign pollen; they reopened only after pollination with the latter. A manipulative experiment revealed that stigma closure did not affect the number of conspecific pollen grains received. We also counted pollen tubes in styles that were either hand-supplemented with outcross conspecific pollen or open-pollinated. Pollen tube numbers were highest after light pollination (～900 grains), indicating that interference among pollen grains may occur after pollination with very heavy loads (>6000 grains). Possible fitness consequences of these responses are discussed.     

Pollen Tube Growth and Seed Set of Banksia coccinea R.Br. (Proteaceae)

Controlled hand pollinations and field observations were usedin conjunction with fluorescence and scanning electron microscopyand fruit and seed set to investigate the timing of stigma receptivity,pollen tube growth and self-incompatibility in relation to fertilityin B. coccinea. The species showed both protandry and partialself-incompatibility. Peak stigma receptivity as measured bypollen germination was recorded at 3 d after anthesis and maximumproduction of stigmatic exudate at 6 d. Pollen tubes reachedthe base of the style by 6 d after pollination. A 5 x 5 diallelexperiment was conducted and the results measured by pollentube growth. Self-pollinations generally resulted in poorertube growth than crosses and there was significant specificand general combining ability as well as reciprocal effects.Cross-pollination resulted in improved fruit set and seed toflower ratio over both selfing and open pollination. Spatiallimitations to fertility due to infructescence size were alsorecorded, but the combination of outcrossing mechanisms andspatial limitation did not entirely account for the low fertility.It is suggested that environmental conditions and the availabilityof resources may also exert an influence. Banksia coccinea R.Br., scarlet banksia, Proteaceae, pollination, stigma receptivity, pollen tube growth, self-incompatibility, breeding system, seed set     

莴苣授粉前后柱头与花柱中钙的分布变化

莴苣柱头呈两裂片状,有接受花粉的接受面和非接受面之分。授粉前后,柱头接受面乳突细胞的细胞壁中贮存丰富的细小钙颗粒,而非接受面的表皮细胞壁中的钙颗粒很少。在花柱组织中钙的分布具有明显特征,在同一水平上,钙主要分布在引导组织的质外体中,如细胞壁和细胞间隙中,而在引导组织外的薄壁组织中钙主要分布在的细胞内液炮和细胞壁中以及维管束导管内。在花柱不同水平上,花柱中的钙呈现出梯度分布,顶端各组织中的钙颗粒较少,基部各组织中的钙颗粒较多。授粉后1h花柱基部组织的钙颗粒增多,钙梯度分布现象增强。花柱引导组织中的钙梯度分布很可能是吸引花粉管向下生长的原因。讨论了莴苣花柱引导组织中钙梯度分布特征和花粉管在其体内生长的关系。     

异叶苦竹花粉管生长及双受精过程

以异叶苦竹为材料,采用扫描电镜、荧光显微镜技术及传统的石蜡制片技术,解剖观察其花粉管生长途径及双受精过程。结果表明:(1)授粉后,花粉在柱头上吸水膨胀,约30 min即可萌发。(2)授粉1～2 h后花粉管可达到花粉长度的5～10倍,花粉管在柱头分支中进一步伸长,并开始伸入花柱中生长。(3)授粉后5 h,大量花粉管沿引导组织进入花柱基部与子房顶部之间的子房壁,有少量花粉管在子房壁与外珠被之间的缝隙中生长。(4)授粉后8 h,少量花粉管到达珠孔端。(5)授粉后15～18 h,精核与极核融合,形成初生胚乳核;精、卵核融合,形成合子。(6)授粉后20～30 h,仍可在花柱中见到大量呈束状的花粉管。(7)授粉后48 h,子房内的大部分花粉管出现解体,大多数花粉死亡。研究认为,精细胞到达胚珠的时间为8 h。