被子植物雌全同株性系统:系统演化、性表达与进化意义

雌全同株是指雌花和两性花共同发生在同一植株上的性表达形式。作为被子植物从雌雄同花(两性花)向雌雄同株异花进化的一个重要阶段,雌全同株性系统在减少昆虫对雌性的取食和伤害、提高异交率以减少近交衰退、减少雌/雄功能干扰、提高雌/雄性功能间资源分配的灵活性,以及吸引传粉者等方面具有重要的进化适应意义。根据APG III分类系统,雌全同株性系统在被子植物木兰分支(magnoliids)的短蕊花科、单子叶植物分支(monocots)的天南星科和禾本科,以及核心真双子叶植物分支(core eudicots)中的菊科、苋科、唇形科和石竹科等23科中均有报道,且以菊科植物中最多。雌全同株植物不同类群的雌花和两性花在位置、形态、大小及开花时间等性表达特征上表现出多样化,且这些特征不仅受遗传因子的调控,还受可获得资源(如营养、光照、温度和水分等条件)的制约。该文针对我国对雌全同株性系统的研究还相对较少的现状,重点对具雌全同株性系统的类群在被子植物中的分布与系统演化、性表达与环境的关系等方面进行了分析与总结,并对有关其进化适应意义的5个假说进行了介绍和评价,对今后的研究方向进行了展望,以期为推动我国对被子植物雌全同株性系统的进化式样与机制研究提供理论资料。     

中国石竹科蝇子草属一新记录种——硬骨草叶蝇子草北大核心CSCD

报道了中国石竹科蝇子草属一新记录种——硬骨草叶蝇子草(Silene holosteifolia Bocquet et Chater),并根据标本首次提供了该物种完整的形态描述和线描图。硬骨草叶蝇子草先前发现于尼泊尔和不丹,现发现于中国西藏自治区日喀则市的吉隆和聂拉木两县境内。硬骨草叶蝇子草与花脉蝇子草(S.multifurcata C.L.Tang)形态上最为相近,主要区别在于硬骨草叶蝇子草的花常单生,苞片卵状披针形,花萼钟形或圆球形,且纵脉黑色,在萼齿处脉端不连合,花瓣黄绿色,多次分裂,流苏状,裂片近线形,花柱3。凭证标本存于中国科学院植物研究所植物标本馆、昆明植物所标本馆和美国史密森学会。     

蝇子草腺毛的形态发生及超微结构的研究

蝇子草茎叶上着生粘液毛,它是由３个细胞构成的单列腺毛。电镜观察表明,在刚形成的腺毛柄细胞中,质体最发达,而且大多数质体内含有淀粉粒。在柄细胞中,有些质体和液泡膜融合产生小泡,可能以胞饮方式将质体内的淀粉粒降解后的产物转以液泡内。有些质体则可能直接突入液泡并在液泡内降解其淀粉粒。在头细胞发育中,含淀粉粒的质体增多。后期大多数质体消失,同时出现了大量的充满纤丝状物质的小不包和大泡。最后,小泡和大泡相琵     

海蝇子草组织培养与快速繁殖(简报)

以海蝇子草带芽茎段为外植体进行离体快速繁殖,在MS + 6-BA 0.5 mg/L + NAA 0.1 mg/L培养基上可诱导不定芽,在MS + 6-BA 2.0 mg/L + NAA 0.1 mg/L培养基上进行增殖培养,在1/2 MS + NAA0.5 mg/L培养基上进行生根培养,生根后移栽到泥炭土+少许珍珠岩的基质中,成活率达90%以上。     

横断山区石竹科细蝇子草的染色体数目及核型报道

报道了石竹科细蝇子草(Silene gracilicaulis)的染色体数目及核型。染色体数目2n=24,染色体核型公式为2n=2x=24=22m 2sm,属2A核型。     

