花粉—雌蕊相互作用的控制机理

本文介绍了近年来在花粉—雌蕊相互作用的控制机理及发育调控中取得的一些进展。花粉与雌蕊的识别由一系列不亲和基因所控制的专一性糖蛋白所介导。在花成熟后期这些基因开始表达,合成大量的S蛋白质,从而植物获得自交不亲和的特性。雌蕊S蛋白质位于柱头或花柱中,它们能抑制自交不亲和花粉管生长。     

高等植物自交不亲和性的分子生物学

自交不亲和性是大多数高等植物防止近亲繁殖的一种遗传屏障。它涉及受精时雄配子（花粉）和雌蕊之间的相互作用。目前,已经分离获得了编码控制雌蕊自交不亲和性的Ｓ基因。在孢子体型自交不亲和的芸苔属中,雌蕊Ｓ基因编码Ｓ位点糖蛋白（ＳＬＧ）和Ｓ受体激酶（ＳＲＫ）。它们可能与磷酸化和去磷酸化参与了的某种信号传递有关,最后导致自交花粉生长的抑制。在配子分配体型自交不亲和的茄科中,雌蕊Ｓ位点糖蛋白为一种核糖核酸酶,称为Ｓ－核酸酶（Ｓ－ＲＮａｓｅ）。自交不亲和反应与Ｓ－核酸酶引起的花粉管ＲＮＡ降解有关,并且可能通过花粉管特异性地摄入Ｓ－核酸酶或者花粉管内存在的特异性的核酸酶抑制剂的作用,达到对自交花粉生长的抑制。另外,从配子体型自交不亲和的罂粟中,分离到了与芸台属和茄科不同的雌蕊Ｓ基因,其作用机理可能与Ｃａ＋＋参与的信号传递有关。     

梨花柱S-RNase对花粉管超微结构的影响

采用光学显微镜和透射电子显微镜研究了离体条件下不同品种梨花柱S—RNase对异花(亲和)及自花(不亲和)花粉萌发和花粉管生长及其超微结构的影响。结果表明,花柱S—RNase抑制不亲和花粉的萌发和花粉管的生长,对亲和花粉的萌发和花粉管的生长基本没有影响。花粉生长初期,亲和及不亲和花粉管超微结构相似;但培养24h以后,亲和花粉管中充满细胞质和细胞器,而不亲和花粉管中只有靠近花粉管前端有少量细胞质,细胞壁增厚,细胞壁与细胞质之间有一层胼胝质和电子透明区间隔。     

南瓜雌蕊与自花及远缘花粉的相互作用

南瓜柱头表面经去垢剂、蛋白酶及Con A处理后花粉不能萌发或花粉管生长受阻,Con A能专一地与柱头表面结合。柱头块加入培养液可促进花粉萌发。不同的远缘花粉授粉后在雌蕊不同部位受阻。在成熟南瓜雌蕊提取液中检测到血凝活性,凝集素可能参与雌蕊对远缘花粉的抑制。     

G蛋白对花粉管生长的调控作用

花粉萌发和花粉管生长是花粉与雌蕊相互作用过程中受到高度调控的发育过程,它涉及花粉与雌蕊的识别作用、细胞间及细胞内信息传递等生理反应。近年的研究表明G蛋白作为一类重要的信号分子在调控花粉管生长中起重要作用。着重介绍G蛋白对花粉管生长的调控作用以及此过程中G蛋白与其它信号组分的协同作用。     

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。     

沙田柚花柱蛋白对花粉管生长的影响

本文以沙田柚及其授粉树种酸柚为材料,对其花粉在不同培养介质中的萌发率进行测定,筛选了０２～０４ｍｏｌ／Ｌ聚乙二醇－４００（ＰＥＧ－４００）＋００１％硼酸作为花粉萌发介质。用授粉后３ｄ的花柱提取液进行沙田柚、酸柚花粉萌发抑制实验,花柱提取液对自交花粉萌发无抑制作用,明显地抑制花粉管的生长。其中以花柱提取液的３５％饱和度硫酸铵级分对花粉管伸长的抑制最明显。模拟了花粉在雌蕊中的生长方式,进行花粉萌发生长,能收集到较多的花粉管,为研究花粉管的Ｓ－糖蛋白提供了材料。     

有花植物的有性生殖

花是有花植物（被子植物）的有性生殖器官。在雄蕊的花药中产生雄配子体,通常称花粉;在雌蕊子房内的胚珠中发育雌配子体,通常称胚囊。在花粉或花粉管中形成的一对精细胞分别与胚囊中的卵和中央细胞受精,由此产生胚和胚乳。随着胚和胚乳的发育,整个胚珠发育为种子。这是被子植物有性生殖的一般过程。     

有花植物的有性生殖

花是有花植物（被子植物）的有性生殖器官。在雄蕊的花药中产生雄配子体,通常称花粉;在雌蕊子房内的胚珠中发育雌配子体,通常称胚囊。在花粉或花粉管中形成的一对精细胞分别与胚囊中的卵和中央细胞受精,由此产生胚和胚乳。随着胚和胚乳的发育,整个胚珠发育为种子。这是被子植物有性生殖的一般过程。     