刺山柑雄全同株性系统的适应意义

对分布于新疆北部干旱荒漠区的刺山柑Capparisspinosa性系统进行了研究.结果表明:(1)该物种具有典型的雄全同株性系统.雄花和两性花的雄蕊均正常发育,且有长短之分;两性花的雌蕊发育正常,而雄花的雌蕊败育,只行使雄性功能.(2)居群间每天开放的雄花和两性花比率、两性花的长短雄蕊数及雄花短雄蕊的花丝与花药长等存在极显著差异(P<0.01),但花器官生物量没有显著差异(P>0.05).(3)单花花期为15-16 h,每天18:00时左右开始开放,有强烈的气味和花蜜产生.植株每天产生的雄花和两性花数是随机的,可形成短时的雄花与两性花异株,但居群内雄花数比两性花数多.(4)三个居群两性花的P/O值分别为1.57×104、1.65×104和1.71×104.居群内雄花和两性花的花粉数及长、短雄蕊花药的花粉数均无显著差异(P>0.05),居群间雄花和两性花的花粉数、两性花的胚珠数及P/O值差异也不显著(P>0.05).(5)各居群雄花和两性花长短雄蕊的花粉活力动态变化曲线相似,花粉寿命为18-20 h,两性花雌蕊柱头的可授期为16-18h.(6)访花昆虫为膜翅目Hymenoptera和鳞翅目Lepidoptera昆虫,3个居群共有7种访花昆虫,其活动受天气影响很大.(7)两性花不存在无融合生殖现象,授自花花粉、同株异花花粉和异株异花花粉后均可结实,属于混合交配系统.刺山柑的雄全同株性系统可能是在长期与荒漠环境相适应的过程中由遗传和环境共同作用的结果.雄花的出现不仅增加了花粉数和P/O值,提高了植株的雄性适合度,同时增加了花的数量、对传粉昆虫的吸引力以及两性花柱头接受异花花粉的机会,提高了异交率和雌性适合度,保障其在荒漠极端环境中繁殖成功.     

雌全同株植物三脉紫菀花期偏雄的个体大小依赖的性别分配

经典的虫媒传粉植物个体大小依赖的性别分配模型通常预期:分配给雌性功能的资源比例将随着个体大小的增大而增加;但一些研究表明,花期个体大小依赖的性别分配模式表现出随个体大小增大而偏雄的趋势.我们以植株高度衡量个体大小,从花和花序两个水平上研究了雌花、两性花同株植物三脉紫菀(Aster ageratoides)花期个体大小依赖的性别分配策略.随着植株高度的增大,植株产生的头状花序数量增加,表明三脉紫菀投入到繁殖的资源不是固定不变的,而是随个体大小增大而增加的.在花和花序水平上,繁殖资源在雌雄性别功能之间的分配均表现为随个体大小的增大而更偏雄的模式,即花粉/胚珠比增加,产生花粉的两性花占两性花和雌花总花数的比例升高.这些结果与花期个体越大、性别分配越偏雄的预期一致.花期更偏雄的性别分配可能有助于植物在花期通过输出花粉提高雄性适合度,从而实现个体适合度的最大化.     

二化螟雌蛾对香根草挥发物的EAG和行为反应

【目的】为研发二化螟Chilo suppressalis(Walker)雌蛾植物源引诱剂提供参考。【方法】采用电生理及风洞技术测试了二化螟雌蛾对香根草挥发性物质的定向行为反应。【结果】二化螟雌蛾对供试的16种香根草挥发性物质均能产生EAG反应,且对0.1、1.0、10.0μg/μL 3种浓度下的油酸、胆固醇的EAG反应随浓度升高而增大,对柠檬醛、樟脑、软脂酸的EAG反应随浓度增加而降低。二化螟雌蛾对1.0μg/μL浓度的香根草提取物的EAG反应值为426.11×10?3 Mv,显著高于其他化合物标样(P<0.05)。在风洞中,胆固醇、柠檬醛、正十五酸、正十四碳酸、单棕榈酸甘油、邻苯二甲酸二异辛脂等香根草挥发物对二化螟雌蛾均有引诱作用,并筛选出了具有较好引诱效果的不同配比的混合物,分别为胆固醇︰柠檬醛︰正十四碳酸=33︰24︰11、邻苯二甲酸二异辛脂︰柠檬醛︰单棕榈酸甘油=130︰48︰1、胆固醇︰柠檬醛︰正十四碳酸:单棕榈酸甘油=66︰48︰22︰1、柠檬醛︰单棕榈酸甘油=48︰1。【结论】具有电生理和行为活性的香根草挥发物可作为二化螟雌蛾植物源引诱剂的候选化合物成分。     

三角草属和冠毛草属的系统关系与地理分布的初步研究

根据外部形态上小穗的结构特征分析了针茅族中三角草属和冠毛草属的系统发育关系,并结合地理分布和生境条件对两属植物的起源中心进行了探讨。结果表明:三角草属和冠毛草属是针茅族中亲缘关系最近的类群;冠毛草属高级于三角草属;三角草属中的三角草是两属植物中最原始的种型,它可能既派生了属内的假冠毛草,同时又派生了属外绝灭了的黑穗茅祖种,而黑穗茅祖种又在自身属内间接衍生出了冠毛草和单蕊冠毛草;冠毛草属和三角草属皆起源于我国的西藏地区,其中三角草属可能源于西藏西部,冠毛草属可能源于西藏东部。     

蕤核叶片化学成分的研究

通过对蕤核叶片化学成分进行定性检测,测出其含有蛋白质、氨基酸、多肽类、生物碱、糖类、黄酮类、有机酸、蒽醌类、酚类和鞣质、挥发油和皂甙这些物质。对不同叶位生物碱和黄酮类物质分布规律进行研究,发现随着叶位降低,两类物质含量呈现先增加后减小的规律,高含量部位分布于第三、四叶位。同时,随着叶位降低,不同叶位叶面积逐渐增加,变化差异显著。     

小鼠着丝粒DNA探针对流式仪分选微核的染色体组成的初步研究

本文报道用作者建立的流式细胞仪红细胞微核自动检测技术,将染色体断裂剂丝裂霉素C(MMC)和非整倍体毒剂秋水仙碱(COM)诱导的大量微核分选在载玻片上,然后使用小鼠着丝粒γ-卫星DNA探针(约为234bp),对分选微核进行荧光原位杂交(FISH),以显示微核(MN)内着丝粒的情况,进而判定M N是由整条染色体还是由染色体断片组成。结果MN内着丝粒荧光阳性比例为COM50.1%,MMC 22.3%。两者相差显著,藉此方法可以准确有效地将两类毒剂区分开。 Abstract:Basis on auther’s new automatic flow cytometric technique for micronuclei,a lot micronuclei induced by clastogen Mitomycin C and aneugen colcemid were collected on slides using sorting function of flow cytometry,them the centromere Gamma satellite DNA probes of mouse (about 234bp) was used to do in situ hybridization for micronuclei,furthermore,the kinetochores of micronuclei can be showed,and the micronuclei which consist of the whole chromosomes or the chromosome fragments,can also be indicated.The results showed that 50.1% MN induced by COM and 22.3% MN induced by MMC had the positive fluorescent singles.There are significant difference between them,this means it is possible to distinglish clastogens and aneugens exactly and effectively with this method.     

Production of polysaccharides by Silene vulgaris callus culture depending on carbohydrates of the medium

Sources of carbohydrate nutrition such as sucrose, glucose, and galactose, with the exception of arabinose, were shown to influence positively callus growth and polysaccharide (pectin silenan and acidic arabinogalactan) biosynthesis. Galactose was found to cause a stimulatory effect on yield and productivity of arabinogalactan. Low concentrations of sucrose failed to support the cell growth and polysaccharide biosynthesis. Increasing sucrose concentrations led to biomass accumulation but failed to enhance efficiency of the substrate utilization. The optimal medium for the campion cell culture growth was found to be one containing 30 g/liter of sucrose or a mixture of sucrose with glucose (in 15 g/liter). Increasing sucrose concentrations in the medium from 30 to 100 g/liter failed to significantly influence the polysaccharide yields while the polysaccharide productivity per liter of the medium grew due to promotion of culture productivity in biomass. Variations of the carbon sources in the nutrient media were shown to influence insignificantly the biochemical characteristics of arabinogalactan and silenan while an increase in the sucrose concentration to 50-100 g/liter led to a diminution of the galacturonic acid content in silenan and to changes in contents of the neutral monosaccharide residues in silenan and arabinogalactan.     