钙调素mRNA和蛋白在水稻花药和雌蕊发育过程中的原位定位

利用ＲＮＡ原位杂交和免疫组织化学定位技术分别检测了钙调素ｍＲＮＡ和钙调素蛋白在水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）花药和雌蕊发育过程中的时空分布特征。钙调素基因在绒毡层、柱头、花粉管生长途径、退化助细胞以及维管薄壁细胞中大量表达,也可在小孢子母细胞、小孢子、花粉、反足细胞、卵细胞以及中央细胞中检测到。钙调素基因的表达强度随不同的发育阶段而变化：花药发育早期表达强,以后逐渐减弱并向特定部位集中,如绒毡层和花粉萌发孔等。胚胎发育早期,钙调素基因在胚乳细胞中的表达比原胚中强,而后期则在分化胚中比胚乳细胞中强。推测在有性生殖过程中,钙调素可能通过Ｃａ２＋ＣａＭ信号途径调节小孢子发育、花粉萌发、花粉管生长、受精以及物质运输等生理过程     

花粉-雌蕊的相互作用机制

就近年来有关被子植物有性生殖过程中,雌蕊对花粉萌发、花粉管生长以及生长方向的作用和传粉对雌蕊发育的影响的研究进展作了介绍。     

用免疫亲和层析和ELISA测定百合花粉萌发过程中细胞分裂素含量的变化

兰州百合（Ｌｉｌｉｕｍ ｄａｖｉｄｉｉＤａｃｈ．）花粉在ＰＥＧ－４００ 中萌发,用高度灵敏和特异的ｔ－ＺＲ－ＩｇＧ和ｉＰＡ－ＩｇＧ 免疫亲和层析分离纯化萌发花粉和萌发液中细胞分裂素,并用酶检疫连锁鉴定法（ＥＬＩＳＡ）测定Ｎ６－异戊烯腺嘌呤核苷（ｔ－ＺＲ）和异戊烯基腺苷（ｉＰＡ）含量。结果表明每克鲜重花粉含有３９ ｎｇ ｔ－ＺＲ和４８ ｎｇ ｉＰＡ。花粉水合后ｔ－ＺＲ 含量略有下降,而ｉＰＡ 含量明显增高,细胞分裂素总量几乎不变。水合过程中有细胞分裂素的消长,这种变化与花粉管的启动有关。在萌发的前３ 小时,花粉管生长速度最快,ｔ－ＺＲ和ｉＰＡ 在花粉管和萌发液中的含量也随着增加,其增长趋势和花粉管生长速度同步     

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.     

鸡蛋花不育机理初步研究

本文探索鸡蛋花开花不结实的原因。通过对鸡蛋花雌、雄性器官的切片观察和离体花粉萌发,发现其花粉和胚囊均正常,离体花粉可萌发花粉管;但鸡蛋花的花筒长约1 cm,花筒基部湿度较高;开花时,雌蕊柱头和雄蕊花药均不能伸出花筒,花药不能开裂释放花粉,产生了传粉障碍,最终导致不育。     

不结球白菜雄蕊心皮化雄性不育系HGMSⅡ特性研究

对不结球白菜雄蕊心皮化雄性不育系HGMS和HGMSⅡ进行花器形态比较、同功酶分析及结实性研究.结果表明:HGMSⅡ较好地保留了HGMS花瓣萼片化、雄蕊心皮化鲜明特征,而且花瓣EST和POD同功酶酶带与萼片酶带基本相同,心皮化器官EST和POD同功酶酶带与雌蕊酶带相同.与完全雄蕊心皮化的HGMS相比,HGMSⅡ雄蕊心皮化突变主要发生在花药部位,导致花药丧失了产生花粉的能力,从而保留了HGMS不育性稳定、彻底的优良特性.与HGMS相比,HGMSⅡ开花习性明显改善,柱头表面花粉明显增多,雌蕊发育基本正常,单株平均籽粒产量达到8.96 g,较HGMS增加了7.17 g,增幅达401%,结实性得到了显著提高.     

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。     

钙调素对花粉萌发和花粉管生长的效应

牛脑和玉米胚ＣａＭ能显著促进花粉萌发和花粉管生长（图１）,而ＣａＭ抑制剂ＴＦＰ、ＣＰＺ及另外两个专一性更强的抑制剂Ｃｏｍｐｏｕｎｄ４８／８０和Ｗ７均严重抑制甚至阻止花粉的萌发（图２,３）。用对ＣａＭ亲和性较低的Ｗ７同系物Ｗ５,在与Ｗ７同样浓度下,对花粉萌发和花粉管生长无明显影响。此外,Ｗ７对花粉萌发和花粉管生长的抑制效应可被外源ＣａＭ所消除（图４）。在花粉萌发过程中,其内源ＣａＭ含量显著上升,在花粉萌发率接近最大值时,花粉ＣａＭ含量达最高水平（图５）。上述结果表明ＣａＭ对花粉萌发和花粉管生长的调控起重要作用。     

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。     

孢粉

孢粉吴剑峰（江苏省南通师范学校２２６００６）孢子和花粉简称抱粉。孢子是植物所产生的一种有繁殖或休眠作用的细胞,能直接发育成新个体。而花粉是种子植物雄蕊花粉囊内的粉末状体,它在雌蕊柱头上或在花粉囊内萌发,形成花粉管,产生精子。孢粉有很重要的应用价值,下...     

授粉对水稻柱头蛋白质合成及钙离子富集的影响

应用非平衡等电聚焦和双向电泳技术,在不同水稻品种开花前后发育早期的雌蕊柱头中,发现两类5种电泳特性相似的主要多肽;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的新带,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,在幼嫩柱头表面却未发现;用成熟花粉强迫自交授粉,可诱导钙离子在幼嫩柱头表膜富集,说明钙离子的富集不但与柱头的成熟而且也与花粉的接触有关。