青花菜雄性不育系选育研究初报

以具有细胞质雄性不育基因的青花菜不育材料CMS94008为不育源,通过杂交和连续回交的方法选育出不育性稳定、经济性状良好的一批青花菜胞质雄性不育系,并以CMS92100、CMS93-2、CMS9905、CMS95234等不育材料及其转育父本为代表,对不育系的主要特征及农艺性状进行系统的观察鉴定。     

羽叶薰衣草雄性不育的细胞学研究

用光镜和电镜观察羽叶薰衣草(Lavandula pinnata L.)雄性不育小孢子发育过程的细胞形态学特征.结果表明:羽叶薰衣草花药4枚,每枚花药通常具4个小孢子囊.花药壁发育为双子叶型,从外向内分为表皮、药室内壁、中层和绒毡层4层细胞.减数分裂形成的四分体为四面体及十字交叉型.小孢子的发育过程可分为造孢细胞期、减数分裂时期、小孢子发育早期、小孢子发育晚期.未观察到二胞花粉期和成熟花粉期.羽叶薰衣草花粉败育主要发生在单核花粉时期,细胞内物质解体并逐渐消失变成空壳花粉或花粉皱缩变形成为各种畸形的败育花粉.在此之前小孢子的发育正常.羽叶薰衣草小孢子不育机制体现在绒毡层过早解体、四分体时期以后各细胞中线粒体结构不正常、胼胝质壁与小孢子母细胞脱离、花药壁细胞中淀粉出现时间异常等. 壁发育为双子叶型,从外向内分为表皮、药室内壁、中层和绒毡层4层细胞.减数分裂形成的四分体为四面体及十字交叉型.小孢子的发育过程可分为造孢细胞期、减数分裂时期、小孢子发育早期、小孢子发育晚期.未观察到二胞花粉期和成熟花粉期.羽叶薰衣草花粉败育主要发生在单核花粉时期,细胞内物质解体并逐渐消失变成空壳花粉或花粉皱缩变形成为各种畸形的败育花粉.在此 前小孢子的发育正常.羽叶薰衣草小孢子不育机制体现在绒毡层过早解体、四分体时期以后各细胞中线粒体结构不正常、胼胝质壁与小孢子母细胞脱离、花药壁细胞中淀粉出现时间异常等. 壁发育为双子叶型,从外向内分为表皮、药室内壁、中层和绒毡层4层细胞.减数分裂形成的四分体为四     

Pollination and seed predation by moths on Silene and allied Caryophyllaceae: evaluating a model system to study the evolution of mutualisms

Nursery pollinators, and the plants they use as hosts for offspring development, function as exemplary models of coevolutionary mutualism. The two pre-eminent examples--fig wasps and yucca moths--show little variation in the interaction: the primary pollinator is an obligate mutualist. By contrast, nursery pollination of certain Caryophyllaceae, including Silene spp., by two nocturnal moth genera, Hadena and Perizoma, ranges from antagonistic to potentially mutualistic, offering an opportunity to test hypotheses about the factors that promote or discourage the evolution of mutualism. Here, we review nursery pollination and host-plant interactions in over 30 caryophyllaceous plants, based on published studies and a survey of researchers investigating pollination, seed predation, and moth morphology and behavior. We detected little direct evidence of mutualism in these moth-plant interactions, but found traits and patterns in both that are nonetheless consistent with the evolution of mutualism and merit further attention.     

温度对菜蛾绒茧蜂功能反应的影响

在室内１５℃、２０℃、２５℃、３０℃、３２．５℃下测定了菜蛾绒茧蜂寄生数量随寄主密度的变化情况．结果表明,在１５～３２．５℃范围内的各个温度下的功能反应均能用Ｈｏｌｉｎｇ圆盘方程很好地拟合,但各温度间功能反应的参数存在着显著差异．２５℃、３０℃、３２．５℃下的瞬时攻击率比１５℃、２０℃下显著要高,而处理时间则随温度升高而缩短．各温度下在供寄主的５ｈ内,均有部分雌蜂不产卵寄生小菜蛾幼虫．产卵寄生的雌蜂百分率随温度升高和寄主密度增加而增加     

水稻品种形态特征对稻虱缨小蜂功能反应的影响

在室内研究了水稻品种形态特征对褐飞虱卵在稻株上的分布以及由此而对稻虱缨小蜂功能反应的影响．结果表明,在所有测试品种中,褐飞虱卵在稻株上的垂直分布型可归为３类,即上中部为主分布型、中下部为主分布型和均匀分布型．稻株上、中、下各部位的褐飞虱卵量多少与其相应部位叶鞘鞘脊的相对高度呈极显著正相关．稻虱缨小蜂对上中部为主分布型褐飞虱卵（在浙农大４０上）的功能反应明显地强于对中下部为主分布型的褐飞虱卵（在浙８５２上）．     

Floral development of an asexual and female-like mutant carrying two deletions in gynoecium-suppressing and stamen-promoting functional regions on the Y chromosome of the dioecious plant Silene latifolia

Sexual dimorphism is controlled by genes on the Y chromosome in the dioecious plant Silene latifolia. K034 is the first mutant with female flowers and asexual flowers in one individual. Its stamens are suppressed completely, and its gynoecium exhibits two suppression patterns. One gynoecium resembles a thin rod, as in wild-type males (asexual flower); the other is imperfectly suppressed, having 1-3 carpels (female-like flower). The ratio of these patterns was 9 : 1. To exclude the possibility of chimerism in K034, we crossed a female-like flower of K034 with a wild-type male. Progeny obtained from this crossing had asexual and female-like flowers in one individual. This two-flower-type phenotype was inherited without separating. To examine the identity of flower organs in K034, we analyzed the development of asexual and female-like flowers using scanning electron microscopy and in situ hybridization with SLM1 and SLM2 (orthologs of AGAMOUS and PISTILLATA, respectively) as probes. Mitotic spreads of root tip chromosomes from hairy root cultures showed that K034 had 25 chromosomes. Fluorescent in situ hybridization analysis, using a subtelomeric repetitive sequence (KpnI subfamily) as a probe, indicated that K034 possessed two X chromosomes and one Y chromosome (Y(d)), of which Y(d) had been rearranged to lose the pseudoautosomal region (PAR). PCR analysis using Y-specific sequence-tagged site (STS) markers clarified that Y(d) of K034 had two other deletions in gynoecium-suppressing and stamen-promoting regions. It is reasonable to suggest that these sex chromosomal abnormalities resulted in two abnormal sexual phenotypes: the asexual and imperfect female (female-like) flowers in K034.     

菊花自交衰退现象初步研究

为揭示菊花的自交衰退现象,对菊花品种'rm1-3'(Dendranthema morifolium 'rm1-3' )和'02-42-6'(D. morifolium '02-42-6' )亲本及其自交后代(I_1代、I_2代和I_3代)的生长性状及部分表型性状进行了比较分析.结果表明,品种'rm1-3' I_1代和I_2代的单花结实数分别比亲本减少89.5%和97.2%,品种 '02-42-6'I_1代和I_2代的单花结实数分别比亲本减少91.2%和92.0%,差异极显著(P<0.01).2个品种自交后代的平均出苗率呈现随自交世代的增加逐渐降低的趋势, 其中品种'rm1-3'自交后代各世代间的平均出苗率均有极显著差异(P< 0.01);品种'02-42-6'的I_3代平均出苗率极显著低于I_1代和I_2代(P<0.01).2个品种亲本与其自交后代间叶片长度没有显著差异,但亲本的存活率、株高、开花率和花径均显著高于自交后代,且在自交后代中,I_1代的存活率、株高、开花率和花径均高于I_2代和I_3代.2个品种自交后代的冠幅和单株花数也低于各自的亲本,但I_1代的冠幅和单株花数与亲本无显著差异.品种'rm1-3'的I_1代、I_2代、I_3代和品种'02-42-6'的I_1代、I_2代的开花时间较亲本分别推迟了9.4、8.9、5.9、11.9和7.6 d,且随自交世代的增加逐渐缩短;但品种'02-42-6' 的I_3代开花时间却较亲本提前了10.7 d.研究结果说明菊花自交后代存在严重的衰退现象.